Шестиканальный микшер и усилитель

Один из моих самых амбициозных проектов, этот микшер был сделан для моих друзей Тони и Уилфреда из Mixed Fruit Jam в качестве практического усилителя. Относительно простой дизайн. Однако он работает достаточно хорошо и относительно недорогой.

Список функций этой системы:

·Шесть независимых микрофонных усилителей с коэффициентом усиления до 60 дБ (теоретический, не проверенный). Каждый канал имеет независимый фейдер и аттенюатор, позволяющий подключать музыкальные инструменты, которые имеют выходы линейного уровня (например, синтезаторы).

· Смеситель для объединения всех шести каналов в один моноакустический выход. Это доступно в качестве выходных эффектов (линейный выход).

· Предусмотрены два входа стерео линейного уровня, линейный вход (эффекты-прием) и вспомогательный вход. Они смешиваются вместе (однако, нет доступных фейдеров) и отправляются на следующий этап.

·Мастер регулировки громкости и тембра, основанный на National Semiconductor LM1036. Этот чип позволяет регулировать громкость и тембр без использования дорогостоящих и ненадежных потенциометров с гантелями.

· 68 Вт RMS (протестировано до 54 Вт) на стерео усилитель мощности на канал, основанный на монолитной микросхеме усилителя мощности LM3886 от National Semiconductor.

· Схема защиты от щелчка громкоговорителя и контроллер охлаждающего вентилятора с чувствительным к температуре диодом.

·+/- 30 В постоянного тока с регулируемым выходом +/- 15 В.

60 дБ микрофонный предусилитель

Сам предусилитель микрофона основан на малошумном звуковом усилителе LM837 от National Semiconductor. Первый этап - неинвертирующий 26dB уровень усиления (фиксированный). Обратите внимание на использование 33pF-конденсатора в контуре обратной связи, что уменьшает тенденцию колебания LM837 (имеет большую полосу частот 17 МГц). Два 5.1V стабилитрона подключаются обратно через вход, чтобы защитить усилитель от больших переходных процессов напряжения на входе. Следующий этап - инвертирующий шаг переменного усиления (от -∞ до 60 дБ), опять же с конденсатором на 47 пФ через резистор с усилением. Используемый здесь горшок должен быть высокого качества, чтобы предотвратить потрескивание и т. Д. Кроме того, провода должны быть плотно скручены и экранированы, чтобы предотвратить шум и шум в сети. Последний этап - инвертирующий буфер (единичное усиление), чтобы исправить инверсию, вызванную ступенью переменного усиления.

Смеситель

Сам микшер представляет собой усилитель суммирования с фиксированным коэффициентом усиления, основанный на LM837. Он суммирует все шесть сигналов предусилителя микрофона в один выход. Это называется MIX OUT и представляет собой разъем на задней панели. Один выход разделен на два выхода, что позволяет легко подключаться к внешнему стереооборудованию. Идея заключается в том, чтобы разрешить подключение блока внешних эффектов или графического эквалайзера между смешанным выходом и усилителем мощности.

Монитор отсечения

Монитор отсечения используется для визуальной индикации, когда происходит отсечение, в любом из входных каналов. Показанная схема повторяется для каждого канала. Потенциометр используется для выбора напряжения отсечения для сравнения входов, его следует настроить на 2 В. Затем это даст индикацию отсечения, когда вход пересекает 2V, что приведет к отсечению на выходе линейного уровня. Конечно, это не означает, что на конечном выходе не происходит отсечения, так как суммарные напряжения от всех входов могут превышать 2 В. Выходы LM339 являются открытым коллектором, поэтому я подключил выход к источнику +12 В, который используется только для светодиодов. Это гарантирует, что шум переключения светодиодов не попадает в источник питания операционных усилителей. Обратите внимание на использование 10 мкФ capactor на светодиоде, что дает эффект устойчивости к светодиоду, позволяя пользователю обнаруживать мгновенные отсечения. Комбинация 100 мкФ / 330 Ом действует как LPF, предотвращая попадание токов на линию питания. Входной микшер представляет собой пару 2-х входных микшеров, аналогичных шестиходовым микшерам, показанным выше. Они смешивают входы LINE-IN и AUX, сохраняя отдельные входы влево / вправо. LINE-IN предназначен для линии возврата эффектов, в то время как любые внешние линейные входы, такие как магнитофоны, компьютерные аудиовыходы и т. Д., Могут быть подключены к AUX-IN. Выход стереосигнала входных микшеров передается в схему тонов / громкости / баланса.

тон / громкость / балан

Для простоты я использовал LM1036 тон / громкость / баланс, чтобы сделать эту часть микшера. В микшере отключил вход баланса, используя пару фиксированных резисторов, чтобы придать ему напряжение постоянного тока V _CC / 2. Недостатком является уменьшение SNR и необходимость использования конденсаторной связи в цепи постоянного тока. Конденсаторная связь заставляет громкоговорители стучать при включении. Это устраняется с помощью схемы защиты громкоговорителей.

Усилители мощности

Усилители мощности основаны на монолитном усилителе мощности LM3886. Это мощное устройство, оно может вывести 68 Вт RMS в нагрузку 8 Ом с питанием +/- 35 В. Схема конфигурирует LM3886 в качестве неинвертирующего усилителя с коэффициентом усиления 23. Контакт 8 является подающим входом, он подключен к отрицательной шине с использованием RC, содержащей R4 и C6. Это приводит к отключению усилителя в течение короткого времени после включения питания. На практике было установлено, что это не является достаточным приглушением, поэтому используется внешнее реле защиты динамиков, как описано ниже. C7,  HF, C1, C2, C4 и C5 обеспечивают развязку питания. C1 и C2 должны быть установлены физически близко к устройству. R7 / C8 образуют сеть Zobel на выходе, экранируя усилитель от нелинейного импеданса громкоговорителя. R5 имеет намотанную вокруг него катушку (10 витков). Он формирует индуктор параллельно с R5, обеспечивая защиту от емкостных эффектов динамиков. Обратите внимание, что заземления динамика не должно возвращаться к печатной плате, он должен перейти к соединению фильтрующих конденсаторов в блоке питания. Это предотвращает образование контуров заземления. Аналогично, силовое заземление усилителя не должно быть подключено к земле сигнала в любой точке, отличной от соединения конденсатора фильтра (принцип «звездного заземления»).

 Источник питания

Источник питания должен обеспечивать следующие напряжения:

· +/- 30В (нерегулируемый) на 2А

· +/- 15В (регулируемый, без пульсаций) на 0.5A

·+ 12В (регулируемый) на 0,1А

Я использовал трансформатор 25-0-25, 200 ВА со вспомогательной обмоткой 12В. (Дизайн EI, но не тороид, но вы можете использовать тороиды, если сможете их найти). 25-0-25 AC подается на плату и выпрямляется с помощью мостового выпрямителя (не показан). Я использовал небольшую мостовую выпрямительную плату на 1N5401 3A диодах. Они могут легко справляться с потребностями в мощности этого проекта. Мостовые выпрямители с аналогичной мощностью будут в два раза дороже. Это объясняет, почему мост на самом деле не показан на схеме, он просто показан как AC1, AC2, + и -.  Полноволновый выпрямленный постоянный ток сглаживается с использованием двух конденсаторов фильтра 4700uF, 50V. Два показанных конденсатора 100 нФ должны монтироваться близко к ИС регулятора (LM317 / 337). Я решил использовать более дорогие LM317 / 337 вместо 7815/7915, так как первые имеют гораздо более высокое отклонение пульсаций. Связано с тем, что опорное напряжение сглаживается с помощью C3 и C7. C4 и C5 помогают стабилизировать регуляторы. R1, R2 и R3 образуют сеть выбора напряжения для LM317. R4, R5 и R6 делают то же самое для LM337. Выход LM317 также используется для питания регулятора 78L12 для обеспечения выхода +12. Этот регулятор также имеет развязывающие конденсаторы. Они должны быть установлены рядом с чипом. C8, C9 и C10 являются 1uF танталовыми шариковыми конденсаторами, которые обеспечивают хороший переходный отклик для регуляторов, а так как они являются шариками из тантала, действуют как шумовые фильтры. Обратите внимание, что танталовые, как сообщается, ненадежны, хотя у меня еще не было проблем. Для дополнительной безопасности вставьте пару 3A предохранителей между конденсаторами фильтра и остальной частью схемы (это включает в себя выход +/- 30 В и регуляторы +/- 15 В). На стороне трансформатора переменного тока есть переключатель DPDT (тип, который имеет встроенную контрольную лампу), предохранитель 5A и MOV (варистор ) Через первичный трансформатор. Изолируйте ВСЕ зажимы, провода и провод от напряжения сети. Обратите внимание, что общее выходное напряжение этого источника питания составляет около 65 В постоянного тока. Это опасное напряжение для начала, поэтому не прикасайтесь к цепи во время ее включения. Кроме того, конденсаторы 4700uF, когда они полностью заряжены, имеют энергию почти 3 Дж.

Это потенциально опасное количество энергии , поэтому будьте осторожны . Эта энергия может расплавить наконечник от отвертки, используемой для короткого замыкания выхода!

Контроллер вентилятора

Усилитель становится довольно горячим во время использования, поэтому решил использовать вентилятор для охлаждения. Тем не менее, вентилятор добавляет много шума. Показанная схема использует два диода с прямым смещением, один в качестве сенсорного диода (в JP2), а другой в качестве эталонного диода (D2). Небольшая разница в прямом падении напряжения усиливается IC1 и используется для управления T1. T1 включает вентилятор, когда температура на эталонном диоде превышает значение на D2. D1 предотвращает индуктивный откат от пробоя T1. B1 и C2 обеспечивают выпрямленное, регулируемое питание от вспомогательной обмотки трансформатора 12V. Это предотвращает подачу шума от двигателя вентилятора к остальной части усилителя. R1 используется для регулировки точки отсечки температуры. Эта и следующая схема построены на одной плате и используют один и тот же вспомогательный источник питания 12 В, чтобы избежать загрузки 78L12 и предотвращения помех вентилятора в усилитель.

Выключение звука

Простая схема задержки, основанная на 14-разрядном счетчике CD4060 с встроенным RC-генератором. Этот генератор настроен на частоту 4,5 кГц, используя R = 100k, C = 0,001 мкФ. Выход Q14 (деленный на 2 ¹² ) используется для включения T2 и T3. T3 убивает колебания, замыкая конденсатор времени на землю. Это препятствует тому, чтобы Q14 отставал после окончания периода. T2 включает реле, контакты которых позволяют проводам динамиков. Таким образом, любой звук щелчка при включении предотвращается. 4060 сбрасывается при включении питания с помощью RC-сети R12 / C5. Я вставил R10 последовательно с реле, потому что у моего реле была катушка 5 В, если ваша использует катушку 12 В, опустите R10. C4 отделяет питание от IC2. После борьбы с некоторыми проблемами, такими как получение металлических изделий на шкафу, мне, наконец, удалось собрать смеситель. Он хорошо работает, за исключением случаев, когда один из усилителей становится неустойчивым и врывается в колебания. Когда я проектировал схемы, я не рассматривал емкостную нагрузку, это могло бы вызвать колебания. Емкостная нагрузка на выходе усилителя может привести к его колебанию, потому что выходной каскад не может контролировать точку обратной связи достаточно быстро, чтобы поддерживать нулевое напряжение ошибки. Один простой способ избежать этого - использовать демпфирующий резистор, равный 100 Ом или около того, на выходе всех усилителей, которые управляют емкостными нагрузками, такими как коаксиальный кабель.

Внешний вид смесителя ... обратите внимание на действительно уродливую конструкцию.

Внутренний вид смесителя.

Другой вид снаружи смесителя.

Джим Джордж.