Simulaciones.

Incluimos las simulaciones hechas con el software PSpice del Orcad del circuito final que presentamos. Primeramente lo simulamos a una frecuencia relativamente alta para nuestro uso, de unos 20 KHz con una amplitud de entrada de 100 mV.

En la imagen se pueden observar las tres señales más importantes para el análisis del funcionamiento del circuito de nuestro decibelímetro, que son las señales de entrada, amplificada y acondicionada. Se aprecia una ganancia de tensión de 13 en la onda amplificada (roja) y un rizado relativamente bajo en la onda acondicionada (verde); la diferencia de picos entre estas dos ondas se debe a la caída de tensión en el diodo del circuito detector de envolvente. De esta forma obtenemos una señal de salida casi continua y rectificada cuyo valor ya nos sirve para realizar una medición aproximada de los decibeles del sonido. En una siguiente entrada explicaremos cómo.

La siguiente imagen corresponde a la simulación para bajas frecuencias (20 Hz) con la misma amplitud de entrada de 100 mV. De vuelta se observa la misma ganancia de tensión y la misma caída de tensión sobre el diodo, la diferencia encontramos en la onda de la señal acondicionada que básicamente nos muestra la semionda positiva de la señal y no su envolvente, esto se debe a los valores bajos de la resistencia y el capacitor del circuito detector de envolvente utilizado. Se optó por estos valores debido a que al incrementarlos, si bien conseguimos un menor rizado y señal continua a bajas y altas frecuencias, también aumentamos la constante de tiempo tau de este circuito RC y esto provoca una respuesta muy lenta a los cambios de picos producidos por los sonidos del ambiente (que generalmente duran en el orden de los micro segundos) y esto a su vez produce lecturas erróneas de la presión del sonido en decibeles o que el decibelímetro no detecte ciertos sonidos.

Por último presentamos la simulación en respuesta a la frecuencia del circuito RC paso bajo del detector de envolvente. En la gráfica se nota considerablemente como se redujo el aprovechamiento de la señal para altas frecuencias, esto debido nuevamente por los valores de los componentes utilizados en el filtro. En este caso sería conveniente utilizar un valor más bajo de resistencia para obtener una frecuencia de corte mucho mayor, pero esto nos daría como resultando un rizado de onda mucho mayor, una señal menos continua y la salida no sería una buena envolvente de onda.

Esta reducción fue necesaria durante el diseño tomando en consideración que encontramos muy pocos sonidos en el ambiente a frecuencias altas (máximo de 3 a 5 KHz) y también que nuestro micrófono tiene un rango de frecuencia de hasta 16 Khz; por esto la reducción de la frecuencia de corte no afecta al correcto funcionamiento de nuestro decibelímetro y se puede aplicar.