Любительский модульный микшерный пульт

Этот простой пульт можно изготовить практически в домашних условиях или в школе. Тем не менее возможности этого пульта достаточны для работы в школьном актовом зале, при озвучивании выездных концертов или звукозаписи небольших музыкальных ансамблей. Питание аппарата возможно как от сети переменного тока, так и от аккумуляторов.

Микшерный пульт "МИКРО РТВ", описание которого приведено в , непросто изготовить в любительских условиях. В этой статье предлагается упрощенный вариант модульного стереофонического пульта (выходы AUX, INSERT исключены), разработанного без применения дефицитных микросхем. Некоторое снижение требований к глубине обработки входных сигналов и числу каналов вполне оправдано и допустимо, поскольку для студийных условий он не предназначен и очень высокие технические параметры практически не нужны. Однако модульная конструкция пульта позволяет быстро трансформировать его для решения различных задач, а возможность работы его от сетевого адаптера или аккумулятора с напряжением 12 В расширяет область его применения.

Предлагаемая конструкция при работе от аккумулятора с напряжением 12 В безопасна даже для детей и может использоваться на школьных дискотеках или при выступлении детских ансамблей. А при выездах "на природу" можно, например, через "прикуриватель" подключиться к автомобильному аккумулятору. Под платами на дне пульта можно разместить аккумуляторы, позволяющие ему работать некоторое время вообще автономно.

Структурная схема устройства показана на рис. 1, а возможный вариант оформления лицевой панели пульта - на фото первой страницы обложки.

(нажмите для увеличения)

Входные шесть модулей выбирают в зависимости от требуемых задач. Для этого разработано несколько вариантов входных блоков.

Микрофонный модуль (его схема показана на рис. 2,а) с входным разъемом CANNON (XLR), применяемым с профессиональными микрофонами. Этот блок удобен для вокалистов; он позволяет усилить сигнал от микрофона с напряжением 1...240 мВ (при соотношении сигнал/шум 60 дБ и Кг = 0,2 %). Модуль имеет регулятор усиления (переменный резистор R3), изменяющий чувствительность усилителя на 14 дБ, панорамный регулятор "PAN" (R35), а также регуляторы выходного уровня сигнала (R25) и тембра по высоким и низким частотам (соответственно R17 и R19). На частотах 30 Гц и 15 кГц глубина регулировки тембра достигает ±12 дБ. Светодиодный индикатор перегрузки - красный светодиод - зажигается при уровне на 2 дБ ниже допустимого.

(нажмите для увеличения)

Модуль имеет вполне приличные технические параметры и в работе немного уступает соответствующим модулям профессиональных пультов. Симметричный вход значительно снижает уровень внешних наводок при применении длинного микрофонного кабеля. При удалении перемычки между точками а и b возможно подключать "фантомное" питание для конденсаторных микрофонов. Но, учитывая, что в самом пульте напряжение 48 В просто неоткуда взять, предполагается использование только динамических микрофонов. Они значительно прочнее механических, т. е. не боятся ударов, тряски и, самое главное, значительно дешевле. Даже профессионалы применяют конденсаторные микрофоны только в студийных условиях.

К сожалению, из-за относительно низкого напряжения питания запас по перегрузке микрофонного усилителя составляет всего около 16 дБ, но при применении динамических микрофонов, особенно если не очень увлекаться частотной коррекцией (подъемом низких или высоких частот), этого запаса вполне достаточно. Первый каскад (DA1) собран на микросхеме LM381 (отечественный аналог - К548УН1А). Во входной цепи нужно использовать резисторы с разбросом не более ±1 %. Подбор резисторов R6 и R7 необходим для того, чтобы на выходах микросхемы получить постоянное напряжение, близкое к половине напряжения питания. Существенное различие в сопротивлении подобранных резисторов может повлиять на симметрию входа, поэтому лучше подобрать микросхемы с небольшим разбросом в режиме по постоянному току.

Остальные каскады выполнены на счетверенном ОУ типа TL084 (TL074 или К1401УД4). Превышение максимально допустимого уровня отмечает красный светодиод HL1. Порог срабатывания двухстороннего компаратора DA2.3 выбирается подбором резистора R22. Лучше установить его немного ниже максимально допустимого уровня сигнала (рекомендуется на 2...3 дБ).

Потребляемый модулем ток - 18...20 мА.

Универсальный входной модуль является разновидностью микрофонного усилителя, поскольку имеет ту же схему и параметры, но на входе установлен разъем JACK 6,3 и переключатель чувствительности (отличия в схеме модуля показаны на рис. 2,б). При снижении усиления одновременно в 10 раз увеличивается входное сопротивление усилителя до 30 кОм. Эти блоки очень удобны для вокально-инструментальных ансамблей. Такой разъем используется для подключения многих микрофонов; в этот же разъем можно включить электрогитару, переведя переключатель в положение "высокий" (уровень).

Линейный двухканальный усилитель с несимметричными входами (схема этого модуля показана на рис. 3) удобен для усиления стереофонических сигналов от внешнего устройства воспроизведения фонограмм: проигрывателя, магнитофона, плейера.

Подключение электрогитары к одному из каналов стереофонического входа привело бы к нарушению стереопанорамы. Поэтому такие модули предназначены для пультов, используемых на дискотеках, танцплощадках, когда в систему одновременно подключено несколько внешних источников звукового сигнала. Модуль позволяет регулировать тембр звучания на низких и высоких частотах (на частотах 30 Гц и 15 кГц диапазон регулировки превышает 30 дБ), а также усиление и баланс. Входное сопротивление - более 20 кОм. Нормированное значение напряжения выходного сигнала 240 мВ может быть получено, если входной сигнал имеет напряжение в интервале 20 мВ... 3 В. Наибольшее выходное напряжение - не менее 3 В. Единственным отличием от обычных схем является включение в каждый канал такого же, как у микрофонного усилителя, дополнительного звена R1C9 (R2C10), значительно снижающего уровень шумов за счет небольшого (на 2 дБ) уменьшения подъема высоких частот. Коэффициент нелинейных искажений не превышает 0,2 %. Отношение сигнал/шум - не менее 70 дБ.

Потребляемый модулем ток достигает 40 мА, что нужно учитывать при питании от батарей или маломощного сетевого адаптера.

Еще один вариант входного модуля - с использованием для связи с радиомикрофоном малогабаритного тюнера с диапазоном УКВ-2 (FM). Хотя недорогие радиомикрофоны и работают на расстоянии до нескольких десятков метров, они очень удобны благодаря отсутствию проводов. Обычные радиоприемники для этой цели малопригодны из-за больших шумов при отсутствии несущей частоты передатчика. Поэтому на основе тюнера из радиоконструктора КЕ127 фирмы "Каскад" был разработан модуль (см. схему на рис. 4). В его структуру входят шумоподавитель DA1 (LM358N), темброблок с регулировкой по высоким и низким частотам на DA2.1 (TL082) и контрольный усилитель (DA3) с регулятором уровня. Сигнал с тюнера контролируют через головные телефоны, включаемые в гнездо "TLF" (JACK 3,5). После настройки тюнера на частоту радиомикрофона при отсутствии помех сигнал через тумблер "ON" с усилителя DA2.2 можно подать на сборные шины пульта (MIX1, MIX2). Регулятор "GAIN MONITOR" (R17) обеспечивает независимую регулировку громкости прослушивания. В контрольном усилителе входы двух каналов объединены, поскольку для приемника сигналов от радиомикрофона нет необходимости обеспечивать стереофоническое звучание.

(нажмите для увеличения)

Тюнер можно использовать и по прямому назначению, включив на прием вещательной радиостанции в перерыве каких-то мероприятий. Надо заметить, что для модуля можно использовать также тюнер радиоконструктора КЕ-103, в котором чувствительность несколько ниже из-за отсутствия дополнительного усилителя радиочастоты.

Некоторым недостатком модуля для радиомикрофона является довольно большой потребляемый ток при батарейном питании - около 40 мА (даже при минимальной громкости).

До установки платы тюнера следует проверить наличие на выходе НЧ резистора сопротивлением 100 кОм. Желательно также заменить в той же цепи оксидный конденсатор 4,7 мкФ керамическим с емкостью 0,22... 1 мкф. Эта цепь в тюнере предназначена для вывода комплексного стереосигнала (КСС), и вместо резистора часто устанавливают перемычку. Переменный резистор настройки тюнера заменяют переменным резистором (например, типа СПЗ-4), устанавливаемым на передней панели модуля Еще для управления шумоподавителем нужно соединить проводом вывод 9 микросхемы К174ХА34 с выводом 2 платы. Порог срабатывания компаратора шумоподавителя DA1.1 выбирают подстройкой резистора R5: можно снижать шумы при отсутствии несущей частоты передатчика или даже "подавлять" сигнал при снижении уровня несущей ниже выбранного уровня. При включении шумоподавителя светится красный индикатор HL1.

В модуле плата тюнера закреплена на уголках (со стороны расположенных на ней компонентов), а переменный резистор R17 размещен между основной платой и платой тюнера.

Кроме входных модулей в пульте есть два выходных модуля "MASTER", собранных по одинаковой схеме (рис. 5). Каждый из них имеет сумматор (DA1.2), регулятор выходного уровня сигнала "LEVEL" и светодиодный десятиуровневый квазипиковый измеритель уровня, в основном отвечающие требованиям, предъявляемым к профессиональным измерителям уровня второго типа, т.е. имеют время интеграции 5 мс и время возврата около 3 с . Контролируются уровни выходных сигналов в диапазоне от -20 дБ (0,1 номинального значения) до +3 дБ (превышение в 1,41 раза). На участке от -3 дБ до +3 дБ погрешность шкалы не превышает 1 дБ, что облегчает контроль уровней сигнала, когда они близки к нормированному значению. Выведенным под шлиц регулятором "0" возможно выбрать номинальное значение выходного напряжения от 240 мВ до 1,55 В.

(нажмите для увеличения)

В пульте можно использовать четыре выхода: два - от модулей "MASTER" и два - от разъема "MONITOR" ("TLF"). При необходимости к выходам "MONITOR" допустимо подключать длинную соединительную линию. Измеритель уровня к этим выходам не подключен, но качественные параметры позволяют использовать их и для прослушивания сигнала, и для подачи его на вход усилителя или звукозаписывающего устройства. При Uвых. ном = 0,775 В отношение сигнал/шум превышает 75 дБ, а Кг - не более 0,04 %. Без сигнала потребляемый выходным модулем ток составляет 16 мА; на сигнале, когда горят светодиоды измерителя (свечение "точкой"), ток увеличивается до 28 мА. Настройка модуля сводится к установке свечения индикатора "0" дБ с помощью подстроечного резистора R8 при достижении сигналом номинального уровня.

В отличие от большинства пультов "бытового" назначения, где в лучшем случае есть индикатор средних значений, квазипиковым измерителем можно контролировать максимальные уровни выходного сигнала. В выходной линейке используются микросхемы ОУ (DA1) типа TL082 (или TL072), а в измерителе уровня - LM3914. Уровень сигнала отмечается светящейся точкой. Для режима индикации "столбиком" достаточно соединить проводом точки "a" и "b"; при этом увеличится потребляемый платой ток. Верхние светодиоды, отмечающие перегрузку (HL8-HL10), целесообразно использовать красного цвета, HL7 - желтого, а остальные - зеленого (все из серии КИПМО). Можно применять светодиоды и других типов, по возможности сохраняя цветовое различие. Детектор измерителя выполнен на специализированной микросхеме К157ДА1 (DA2). Второй канал микросхемы не используется. Стабилизатор напряжения DA3 собран на КР1158ЕН12 или КР1170ЕН12, но при изготовлении блока для применения только в пульте допустимо поставить вместо микросхемы перемычку.

Чтобы обеспечить возможность подавать питающее напряжение с адаптера или с аккумулятора на модуль или плату непосредственно, например, при подключении микрофонного модуля напрямую к внешнему усилителю мощности, на платах каждого из блоков предусмотрены свои собственные стабилизаторы напряжения. Если модуль предназначен только для установки в пульт, то вместо микросхемы интегрального стабилизатора устанавливают перемычку.

Поскольку большинство сетевых адаптеров имеют на выходе нестабилизированное выпрямленное напряжение, то в пульте есть свой внутренний стабилизатор напряжения (DA2 на рис. 6), который работает уже при напряжении всего на 0,6 В, превышающем 12 В. С учетом падения напряжения на защитном диоде на пульт должно быть подано выпрямленное напряжение не ниже 13,2 В. Адаптеры при переключателе, установленном в положение "+12 В", обычно обеспечивают выходное напряжение 15... 17 В, а заряженные кислотные аккумуляторы - 13,4 В. При установке в пульт аккумуляторов в модуль блока питания можно встроить зарядное устройство и светодиодный сигнализатор разрядки батарей.

Вместе со стабилизатором напряжения в модуле контроля размещен двухканальный усилитель "MONITOR" ("TLF") с независимой регулировкой усиления в каждом канале. Микросхема TDA2822M (ее выходная мощность 2x1 Вт) позволяет подключать к его выходам головные подключения адаптера. Напряжение питания подается через защитный диод VD1 и самовосстанавливающийся предохранитель FI1 типа MF-R025 на ток 0,5 А. Сигнал снимается через разъем JACK 6,3, причем разводка печатной платы допускает устанавливать на ней три типа из имеющихся в продаже разъемов.

Базовая конструкция рассчитана на установку девяти модулей, поэтому стальной корпус имеет размеры 280x183x65 мм. Пульт можно поставить на столе или повесить на стене, где он не будет никому мешать. На правой боковой панели установлен разъем для включения сетевого адаптера с выходным выпрямленным напряжением 12,6... 16 В. Отдельные блоки (модули) имеют ширину 30 мм, каждый из них соединяется с остальными модулями через разъем и закрепляется в корпусе двумя винтами. В большинстве случаев, учитывая возможность оперативной замены блоков в зависимости от возникающих потребностей, девять модулей обычно достаточно, и питание такого числа блоков обеспечивают адаптеры с максимальным током нагрузки не менее 0,5 А. При необходимости можно спроектировать корпус с иными размерами. Также очевидно, что платы модулей возможно устанавливать и в другую аппаратуру как обычные платы радиоконструктора.

Особое внимание следует уделить выбору адаптера. Нужно иметь в виду, многие из них просто не могут обеспечить заявленный ток. Есть адаптеры с конденсаторами фильтра на напряжение 10 В, хотя рабочее напряжение на них превышает 15 В. Встречаются в продаже даже адаптеры со "стабилизированным" выходным напряжением, у которых не только нет стабилизатора, но даже конденсатора!

Достаточное представление о конструкции дает рис. 7, на котором приведен эскизный сборочный чертеж одного из входных модулей пульта.

(нажмите для увеличения)

Модули крепят к верхней и нижней П-образным стенкам корпуса винтами М2.5. При толщине стенок более 1 мм резьбу в крепежных отверстиях можно нарезать непосредственно в самом корпусе. Для крепления плат к лицевым панелям использованы уголки шириной 5 мм, которые согнуты из той же стали; в них тоже отверстия с резьбой М2.5. Все платы через разъемы типа МРН-4 подключаются к кросс-плате со сборными шинами. Дно корпуса с отверстиями для охлаждения и для винтов крепления к стене может быть более тонким. К нему же привинчены ножки для установки на столе. Предлагаемая конструкция позволяет изготовить пульт даже в домашних условиях.

Все печатные платы пульта выполнены из односторонне фольгированного текстолита, поэтому в некоторых местах использованы перемычки.

Немного о модификациях пульта. Например, есть простой способ резкого расширения возможностей аппарата. Для этого на плате сборных шин нужно разместить еще две дополнительные шины "MIX3" и "MIX4", а под входными модулями - кнопочные переключатели (SB1, SB2 на рис. 8), которые позволят подавать сигнал с этих модулей на шины "MIX1", "MIX2" или "MIX3", "MIX4".

Можно предусмотреть просто параллельное соединение шин. При этом кнопки на боковой стенке пульта не мешают установке пульта на стол либо креплению на стене, но появляется возможность применения целого ряда модулей ("SERVICE MODULE") - средств динамической и частотной обработки сигналов. Это могут быть лимитеры (ограничители), компрессоры, экспандеры, различные шумоподавители, ревербераторы или многополосные эквалайзеры и другие устройства. Возможности такого пульта даже с небольшим числом каналов окажутся вполне достаточными даже для требовательного звукооператора при работе во внестудийных условиях.

На первой странице обложки журнала показан внешний вид изготовленного в домашних условиях монофонического модульного пульта, предназначенного для системы звукоусиления.

Можно разработать вариант пульта с блоком двухканального усилителя мощности 2x22 Вт, сократив число входных каналов. Но такой пульт будет потреблять ток до 4 А, и обычным адаптером обойтись не удастся, и потребуется более мощный разъем для подачи напряжения питания.

Такой "трансформирующийся" пульт окажется очень удобным, поскольку возможно легко менять его конфигурацию в зависимости от возникающих задач и легко проводить модернизацию. Имея несколько сменных блоков, можно максимально использовать возможности пульта на собраниях, на дискотеках и на концертах. Кстати, модульное исполнение перспективно и для создания любительских комбинированных измерительных приборов со сменными блоками.

Чертежи и рисунки плат приведены в оболочке системы проектирования Circad. Демоверсия программы условно бесплатная и доступна на сайте http://www.circad.net.

Литература

1. Кузнецов Э. Микшерный пульт. - Радио, 2001, № 7-9.
2. Кузнецов Э. Измерители уровня звуковых сигналов. - Радио, 2001, № 2, с.16, 17.
3. Кузнецов Э. Микрофон без проводов. - Радио, 2001, № 3, с. 15-17.

Смотрите другие статьи раздела .

Читайте и пишите полезные