Построить аудиомикшер
Вы и ваши друзья планируете самую большую вечеринку, которую когда-либо видел ваш родной город. Только одна проблема: у вас нет системы караоке. Что отличная вечеринка без караоке? Мы собираемся это исправить. Все, что вам нужно, это несколько потенциометров и операционный усилитель.
Рекомендуемый уровень
начинающий
Основные поставки
- 1 операционный усилитель
- 1 резистор
- 1 потенциометр, резистор и неполярный конденсатор на канал
- источник сигнала (ов), это может быть любой музыкальный проигрыватель с линейным выходом
- динамики)
- лабораторные принадлежности: макет, провода, источник питания постоянного тока.
Дополнительные принадлежности
- другим потенциометром, резистором и операционным усилителем, для создания основного тома
- 1 коммутатор на канал
- микрофон (ы)
В основе схемы микширования лежит основная схема суммирования. Одна из самых интересных особенностей этой схемы заключается в том, что количество каналов, которые мы можем добавить, не ограничено. Но только потому, что вы можете добавить 50 каналов для вас и ваших ближайших 48 друзей, чтобы петь караоке, это не значит, что вы должны. Если бы вовремя заморозить сигнал переменного тока, это будет выглядеть как значение постоянного тока. Если мы суммировали 50 значений постоянного тока вместе, существует сильная вероятность насыщения нашего усилителя. При сигнале переменного тока иногда один канал будет положительным и другим отрицательным, поэтому он может не обрезать и не искажать ваш сигнал, но лучше играть в него безопасно, чем извините.
Давайте начнем разработку нашей схемы для микшера. Для вашей вечеринки вы хотите объединить 4 певца и одну песню. Это всего 5 каналов, поэтому вам понадобятся 1 операционный усилитель и 5 потенциометров. ОУ-усилитель не очень хорошо подходит для непосредственного управления динамиком, поэтому усилитель мощности обычно включен для управления динамиком. Также обычно добавляется предварительный усилитель для нормализации всех входных сигналов. Я показал это в схеме, но не буду включать в себя конструкции того, как построить усилитель мощности или предусилитель.
Слово на микрофонных предусилителях и усилителя мощности. Многие микрофоны могут требовать «фантомного питания» в зависимости от типа, а некоторые микрофоны могут быть повреждены, обеспечивая фантомное питание. Другие микрофоны могут использовать аккумулятор. Эта конструкция не включает предусилитель микрофона, который обеспечивает фантомное питание. Если вы решили добавить микрофоны в тип питания, необходимый вашему микрофону, общие характеристики на фантомном питании 12, 24 или 48 вольт; цифровые микрофоны часто используют 10 вольт для фантомного питания.
Многие предустановленные звуковые системы включают встроенный усилитель мощности, такой как стереосистемы и компьютерные колонки. Если вы решите построить свой собственный усилитель мощности, обратите пристальное внимание на требования к громкости динамиков и мощность, которую ваш усилитель способен обеспечить. Также для больших усилителей мощности принимаются надлежащие меры предосторожности, чтобы обеспечить достаточное охлаждение.
Вы заметите, что у меня такая же настройка в первых четырех каналах: микрофон, за которым следует дополнительный предусилитель, затем потенциометр, конденсатор, резистор, а затем переключатель. Конденсатор используется для блокировки любого сигнала постоянного тока, который может поступать от одного из ваших источников. Это не обязательно, но если у всех ваших источников есть смещение постоянного тока на 1 вольт, вы можете быстро приближаться к своему положительному рельсу, вызывая значительные искажения. Из-за этого настоятельно рекомендуется включать конденсатор. Серийный резистор в каждом канале должен поддерживать работу op-amp как дифференциатора. Для пятого канала - вход микрофона - заменяется музыкальными источниками, которые могут быть компьютером, планшетом, телефоном или mp3-плеером. Если требуется мастер-громкость, вы можете построить вторую секунду инвертирования для основного тома, используя тот же дизайн, что и отдельный канал.
Важное замечание о потенциометрах заключается в том, что они входят в линейные и логарифмические разновидности. Хотя любой сорт будет работать, логарифмический конус является предпочтительным. Это объясняется тем, что человеческий слух носит логарифмический характер, поэтому используется децибельная система для измерения объема. Логарифмический конус является желательным, потому что, если вы хотите сделать один канал в два раза громче, вы хотели бы повернуть потенциометр в два раза выше. Если вы используете линейный потенциометр, он будет не в два раза больше, а в два раза больше напряжения. Логарифмический или звуковой потенциометр будет вдвое больше.
Проектирование контура
Я измерил максимальный выход моего микрофона при напряжении 2 Vpp (при питании от батареи), а максимальная мощность моего планшета была измерена при 3 Vpp. Это потребовало большего усиления на моем микрофоне, чем на моем музыкальном входном канале. Полный выход схемы микшера равен Vout = -Rf (V1 / R1 + V2 / R2 + V3 / R3 … + Vn / Rn). Таким образом, делая RF больше, коэффициент усиления может быть увеличен. Другой вариант заключается в том, чтобы уменьшить сопротивление резистора в канале (-ых), но вы уже используете потенциометр, который может стать очень маленьким, поэтому увеличение размера Rf является лучшим выбором.
Для моей системы я использовал операционный усилитель LF347 (примерно для любого op-amp будет работать для микшера), потенциометр аудиоколонки 47 000, потенциометр линейного конуса 100k, резистор 470k, два конденсатора 10nF и +12 В постоянного тока для моя операционная мощность. Небольшие конденсаторы дают низкий частотный отклик с более низкой -3 дБ на 4, 1 кГц, но будут работать для моего доказательства концепции схемы. У меня также было только 2 канала, поэтому мой был немного проще. В симуляции я отключил второй канал, чтобы упростить симуляцию. Различные цвета - разные положения потенциометра.
Я также разработал лучший микшер, но не создал его. Для простоты симуляция имеет только один канал. Я использовал обычные потенциометры 10k в дизайне, но для резистора обратной связи я использовал резистор 5k. Это немного необычно: обычно вы также должны использовать резистор 10k, но это дает вам возможность уменьшить коэффициент усиления до единицы. Мне понравилась идея быть способным ослаблять канал, а не просто увеличивать выигрыш. Я также использовал вторую инвертирующую сцену для создания регулятора громкости; конструкция такая же, как и входной канал.
Если вы хотите увеличить коэффициент усиления, я бы увеличил Rf на втором этапе: его можно было увеличить только на втором усилителе. Если вы хотите получить более низкую -3 дБ, увеличьте размер конденсатора.
Симуляция показана ниже, так как схема достигает пределов потенциометра. Смещение -3 дБ сдвигается с 42 Гц на единицу до 69 Гц.
Для ввода вашей системы может быть желательно использовать стандартный 3, 5-мм стереофонический разъем. Если вы решите использовать это, полезно понять, какие провода соответствуют соединениям гнезда. Наконечник - левый канал, средняя часть - правая, а нижняя - земля. Внутри кабеля у вас должны быть свободные провода, которые являются заземлением, тогда у вас должен быть белый, чаще всего желтый или красный провод. Белый должен быть вашим правильным каналом, а другой цвет - левым. Поскольку существует много вариантов разъема 3, 5 мм, лучше всего протестировать кабель. Если ваш источник использует монофонический разъем, левый и правый каналы будут соединены. Некоторые моно устройства будут использовать стереоразъем.
Это мой аудиомикшер, работающий (в видеоролике слышен микрофон). Мой микрофон работает от аккумулятора, а затем я управляю набором компьютерных динамиков с встроенным усилителем мощности.
Вот он! Выходите и начинайте свою вечеринку!
Попробуйте этот проект сами! Получить спецификацию.