Protótipo de compressor analógico digitalmente controlado

Abstract

Resumo : O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um compressor analógico igitalmente controlado. A abordagem adotada foi predominantemente qualitativa, xplorando, descrevendo e avaliando o desempenho do protótipo construído. O circuito analógico foi implementado com componentes de baixo custo, utilizando o NE5532 como amplificador operacional e o AD633 como multiplicador analógico para controle de ganho. O controle gigital foi realizado pelo microcontrolador ESP32. O esquemático foi projetado e simulado no LTSpice, e o layout da placa de circuito impresso (PCI) foi desenvolvido no EasyEDA, com foco em minimizar interferências. A PCI foi fabricada mecanicamente por fresagem com ferramentas disponíveis no laboratório do departamento de engenharia elétrica. O software, implementado na Arduino IDE, permitiu o controle dos parâmetros de compressão: tempo de ataque, tempo de liberação, razão e limiar; enquanto o ganho de compensação foi realizado de forma analógica. Testes e medições confirmaram uma relação sinal-ruído (SNR) de +72 dB e um distorção harmônica total (THD) de 0,16% na condição de máxima saída, com resposta plana de 20 Hz a 20 kHz. O compressor demonstrou tempos de ataque e liberação de até 10 ms, ganho de compensação até +15 dB e possibilidade de atuar como limitador devido a capacidade de se obter altas razões de compressão. Estudos futuros podem explorar a limitação da largura de banda para reduzir ainda mais o ruído.

Abstract : This study presents the development of a digitally-controlled analog audio compressor. The adopted approach was predominantly qualitative, exploring, describing, and evaluating the performance of the constructed prototype. The analog circuit was implemented using low-cost components, with the NE5532 operational amplifier and the AD633 analog multiplier for gain control. Digital control was achieved with the ESP32 microcontroller. The circuit schematic was designed and simulated using LTSpice, and the printed circuit board (PCB) layout was developed in EasyEDA, focusing on minimizing interference. The PCB was mechanically fabricated through milling using tools available in the electrical engineering laboratory. The software, implemented in Arduino IDE, allowed control of the compression parameters: attack time, release time, ratio, and threshold; while gain compensation was performed analogically. Tests and measurements confirmed a signal-to-noise ratio (SNR) of +72 dB and a total harmonic distortion (THD) of 0.16% under maximum output conditions, with a flat frequency response from 20 Hz to 20 kHz. The compressor demonstrated attack and release times as low as 10 ms, gain compensation up to +15 dB, and the ability to act as a limiter due to its high compression ratios. Future studies may explore bandwidth limitation to further reduce noise.