Caso práctico: Atenuar señal de audio con resistor

Materiales

• 1 × Fuente de audio (celular, reproductor MP3, generador de funciones, etc.) con salida de audífonos o línea.
• 1 × Entrada de audio (amplificador, bocina amplificada, entrada de línea de PC o tarjeta de sonido).
• 1 × Resistor [R1] de 10 kΩ (1/4 W está bien).
• 1 × Resistor [R2] de 5,6 kΩ (1/4 W está bien).
• 1 × Protoboard (placa de pruebas).
• 4 × Cables con conectores adecuados (por ejemplo, plug 3,5 mm o RCA en los extremos, según tu equipo).
• Varios cables de puente (jumpers) macho–macho para el protoboard.
• 1 × Multímetro digital (para verificar resistencias y continuidad).
• (Opcional pero muy recomendable) 1 × Osciloscopio o tarjeta de sonido + software de osciloscopio en PC para medir formas de onda.

Nota: trabajaremos solo con una señal mono (un canal). Para estéreo, simplemente duplicarías el mismo circuito para el canal izquierdo y el derecho.

Guía de conexionado

Piensa en el circuito como un divisor resistivo para audio:

• Entradas y salidas (señal y tierra):
• Conecta la malla o blindaje del cable de salida de la fuente de audio al GND del protoboard (tierra común).
• Conecta la punta (signal) del cable de salida de la fuente de audio al nodo llamado VIN node en la protoboard.
• Conecta la malla o blindaje del cable que va a la entrada del amplificador/tarjeta de sonido al mismo GND del protoboard.

• Conecta la punta (signal) del cable que va a la entrada del amplificador/tarjeta de sonido al nodo llamado VOUT node.

• Conexiones de los resistores (atenuador):

• Conecta el resistor [R1] 10 kΩ entre VIN node y VOUT node (quedará en serie con la señal).
• Conecta el resistor [R2] 5,6 kΩ entre VOUT node y GND (de salida a tierra).

Con esto formas un divisor de tensión:
VIN → [R1] → VOUT → [R2] → GND

Esquemático

                                    Fuente de audio                           Amplificador / Entrada de línea
        (celular, etc.)                           (PC, bocina activa, etc.)

   Signal out
   (tip) o---------------------o VIN node
                                |
                                |
                             [R1] 10kΩ
                                |
                                o VOUT node------------------------o Signal in
                                (tip)
                                |
                             [R2] 5.6kΩ
                                |
   Ground (sleeve) o-----------o GND-------------------------------o Ground (sleeve)


Leyenda de nodos:
- VIN node : punto donde entra la señal desde la fuente de audio.
- VOUT node: punto de señal atenuada que va hacia la entrada del amplificador/PC.
- GND      : referencia de tierra común para fuente y entrada.

Mediciones y pruebas

• Verificación de resistores:

  • Mide con el multímetro en modo ohmímetro el valor de [R1]; debe estar cercano a 10 kΩ (por ejemplo, entre 9,8 kΩ y 10,2 kΩ según tolerancia).
  • Mide [R2]; debe estar cercano a 5,6 kΩ.
  • Asegúrate de hacer estas mediciones con los resistores desconectados del circuito o al menos con un extremo levantado, para no medir en paralelo con otras cosas.

• Prueba básica de audio:

  • Conecta el celular o la fuente de audio, pon una canción o un tono suave y ajusta el volumen a un nivel medio.
  • Compara la sensación de volumen escuchando:
  • Directo de la fuente a la entrada (sin atenuador).
  • A través del atenuador.
  • Deberías notar que el volumen con el atenuador es claramente menor y que la distorsión por saturación disminuye o desaparece en la entrada del dispositivo receptor.

• Medir tensión de entrada y salida (V_in y V_out):

  • Definiciones:
  • Llamaremos V_in a la tensión de audio medida entre VIN node y GND.
  • Llamaremos V_out a la tensión de audio medida entre VOUT node y GND.
  • Si tienes un osciloscopio:
  • Conecta la sonda CH1 entre VIN node y GND y mide la amplitud de la señal (por ejemplo en Vpp, voltaje pico a pico).
  • Conecta la sonda CH2 entre VOUT node y GND y mide la amplitud de salida.
  • Calcula la relación V_out / V_in. Idealmente, con los valores 10 kΩ (R1) y 5,6 kΩ (R2), tendrás:
    • V_out ≈ V_in × [ R2 / (R1 + R2) ] ≈ V_in × [ 5,6 kΩ / (10 kΩ + 5,6 kΩ) ] ≈ V_in × 0,36
  • Comprueba que la relación medida sea razonablemente cercana a 0,36 (varía un poco según impedancias de entrada/salida reales).
  • Si solo tienes multímetro en modo AC:
  • Pon el multímetro en escala de tensión AC (VAC).
  • Mide primero V_in entre VIN node y GND con un tono continuo (por ejemplo, 1 kHz).
  • Luego mide V_out entre VOUT node y GND bajo las mismas condiciones.
  • Calcula V_out / V_in. No será tan preciso como el osciloscopio, pero te dará una idea de la atenuación.

• Criterios de éxito:

  • Atenuación estable: la relación V_out / V_in se mantiene aproximadamente constante aunque subas o bajes un poco el volumen de la fuente (mientras no sature).
  • Sin distorsión audible: al escuchar a través del equipo de destino (PC, bocina activa, etc.), no se percibe “recorte” o distorsión fuerte en pasajes fuertes de la música.
  • Ruido aceptable: no se introduce un ruido notable adicional (zumbidos o soplidos graves), salvo el leve ruido que ya tuviera tu equipo.

Cómo funciona el atenuador con resistores (visión simple)

• El circuito no amplifica, solo reduce el nivel de la señal, por eso se llama atenuador pasivo.
• La combinación de [R1] y [R2] forma un divisor de tensión:
• Parte de la señal “cae” en R1.
• El resto aparece como señal atenuada en VOUT.
• La fórmula ideal (sin considerar las impedancias reales de fuente y carga) es:

[
V_{out} = V_{in} \cdot \frac{R_2}{R_1 + R_2}
]

Con R1 = 10 kΩ y R2 = 5,6 kΩ:

[
\frac{V_{out}}{V_{in}} \approx 0{,}36
]

Es decir, aproximadamente un 36 % del nivel original (alrededor de –8,8 dB).

Errores comunes y cómo evitarlos

• Olvidar la tierra común (GND):
• Si no conectas las mallas (blindajes) de ambos cables al mismo GND, es posible que no escuches nada o que haya mucho ruido.

• Solución: asegúrate de que el GND del emisor y del receptor estén unidos.

• Intercambiar R1 y R2:

• Si pones R2 en serie con la señal y R1 a tierra, la atenuación será distinta a la calculada y puede que casi no se note.

• Recuerda: R1 en serie (VIN → R1 → VOUT) y R2 a tierra (VOUT → R2 → GND).

• Usar valores muy pequeños (por ejemplo, cientos de ohmios):

• Esto puede cargar demasiado la fuente de audio y hacer que distorsione o que el dispositivo no pueda entregarla correctamente.

• Por eso usamos valores del orden de kiloohmios (kΩ).

• Usar un cable muy largo o mal apantallado:

• Puede introducir zumbido o interferencias.
• Mantén cables de audio razonablemente cortos y, de preferencia, apantallados.

Mejoras y variaciones

• Atenuación ajustable (potenciómetro):
• En lugar de R1 y R2 fijos, puedes usar un potenciómetro logarítmico de, por ejemplo, 10 kΩ como “control de volumen” pasivo entre la fuente y la entrada del equipo.

• El principio sigue siendo el mismo: divisor de tensión.

• Atenuador para estéreo:

• Repite exactamente el mismo circuito para cada canal:
  • R1L y R2L para el canal izquierdo (L).
  • R1R y R2R para el canal derecho (R).

• Ambos canales compartirán la misma referencia GND.

• Ajuste de niveles más preciso:

• Si conoces la impedancia de entrada del equipo (por ejemplo, 10 kΩ, 47 kΩ, 100 kΩ), puedes recalcular los valores de R1 y R2 para obtener una atenuación exacta (por ejemplo, –10 dB, –20 dB, etc.).

• Protección frente a cargas desconocidas:

• Si el equipo de destino tiene una entrada de baja impedancia, puede ser mejor usar un pequeño buffer activo (un amplificador operacional en unidad de ganancia) después del atenuador, pero eso ya es un paso más allá de este caso básico.

Con este caso práctico ya puedes construir y entender un atenuador pasivo básico con resistores para audio, medir su efecto y adaptarlo a tus propias necesidades (más o menos atenuación, mono o estéreo, etc.).

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Carlos Núñez Zorrilla

Electronics & Computer Engineer

Ingeniero Superior en Electrónica de Telecomunicaciones e Ingeniero en Informática (titulaciones oficiales en España).

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