Шестиканальный микшер и усилитель

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 10μF конденсатора со светодиодом, это дает скорость в действие светодиода, что позволяет пользователю мгновенно обнаружить отключение. Сочетание 100μF/330Ω действует как ФНЧ, предотвращая коммутацию токов на линии питания.

Входной микшер

Входной микшер - это пара входных микшеров, похожие на шести-входной микшер показанный выше. Это смеситель LINE-IN и AUX, с отдельным левым и правым входом. LINE-IN предназначен для возврата с эффектов, в то время как внешние линейные входы, такие как магнитофоны и т.д. могут  быть подключены к AUX-IN. Стерео выход на входе микшера предназначен для устройства регулировки  тона / громкости / баланса цепи.

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

УМЗЧ собран на основе LM3886. Это мощный усилитель выдающий 68W на нагрузке 8Ω, 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 = 0.001μF. 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.

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Оригинал статьи

Теги:

• Перевод