Пассивный микшер своими руками

Добавил пользователь Morpheus
Обновлено: 19.09.2024

Простой пассивный микшерный пульт

При создании фонограмм иногда возникает необходимость смешать два сигнала для записи или воспроизведения на одном устройстве. Проще всего это сделать на обычном резистивном смесителе, схема которого и предлагается ниже. Устройство не требует источника питания и при правильном изготовлении имеет малый уровень шума и наводок.

Верхний по схеме вход предназначен для подключения микрофонов, магнитных звукоснимателей и прочего низкоомного оборудования с выходным напряжением в несколько милливольт. Уровень этого сигнала регулируется переменным резистором R1. Нижний по схеме вход нужен для подключения стандартного лнейного выхода радиоаппаратуры с напряжением от 250 мВ до 1 В. Это может быть выход магнитофона, звуковой карты ПК, радиоприемника и т.п.

егулировка громкости этого канала производится при помощи резистора R2. Резисторы R3 R4 служат для исключения взаимного влияния источников. Смешанный сигнал поступает на выход через переменный резистор R5, являющийся общим регулятором уровня.

Выполняя этот микшер особое внимание нужно обратить внимание на устранение электромагнитных наводок, для чего весь монтаж лучше провести экранированным проводом, а саму конструкцию поместить в корпус из магнитомягкого материала, к примеру, из жести.

Если нужно сигналы от трех отдельных источников, например, от микрофонов подать на один вход записывающего или воспроизводящего аудиоустройства, нужен микшер, с помощью которого можно объединить аудиосигналы от трех источников в один, и отрегулировать их соотношение по уровням так, как это требуется.

На рисунке показан микшер, сделанный на микросхеме типа LM348, в которой есть четыре операционных усилителя.

Сигналы от микрофонов подаются, соответственно, на разъемы Х1, Х2 и ХЗ. Далее, на микрофонные предварительные усилители на операционных усилителях А1.1, А1.2 и А1.3. Коэффициент усиления каждого ОУ зависит от параметров его цепи ООС. Это позволяет в широких пределах регулировать коэффициент усиления изменением сопротивлений резисторов R4, R10 и R17, соответственно. Поэтому, если в качестве одного или нескольких из источников сигнала будет использоваться не микрофон, а устройство с более высоким уровнем выходного напряжения ЗЧ, можно будет коэффициент усиления соответствующего ОУ установить подбором сопротивления соответствующего резистора. Причем, диапазон установки коэффициента усиления очень большой, - от сотен и тысяч до единицы.

Усиленные сигналы от трех источников поступают на переменные резисторы R5, R11, R19, с помощью которых можно оперативно регулировать соотношение сигналов в общем сигнале, вплоть до полного подавления сигнала от одного или нескольких источников.

Собственно микшер выполнен на ОУ А1.4. Сигналы на его инверсный вход поступают от переменных резисторов через резисторы R6, R12, R19.

Сигнал НЧ на внешнее записывающее или усилительное устройство поступает через разъем Х5.

Питание - двуполярное, поступает через разъем Х4, возможно от +5V до +15V.

Схему можно собрать на любых четырех операционных усилителях общего назначения.

В статье предложены некоторые варианты входного модуля для любительского микшерного пульта. Описание этой конструкции, вызвавшей интерес наших читателей, было опубликовано в журнале "Радио", 2003, № 2, 3. Автор сконструировал еще несколько модулей, которые могут использоваться в составе этого пульта.

При налаживании входных блоков для модульного пульта [1, 2] оказалось, что разные экземпляры микросхем К548УН1А имеют довольно большой разброс параметров и требуют настройки. Обычно на выходах двух усилителей микросхемы постоянное напряжение заметно отличается и ограничение одной полуволны сигнала наступает значительно раньше, чем другой. Из-за этого уменьшается запас по перегрузке, особенно при низком напряжении питания. Приходится заниматься настройкой каждого микрофонного усилителя подбором резисторов в цепи ООС. При этом в дифференциальном усилителе неизбежно нарушается симметричность входа, т. е. мы лишаемся одного из основных достоинств такого микрофонного усилителя. К тому же ток, потребляемый только одной микросхемой, достигает 15 мА, что много для многоканального пульта, если питать его от батарей. В модульной конструкции пульта блоки легко заменяются, что позволяет по необходимости их совершенствовать.

Предлагается еще один вариант входного универсального усилителя с транзисторным микрофонным усилителем (МУ) и линейным усилителем (ЛУ) на ОУ широкого применения. Применять такие ОУ в микрофонном усилителе обычно не удается, поскольку они не могут обеспечить приемлемые шумовые характеристики. Приходится ставить на входе малошумящие транзисторы и даже выносить транзисторный каскад к микрофону, передавая по проводам уже усиленный сигнал [3]. В последнем варианте возникают сложности, связанные с необходимостью подать напряжение на транзисторный каскад и при этом сохранить симметричность входа.

Эти проблемы легко решить, если вспомнить, как обычно подается фантомное питание на вход микрофонного усилителя. Ведь резисторы, через которые фантомное напряжение питания микрофона подключено одновременно к обоим входам дифференциального операционного усилителя (через разделительные конденсаторы), могут играть роль коллекторной нагрузки транзисторов еще одного предварительного дифференциального усилителя. Этот предварительный усилитель можно размещать на той же плате и вынести к микрофону, так как питание его уже есть (включено вместо фантомного), симметрия входа сохранена. Сигнал с коллекторов транзисторов подается по двум проводам микрофонного кабеля, а оплетка служит общим проводом. Достаточно подать небольшое напряжение смещения с коллекторов на базы транзисторов, и получается очень неплохой микрофонный усилитель. Операционный же усилитель может использоваться как линейный. Весь модуль потребляет ток не более 10 мА. Два варианта схемы такого входного усилителя показаны на рис. 1.

Отличаются варианты только выходами. В первом из вариантов (рис. 1,а) есть общий регулятор выходного уровня и сигнал подается сразу на обе выходные линейки пульта, во втором (рис. 1,б) - на выходе установлен регулятор "Панорама". Два регулятора просто не размещаются на передней панели. Да и необходимости в этом нет: для стереофонического сигнала есть свой модуль линейного усилителя, у которого уровень сигнала и тембр регулируются сразу одновременно в обоих каналах (на микросхеме TDA1524A или улучшенной - LM1036) и регулятор "Панорама" предусмотрен. Поэтому и печатная плата (рис. 2) предлагается только для первого варианта.

Линейный усилитель (DA1.1) собран на счетверенном ОУ TL074 (TL084, КР1401УД4). Остальные ОУ используются в регуляторе тембра (DA1.2), индикаторе перегрузки (DA1.3) и в выходном каскаде (DA1.4). Усиление изменяется примерно в 10 раз переменным резистором R16. Расчет простого дифференциального усилителя с регулировкой усиления одним резистором достаточно прост [4]:

КУс = (R11+R12)/R8+2(R11xR12)/ /(R8xRp);

Rp= R16+R15, R8 = R9, R11 - R12 = R13 = R14= 10 кОм.

Сопротивление Rp изменяется в интервале 1. 48 кОм. Соответственно усиление регулируется в пределах 5,6. 0,6. Конечно, можно выбрать и другой диапазон регулировки. Обращаем внимание на то, что многие отечественные переменные резисторы могут иметь заметное остаточное сопротивление между выводами подвижного контакта и крайних выводов резистора при соответствующих крайних положениях регулятора. Конечно, диапазон регулирования при этом сокращается. Необходимо помнить, что напряжение питания микросхемы всего 12 В и напряжение неискаженного выходного сигнала немного превышает 2,5 В (3 В при Кг - 1 %). Для получения нормированного выходного значения 250 мВ на вход можно подавать сигнал с напряжением 45. 450 мВ. Для сигналов с большим напряжением придется пользоваться выходным регулятором усиления R29.

Основное усиление дает МУ. В нем можно применить малошумящие транзисторы (например,
КТ3102Е), подобрав пару с одинаковыми параметрами, но проще поставить
транзисторные сборки КР159НТ1В либо КР159НТ1Е. Начальное усиление МУ
задается выбором сопротивления резистора R7. Если наибольшей
чувствительности модуля соответствует сигнал с уровнем 1 мВ, то общее
максимальное усиление (Кус лу = 5,6) должно достигать 250, а МУ - около
50.

Измерения усиления МУ на транзисторах с h21Э = 220 показали, что при R7 = 560 Ом Кус му достигает 250, при 10 кОм - 110, при 24 кОм -
64, при 470 кОм - 4,6. Кстати, подобное изменение параметра достаточно
для несложных автоматических регуляторов уровня.

Лабораторные измерения параметров нескольких входных модулей (включались в тракт поочередно по одной линейке) показали, что
при наибольшем усилении уровень интегральных шумов на выходе пульта
составлял -62. -65 дБ по отношению к нормированному значению. При этом
коэффициент гармоник Кг составлял менее 0,1 %. Увеличение уровня
входного сигнала приводило к росту нелинейных искажений. Так, при Uвх =
6. 7 мВ уровень Кг достигал 0,3 %, а при Uвх = 16 мВ - 1 %. Из-за
низкого напряжения питания перегрузочная способность МУ невелика, но для
динамических микрофонов она вполне достаточна в большинстве случаев.

Все отверстия на лицевой панели модуля и места крепления платы полностью
совпадают с модулем, описание которого приводилось ранее [2]. На входе
установлен разъем Х1 JACK 6,3. К входу с помощью переключателя S1
подключается либо микрофонный, либо линейный усилитель.

Регуляторы тембра позволяют изменять усиление на частотах 50 Гц и 10 кГц не менее
чем на ±12 дБ. Чувствительность компаратора, регистрирующего превышение
амплитудой сигнала любой полярности заданного значения ("Перегрузка"),
можно изменять подбором резистора R24.

Этот модуль можно использовать как независимый одноканальный пульт с линейным выходом.
Достаточно поместить его в корпус и подать питание от сетевого адаптера.
При включении модуля в пульт, имеющий общий стабилизатор, излишними
становятся стабилизатор DA2 и защитный диод VD5 (см. рис. 1,6). Вместо
них на плате впаивают перемычки.

Если применять регулировочные резисторы СПЗ-33-32, то их можно устанавливать прямо на плате. Тогда
уголки крепления платы к лицевой панели не очень нужны. Но без них не
обойтись при применении переменных резисторов СПЗ-4 или импортных,
которые придется крепить на лицевой панели и соединять с платой
проводами.

Нет необходимости приводить подробное описание микрофонного модуля. От универсальной линейки он отличается только
отсутствием переключателя S1 (нет линейного входа) и установкой вместо
разъема JACK разъема CANNON, применяемого во всех профессиональных
микрофонах.

Схема микшера:

Как видно из схемы микшер имеет шесть входов, из которых Micro1 и Micro2 предназначены для подключения микрофонов с дополнительным усилением на операционных усилителях. И четыре линейных входа для подключение иных устройств: синтезатор CD и тд.
Переключателями S1A,S1B — S6A,S6B осуществляется переключение необходимого канала на наушники DJ, для про слушки. Усилитель для наушников собран на микросхеме TDA2822M, ОУ для микшера можно использовать любой малошумящий.
Правильно собранное устройство в настройке не нуждается и начинает работать сразу.

Этот микшер был сделан для моих друзей. Это относительно простое решение, и, вероятно, не самое лучшее. Тем не менее, микшер работает достаточно хорошо и относительно недорого стоит.

Список возможностей:

Шесть независимых усилителей сигнала с микрофона до 60дБ. Каждый канал имеет независимые фейдер и аттенюатор, для подключения музыкальных инструментов с линейным выходом (например, синтезатор).
Объединение всех шести каналов в один моно выход (линейный).
Два линейных смешанных стерео входа (LINE-IN и AUX-IN).
Стерео регулятор громкости и тембра без потенциометров, основанный на LM1036.
68W(на канал) стерео усилитель мощности, основанный на LM3886.
Схема защиты колонок и контроллер вентиляторов с измерением температуры.
Блок питания + /-30V постоянного тока с регулируемым выходом + /-15V.

Микрофонный предусилитель 60 дБ

Предусилитель микрофона основан на LM837 (аудио ОУ с низким уровнем шума).

Первый ОУ представляет собой не инвертирующий фиксированный 26дБ усилитель. Обратите внимание на использование 33pF конденсатора в цепи обратной связи, он уменьшает колебания. Два 5.1V стабилитрона стоят на входе для защиты усилителя от больших скачков напряжения на входе.

Второй ОУ представляет собой усилитель до 60 дБ, с 47pF конденсатором в обратной связи. Тут должен быть использован потенциометр высокого качества, чтобы предотвратить треск и т.д. Кроме того, все провода должны быть плотно скручены и экранированы, чтобы предотвратить шум и гул от сети.

Третий ОУ представляет собой инвертирующий буфер для исправления инверсии вызванную вторым ОУ.

Микшер

Микшер сам по себе является суммирующим усилителем на основе LM837. Он смешивает сигналы всех шести микрофонных предусилителей сигналов в один (MIX OUT). Выход состоит из двух выходов, что позволяет легко подключить стерео. Идея заключается в том, чтобы позволить подключение внешнего блока эффектов или графического эквалайзера между микшером и выходом усилителя.

Индикатор отключения

Индикатор отключения используется для передачи визуального сигнала при отключении на одном из входных каналов. Схема повторяется для каждого канала. Потенциометр используется для выбора напряжения отключенного входа, оно должно быть скорректировано до 2V. Это будет отключать, когда входной сигнал превышает 2V которые могли бы привести к отключению линейного выхода. Конечно, это не означает, что происходит отключение микшера, так как суммарное напряжение от всех входов может превышать 2В. Выходы LM339 с открытым коллектором, поэтому был сделан вывод питания +12V, которое используется только для светодиодов. Это гарантирует, что шумы индикатора не попадут на питание ОУ. Обратите внимание на использование 10mF конденсатора со светодиодом, это дает скорость в действие светодиода, что позволяет пользователю мгновенно обнаружить отключение. Сочетание 100mF/330O действует как ФНЧ, предотвращая коммутацию токов на линии питания.

Регулировка тона / громкости / баланса цепи

Для простоты я использовал LM1036. Схема взята прямо из документации LM1036 (номиналы деталей там). Баланс входа был отключен с помощью пары постоянных резисторов, и на него было подано постоянное напряжение VCC / 2. Использование LM1036 может показаться лишним, но есть веские основания для его использования: очень трудно найти спаренные потенциометры хорошего качества. С LM1036 нет необходимости в потенциометрах. Недостатком является снижение SNR, и необходимость использования конденсатора по питанию. Конденсатор вызывает хлопок динамиков при включении, но это устраняется использованием схемы защиты колонок.

УМЗЧ собран на основе LM3886. Это мощный усилитель выдающий 68W на нагрузке 8O, с + / - 35V питания. LM3886 включен по схеме как не инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления 23. Pin 8 отключает вход, это было связано с использованием RC-цепочки, состоящей из R4 и C6. Это приводит к отключению усилителя на короткий промежуток времени после включения питания. На практике это оказалось не достаточно, так что используется внешняя релейная система защиты динамика описанная ниже. C7 обеспечивает HF отказ, C1, C2, C4 и C5 обеспечивают развязку. С1 и С2 должны быть установлены близко к микросхеме. R7/C8 образуют защиту усилителя от нелинейной импеданса колонки. На R5 намотана катушка (10 оборотов) проволоки. Он является индуктором параллельно с R5, обеспечивая защиту от эффекта ёмкости динамика и кабелей. Обратите внимание, что земля колонки не должна возвращаться к печатной плате, а должна пойти к блоку питания. Кроме того, земля в усилителе должна быть разведена "звездой", и идти сразу к блоку питания из одной точки.

Источник питания

Блок питания должен выдавать следующие напряжения:
+/- 30В (нерегулируемым) - 2A
+/- 15 В (регулируемое, без пульсаций) - 0,5А
+12 В (регулируемое) - 0,1А

Был использован 25-0-25, 200VA трансформатор, с вспомогательной обмоткой 12V. 25-0-25 переменного тока выпрямляется мостовым выпрямителем (не показано). Они припаиваются возле двух фильтрующих конденсаторов 4700uF, 50V.

Два 100nF конденсатора должны быть установлены рядом с регулятором (LM317/337). Были использованы LM317/337. R1, R2 и R3 устанавливается напряжение для LM317. R4, R5 и R6 - то же самое для LM337. Выход LM317 также используется для питания 78L12. Конденсаторы должны быть установлены рядом с этой микросхемой. С8, С9 и С10 являются 1uF танталовыми конденсаторами, которые обеспечивают хорошую переходную характеристику для регулирующих микросхем, и выступают в качестве фильтров шума. Для дополнительной безопасности, вставьте пару 3A предохранителей между конденсаторов фильтра и остальными схемами (в том числе + / - 30В и выход + /-15В регуляторы)

Внимание: Напряжение сети переменного тока являются смертельными. При пайке и тестирования, убедитесь, что все высоковольтные участки схемы обесточены и хорошо изолированы. Автор не несёт ответственности за несчастные случаи, которые могут возникнуть в процессе сборки, испытаний или использования этой схемы.

AC сторона трансформатора имеет выключатель, 5А предохранитель и MOV (варистор) по первичной обмотке трансформатора.

Обратите внимание, что общее выходное напряжение этого источника питания около 65 В постоянного тока. Это опасное напряжение, поэтому не прикасайтесь к схеме, пока она включена. Кроме того, 4700uF конденсаторы, при полной зарядке, имеют энергию около 3 Дж каждый. Это потенциально опасное количество энергии, поэтому следует проявлять осторожность.

Контроллер вентиляторов

При работе, усилитель сильно греется, поэтому было решено использовать вентилятор для охлаждения. Во избежание излишнего шума, было решено включать вентилятор только при необходимости. В схеме, показанной на рисунке выше использует два диода, один в качестве датчика (в JP2), а другой в качестве опорного (D2). Небольшая разница в прямом падении напряжения усиливается IC1 и используется для управления T1. T1 включает вентилятор, когда температура на опорном диоде превышает температуру D2. D1 предотвращает индуктивную отдачу от T1. B1 и C2 обеспечивает регулируемый источник из вспомогательной 12V обмотки трансформатора. Это предотвращает попадание помех от вентилятора в остальную часть усилителя.

R1 используется для регулировки значения температуры при которой вентилятор отключается. Сначала делаются настройки, чтобы он оставался постоянно выключен. Теперь усилитель должен немного поработать на высокой громкости, так что бы радиатор нагрелся. Теперь поместите диод на радиатор и подберите другое значение резистора, пока вентилятор не включится. Убедитесь, что вентилятор расположен так, что через некоторое время, радиатор остынет достаточно, чтобы вентилятор выключится.

Защита колонок

Это простая схема задержки на основе CD4060 (14-разрядный счетчик со встроенным генератором RC). Этот генератор настроен на частоту от 4,5 кГц с помощью R = 100K, C = 0.001mF. Выход на Q14 (разделен на 212) используется для включения Т2 и Т3. T3 убирает колебания короткого замыкания временного конденсатора на землю. Это предотвратит понижение Q14 после того, как в период выйдет. T2 включает реле, контакты которого подключают акустические системы. Таким образом, звука щелчка при включении не происходит. 4060 сбрасывается при включении питания RC цепи R12/C5. R10 поставлен последовательно с реле, потому что реле были с 5В катушкой, если у вас используется катушка 12В, уберите R10. C4 ставится рядом с микросхемой и убирает помехи по питанию.

Техническая реализация

Плата к каждой схеме была нарисована в EAGLE PCB CAD. Некоторые узлы были сделаны на макетной плате. Питание подведено к колодке, от которой идет согласно схеме. Сигнал подается по экранированным кабелям. На соединениях проводов была использована термоусадочная трубка. Корпус был сделан из металла с отверстиями для вентилятора и разъёмов. Передняя панель была сделана из ДВП.

Результаты

После небольших проблем с изготовлением корпуса всё было собрано. Он хорошо работает, разве что иногда один из усилителей становится неустойчивым и врываются колебания. Когда схема разрабатывалась не считалась емкостная нагрузка, возможно это и вызывает колебания. Емкостная нагрузка на выходе усилителя может привести к колебаниям, так как выходной каскад не в состоянии контролировать обратные точки достаточно быстро, чтобы сохранять ноль. Один из простых способов избежать этого является использование демпфирующего резистора 100 Ом или около того, на выходе усилителя, который управляет емкостными нагрузками, таких, как коаксиальный кабель.

Читайте также: