Un amplificador de ganancia variable ( VGA ) o controlado por voltaje ( VCA ) es un amplificador electrónico que varía su ganancia dependiendo de un voltaje de control (a menudo abreviado CV).
Los VCA tienen muchas aplicaciones, incluida la compresión de niveles de audio , sintetizadores y modulación de amplitud .
Un ejemplo burdo es una configuración típica de amplificador operacional inversor con una resistencia dependiente de la luz (LDR) en el circuito de retroalimentación. La ganancia del amplificador depende entonces de la luz que incide sobre el LDR, que puede ser proporcionada por un LED (un optoacoplador ). La ganancia del amplificador es entonces controlable por la corriente que pasa por el LED. Esto es similar a los circuitos utilizados en los compresores de audio ópticos .
Se puede realizar un amplificador controlado por voltaje creando primero una resistencia controlada por voltaje (VCR), que se utiliza para configurar la ganancia del amplificador. El VCR es uno de los numerosos elementos de circuito interesantes que se pueden producir utilizando un JFET (transistor de efecto de campo de unión) con polarización simple. Los VCR fabricados de esta manera se pueden obtener como dispositivos discretos, por ejemplo VCR2N.
Otro tipo de circuito utiliza amplificadores de transconductancia operacionales .
En aplicaciones de audio, el control de ganancia logarítmica se utiliza para emular cómo el oído percibe el volumen . El dbx 202 VCA de David E. Blackmer , basado en la celda de ganancia de Blackmer , estuvo entre las primeras implementaciones exitosas de un VCA logarítmico. [1]
Los multiplicadores analógicos son un tipo de VCA diseñado para tener características lineales precisas; las dos entradas son idénticas y, a menudo, funcionan en los cuatro cuadrantes de voltaje, a diferencia de la mayoría de los otros VCA.
Algunas consolas de mezclas vienen equipadas con VCA en cada canal para la automatización de la consola . El atenuador , que tradicionalmente controla la señal de audio directamente, se convierte en un voltaje de control de CC para el VCA. El voltaje máximo disponible para un atenuador puede controlarse mediante uno o más atenuadores maestros llamados grupos VCA . El atenuador maestro VCA controla el nivel general de todos los canales asignados a él. [2] Normalmente, los grupos VCA se utilizan para controlar varias partes de la mezcla; voz , guitarras , batería o percusión . El atenuador maestro VCA permite subir o bajar una parte de una mezcla sin afectar la combinación de los instrumentos en esa parte de la mezcla.
Un beneficio del subgrupo VCA es que, dado que afecta directamente el nivel de ganancia de cada canal, los cambios en el nivel de un subgrupo VCA afectan no solo el nivel del canal sino también todos los niveles enviados a cualquier mezcla post-fader. Con los subgrupos de audio tradicionales, el atenuador maestro del subgrupo solo afecta el nivel que ingresa a la mezcla principal y no afecta el nivel que ingresa a las mezclas post-regulador. Considere el caso de un instrumento que alimenta un subgrupo y una mezcla post-fader. Si bajas completamente el atenuador principal del subgrupo, ya no escucharás el instrumento en sí, pero aún lo escucharás como parte de la mezcla post-atenuador, tal vez un efecto de reverberación o coro . [3]
Se sabe que los mezcladores VCA duran más que los mezcladores que no son VCA. Debido a que el VCA controla el nivel de audio en lugar del atenuador físico, el deterioro del mecanismo del atenuador con el tiempo no causa una degradación en la calidad del audio.
Los VCA fueron inventados por David E. Blackmer , el fundador de dbx , quien los utilizó para fabricar compresores de rango dinámico . La primera consola que utilizó VCA fue el sistema de grabación automatizado por computadora de Allison Research diseñado por Paul C. Buff en 1973. [4] Otra capacidad VCA temprana en un mezclador de sonido fue la serie de mesas de grabación de estudio MCI JH500 introducidas en 1975. [5] El primer mezclador VCA para sonido en vivo fue el PM3000 presentado por Yamaha en 1985.
Un amplificador controlado digitalmente (DCA) es un amplificador de ganancia variable controlado digitalmente.
El amplificador controlado digitalmente utiliza un enfoque escalonado que proporciona al circuito incrementos graduados en la selección de ganancia. Esto se puede hacer de varias maneras, pero ciertos elementos permanecen en cualquier diseño.
En su forma más básica, un interruptor de palanca atado a la resistencia de retroalimentación puede proporcionar dos configuraciones de ganancia discretas. Si bien esta no es una función controlada por computadora, describe la función principal. Con ocho interruptores y ocho resistencias en el circuito de retroalimentación, cada interruptor puede habilitar una resistencia particular para controlar la retroalimentación del amplificador. Si cada interruptor se convirtiera en un relé, se podría usar un microcontrolador para activar los relés y lograr la cantidad deseada de ganancia.
Los relés se pueden reemplazar con transistores de efecto de campo de un tipo apropiado para reducir la naturaleza mecánica del diseño. Otros dispositivos, como el circuito integrado multiplexor analógico CMOS bidireccional CD4053 y los potenciómetros digitales (cadena de resistencias combinada y MUX) pueden servir bien como función de conmutación.
Para minimizar la cantidad de interruptores y resistencias, se pueden utilizar combinaciones de valores de resistencia activando múltiples interruptores.