Kleine audiomixer: eenvoudig, veelzijdig en schaalbaar

Audiomixers zijn in de handel verkrijgbaar, maar dit ontwerp maakt een schaalbaar systeem mogelijk door de verschillende trappen separaat te houden. De afzonderlijke modules kunnen ook voor andere projecten worden gebruikt.

Twee versies

De eerste versie van dit project was opgebouwd met Alps RK09 serie potentiometers en bestond uit slechts twee printplaten. De eerste print bevatte de level- en panregelaars. De tweede regelde de mix en het mastervolume. Deze eerste versie van het project, met één microfooningang en twee lijningangen, werd gebruikt om mijn veldmixer te monitoren voor een Smartphone DI Box-project .

De tweede versie werd geïmplementeerd met behulp van potmerters uit de Bourns PTV111-serie en aangepast na de feedback van een Labs-lezer over de negatieve invloed van de pan-pot op de level-regeling. Door een opamp als buffer tussen deze twee potentiometers te plaatsen werd het probleem opgelost. Dus in plaats van een enkele NE5534-opamp te gebruiken, voegde ik een ingangs-voorversterkertrap toe, waarbij ik overschakelde op de dubbele ruisarme opamp versterker NE5532 van Texas Instruments.

Deze nieuwe versie van de kleine audiomixer bestaat uit drie printjes, zoals te zien in figuur 1:

ingang
level & pan
mix & master

The latest version of the Audio Mixer — Figuur 1. Deze nieuwste versie van de audiomixer bestaat uit drie printen: Input (links), Level & Pan (midden) en Mix & Master (rechts).

Het schema

Het schema is afgedrukt in figuur 2. Hoewel ik voor de voorversterker aanvankelijk een NJ5FD-V connector gebruikte, schakelde ik al snel over op het NRJ6HF-model vanwege de afmetingen, de verkrijgbaarheid en de prijs. Ik heb de TN-pin gebruikt zodat de ingang bij afwezigheid van een signaal aan massa ligt.

Circuit diagram of the Audio Mixer. — Figuur 2. Het schema van de audiomixer. PDF

Ik monteerde ook een klein LC-ingangsfilter bestaande uit een ferrietkraal (of VK200) en een 100-pF X7R-condensator. C_IN (22 µF) blokkeert eventuele DC-componenten. De componentenopstelling van de ingang/voorversterkerprint is te zien in figuur 3.

PCB input silkscreen — Figuur 3. Componentenopdruk van de ingangsprint. De ongebruikte ingangen
liggen aan massa via de TN-pinnen van de NRJ6HF-connectoren.

R_IN (22 kΩ) stelt de ingangsimpedantie in. U kunt de waarde ervan aanpassen aan de signaalbronnen. De versterking van OP1A wordt berekend als 20·log (1 + R_CR/R_FT) of 10 dB. U kunt bijvoorbeeld een versterking van 30 dB hebben met R_FT = 1 kΩ en R_CR = 47 kΩ om een instrumentvoorversterker te bouwen. In dit geval kan R_IN tot 100 kΩ of meer worden vergroot (zie de instrumentkarakteristieken) en C_IN tot 1 µF worden verkleind.

De uitgang van de voorversterker OP1A gaat naar de LEVEL-potmeter P1 (A) die zich op de Level & Pan-print bevindt, zie figuur 4. Van de loper van P1 (B) wordt het signaal naar OP1B geleid, die werkt als een eenmaal versterkende buffer om beïnvloeding van het niveau door de afstelling van de PAN-pot te voorkomen. Maar deze buffer blijft een optie, die kan worden vervangen door een draadbrug (B-C) aan de onderzijde van de potmeterprint.

Level & Pan board of the Audio Mixer — Figuur 4. De Level & Pan-print van de audiomixer, ontworpen voor
de PTV111-serie potentiometers van Bourns.

R1...R4 en P2 vormen de schakeling van de PAN-potentiometer. Als de loper rechtsom is gedraaid, ligt R1 aan massa, waardoor het linkerkanaal een 0V-potentiaal voert via R3. Als de loper linksom is gedraaid, ligt R2 aan massa, waardoor het rechterkanaal een 0V-potentiaal voert via R4. In de middenpositie zijn het linker- en rechtersignaal in evenwicht. In deze middenstand van de PAN-potmeter wordt het signaal met 10 dB verzwakt, omdat R1 (10 kΩ) en de helft van de potmeter (5 kΩ) een verzwakker vormen waarvoor geldt: 20·log (10 k + 5 k)/5 k = 20·log 3. Hetzelfde geldt voor de berekening met R3. Geen probleem, want de voorversterker geeft een versterking van 10 dB en de PAN-pot een verlies van 10 dB: de aansluiting op de L&R-bus is dus 0 dB.

Elke ingangsmodule is ontkoppeld met condensatoren van 100 nF. De 22-Ω R-weerstanden kunnen worden gebruikt als shunt om de stroom in elke tak van de operationele versterker te meten en te begrenzen in geval van kortsluiting.

De ingangsmodule kan zo vaak worden opgebouwd als het aantal ingangen dat u nodig hebt. In mijn geval bedraagt de afstand tussen de kanelen 20,32 mm, net als de afstand tussen tussen de LEVEL- en PAN-potentiometers. Vreemd? Nee, we werken in tiende-inch-stapjes (8 × 2,54 mm). Ik maak altijd mijn boormal met mijn PCB-software zodat alles perfect past.

Eindtrap

We gaan verder: OP2A en OP2B zijn gemonteerd in een inverterend/sommerende configuratie, waarvan de versterking volgt uit: 20·log R5/R3 resp. 20·log R6/R4. Het signaal wordt vervolgens verwerkt door de mix & master-print (figuur 5) met destereo MASTER-potentiometer gevolgd door de eindtrap die een versterking van 10 dB levert (20·log R9/R7 en 20·log R10/R8). Dit maakt het mogelijk om een uitgangsniveau van 0 dB te hebben met de Master-regelaar op 70% van zijn traject en om het uitgangsniveau indien nodig te verhogen in geval van verzwakte ingangssignalen.

Mix & Master final stage of this design — Figuur 5. De Mix & Master eindtrap van dit ontwerp.

Op de uitgang kan een hoofdtelefoonversterker of een andere module worden aangesloten. Ik heb ook een kleine 3,5mm-connector (L & R OUT) voorzien die naar de nieuwe generatie van een Porta-Recorder kan worden geleid. R13 en R14 vallen u misschien op, twee weerstanden van 600 Ω in serie met deze connector. Ze zijn bedoeld om overbelasting van de NE5532 te voorkomen in het geval van een foutieve aansluiting van een hoofdtelefoon (tegenwoordig vaak 32 Ω of lager). Deze weerstanden zullen weinig of geen effect hebben op een 10...22kΩ-ingangssignaal van een downstream apparaat. RCA cinch-connectoren kunnen ook worden overwogen voor deze uitgang. R11 en R12 zijn pull-down uitgangsweerstanden die bedoeld zijn om een mogelijke spanningsopbouw op de DC-ontkoppelcondensatoren C3 en C4 te voorkomen.

De drie aansluitingen A, B, C van de voorversterkermodule worden verbonden met de corresponderende aansluitingen op de Level & Pan-print. Drie printen die bij voorkeur oordeelkundig in een metalen behuizing moeten worden geplaatst. In mijn geval heb ik de Hammond 1590DFL-behuizing (188×120×56 mm) gebruikt.

Door de functies voorversterking, Level & Pan en Mix & Master te splitsen, kan ik mijn eigen samenstellingen ontwikkelen. Uitbreiden van het aantal ingangen is dan ook geen probleem. Ik heb ook voorzien in een optionele stereo aux-ingang op een 3,5mm-connector. Twee somweerstanden (22 kΩ) verbinden de L&R-bus. Het is eenvoudig om rechtstreeks op deze connector aan te sluiten. Erg praktisch voor het toevoegen van bronnen zoals een draagbare radio, PC, tablet enzovoort. Het volume kan door deze apparaten zelf worden aangepast.

Slotoverwegingen

De fase van het uitgangssignaal is identiek aan die van de ingangen omdat we in de voorversterkertrap niet-inverterende opamps hebben en in de somfunctie twee inverterende schakelingen na elkaar. De NE5532 is een must voor audio-toepassingen, maar er zijn een heleboel compatibele opamps die voor dit project kunnen worden gebruikt. Ik test mijn schakelingen vaak met TL072’s en als het goed is, schakel ik over op de NE5532. Met behulp van deze schema’s kunt u uw favoriete potentiometers implementeren. U kunt meer te weten komen in boeken zoals het National Semiconductors Audio Handbook of Small Signal Audio Design van Douglas Self (zie het kader Gerelateerd product).

Laat uw fantasie de vrije loop voor uw luisterplezier!