Πως να κατασκευάσετε μία κονσόλα ήχου

Μίκτης Ήχου
Μίκτης ΉχουΑυτοσχέδιος μίκτης ήχουΚονσόλα ήχου
5 5 4 Product



Μία κονσόλα ήχου ή αλλιώς ένας μίκτης ήχου, είναι μία ηλεκτρονική συσκευή που χρησιμοποιείται για την γραμμική άθροιση (μίξη) και την τροποποίηση ηχητικών σημάτων. Οι κονσόλες ήχου διαθέτουν αρκετές εισόδους, τα σήματα των οποίων μπορούν να επεξεργαστούν και να αθροιστούν προκειμένου να αποτελέσουν ένα σύνθετο σήμα ήχου που οδηγείται στην έξοδο της κονσόλας. Οι κονσόλες ήχου μπορεί να είναι είτε ψηφιακές είτε αναλογικές. Οι ψηφιακές κονσόλες βασίζονται σε τεχνικές Ψηφιακής Επεξεργασίας Σήματος ενώ οι αναλογικές βασίζονται κυρίως σε κυκλώματα με τελεστικούς ενισχυτές.

Σε αυτό το διδακτικό άρθρο θα δείξουμε πως μπορείτε κι εσείς να φτιάξετε μία αναλογική κονσόλα ήχου χρησιμοποιώντας κοινά ηλεκτρονικά εξαρτήματα όπως αντιστάσεις, πυκνωτές, ποτενσιόμετρα και τελεστικούς ενισχυτές (Op-Amps). Το σχέδιο που προτείνουμε βασίζεται σε ανεξάρτητες επιμέρους βαθμίδες που μπορούν να συνδυαστούν μεταξύ τους με ποικίλους τρόπους έτσι ώστε ο κατασκευαστής να μπορεί να αποφασίσει πόσα κανάλια ήχου και τι δυνατότητες θα έχει η κονσόλα. 

Ο μίκτης που σχεδιάζουμε μπορεί να δεχθεί στις εισόδους του σήματα από οποιαδήποτε πηγή ήχου όπως μικρόφωνα, συσκευές αναπαραγωγής δίσκων, κάρτες ήχου υπολογιστών και οποιαδήποτε άλλη αναλογική ηχητική πηγή. Οι βασικές λειτουργίες του μίκτη είναι η δυνατότητα μίξης των ηχητικών πηγών, η δυνατότητα ανεξάρτητης ρύθμισης της έντασης κάθε ηχητικής καθώς και η δυνατότητα ρύθμισης της έντασης του σύνθετου σήματος εξόδου (σήμα αθροίσματος). Επιπλέον θα προσθέσουμε και άλλες δυνατότητες όπως κυκλώματα για τη ρύθμιση της χροιάς του ήχου σε κάθε κανάλι (κυκλώματα ρύθμισης τόνου) με δυνατότητες ανεξάρτητης ρύθμισης χαμηλών (μπάσων), μεσαίων και υψηλών (πρίμα) συχνοτήτων, ένα κύκλωμα γραφικής ισοστάθμισης (audio equalizer) στην έξοδο του μίκτη και ενδείκτες στάθμης σήματος (VU meters).

Μόλις διαβάσετε το κείμενο που ακολουθεί θα είστε σε θέση να φτιάξετε τη δική σας αναλογική κονσόλα ήχου με τις προδιαγραφές που εσείς επιθυμείτε και με ελάχιστο κόστος κατασκευής.


Βασικές αρχές
Ωραία λοιπόν, ας αρχίσουμε! Η πιο σημαντική βαθμίδα μιας αναλογικής κονσόλας ήχου είναι το κύκλωμα του αθροιστή που παρουσιάζεται στην εικόνα 1. Το κύκλωμα αυτό είναι ευρέως γνωστό ως ενισχυτής άθροισης ή απλά αθροιστής και είναι ουσιαστικά ένας μίκτης από μόνο του. Αποτελείται από έναν τελεστικό ενισχυτή, τις αντιστάσεις R1, R2 … έως Rn (που το πλήθος τους αντιστοιχεί στο επιθυμητό πλήθος των  καναλιών εισόδου) και την αντίσταση ανάδρασης Rf.
 Κύκλωμα αθροιστή
 Εικόνα 1. Το κύκλωμα του αθροιστή

Η βασική λειτουργία του αθροιστή έγκειται στην γραμμική άθροιση (πρόσθεση) των τάσεων V1, V2 έως Vn που εφαρμόζονται στις εισόδους. Η άθροιση γίνεται βάσει της μαθηματικής σχέσης:

Vo=-(A1*V1+A2*V2+A3*V3+…+An*Vn)

Από τη σχέση παρατηρούμε ότι δεν πρόκειται για μία απλή άθροιση αλλά για έναν γραμμικό συνδυασμό των εισόδων όπου η κάθε είσοδος συνεισφέρει με διαφορετικό συντελεστή (συντελεστής βάρους) στο τελικό άθροισμα. 

Έκαστος συντελεστής βάρους Ax, είναι ίσος με Rf/Rx και αντιστοιχεί στην απολαβή τάσης (ενίσχυση) για την Χ-ιοστή είσοδο. Προφανώς, αν επιλέξουμε όλες οι αντιστάσεις (R1, R2, …. Rn και η Rf) να είναι ίσες μεταξύ τους, τότε όλοι οι συντελεστές βάρους γίνονται ίσοι με τη μονάδα και ή άθροιση μεταπίπτει σε

Vo=-(V1+V2+V3+…+Vn)

που είναι ένα απλό άθροισμα δίχως βάρη.

Σε μια τέτοια περίπτωση (άθροισμα δίχως βάρη) το κύκλωμα μεταπίπτει σε έναν απλό αθροιστή αν εξαιρέσουμε το σύμβολο μείον (-) που δηλώνει αντιστροφή φάσης (η τάση εξόδου υφίσταται αντιστροφή).

Αν τώρα επιλέξουμε η αντίσταση Rf να είναι μεγαλύτερη από κάποια αντίσταση Rx, τότε η απολαβή τάσης (ενίσχυση) για το εκάστοτε κανάλι x θα είναι μεγαλύτερη της μονάδας. Αντιθέτως, αν κάποια Rx είναι μεγαλύτερη από την Rf, τότε η απολαβή για το εκάστοτε κανάλι x θα είναι μικρότερη της μονάδας, δηλαδή θα έχουμε εξασθένιση.

Σε αυτό το σημείο αξίζει να τονίσουμε ότι το κύκλωμα του αθροιστή είναι στην πραγματικότητα έναν μίκτης ήχου από μόνο του διότι επιτελεί τη βασική λειτουργία της γραμμικής άθροισης (μίξης). Απουσιάζουν όμως τα ποτενσιόμετρα ρύθμισης της έντασης σε κάθε κανάλι και θα πρέπει να τα προσθέσουμε. Αυτό φυσικά θα είναι και η επόμενη πρόκληση που θα πρέπει να αντιμετωπίσουμε.


Ας κατασκευάσουμε ένα στερεοφωνικό μίκτη

Ας κάνουμε το μίκτη μας λίγο πιο πολύπλοκο και κάπως πιο προηγμένο από έναν απλό αθροιστή, προσθέτοντας κάποιες επιπλέον βαθμίδες όπως στην εικόνα 2.

Η εικόνα 2 είναι ένα διάγραμμα βαθμίδων που περιλαμβάνει έναν αθροιστή (summing amplifier) και ξεχωριστές βαθμίδες εισόδου (input modules) για κάθε κανάλι ήχου. Η κάθε βαθμίδα εισόδου προσφέρει  προσαρμογή και ρυθμιζόμενη ενίσχυση. Η προσαρμογή αναφέρεται στην ιδιότητα της κάθε βαθμίδας εισόδου να μην υπερφορτώνει την πηγή του ήχου στην οποία είναι συνδεδεμένη. Αυτό επιτυγχάνεται όταν η κάθε βαθμίδα παρουσιάζει υψηλή αντίσταση εισόδου και επομένως απορροφά ελάχιστο ρεύμα από την πηγή στην οποία είναι συνδεμένη. Η ρυθμιζόμενη ενίσχυση σε κάθε βαθμίδα εισόδου επιτυγχάνεται μέσω ενός ποτενσιομέτρου.

Τα ποτενσιόμετρα των βαθμίδων εισόδου αποτελούν τα ποτενσιόμετρα ρύθμισης της έντασης για κάθε κανάλι ήχου και έχουμε επίσης συμπεριλάβει και ένα ποτενσιόμετρο στον αθροιστή της εξόδου για τη ρύθμιστη της έντασης του σύνθετου σήματος (σήμα αθροίσματος). Το ποτενσιόμετρο του αθροιστή είναι ουσιαστικά το γνωστό ποτεσνιόμετρο "master" που συναντάμε σε κάθε κονσόλα ήχου.

 Διάγραμμα βαθμίδων μίκτη ήχου
 Εικόνα 2. Το διάγραμμα βαθμίδων ενός απλού στερεοφωνικού μίκτη

Αξίζει επίσης να παρατηρήσουμε ότι το διάγραμμα βαθμίδων της εικόνας 2 αναφέρεται σε έναν στερεοφωνικό μίκτη που η κάθε είσοδός του διαθέτει τόσο δεξί (R) όσο και αριστερό (L) κανάλι ήχου και το ίδιο ισχύει και για την έξοδο. Αυτό σημαίνει ότι όλα τα κυκλώματα είναι διπλά, δηλαδή υπάρχει ένα κύκλωμα για το κανάλι R και ένα πανομοιότυπο κύκλωμα για το L, σε κάθε βαθμίδα.    

 

Οι βαθμίδες εισόδου

Κάθε βαθμίδα εισόδου εξυπηρετεί δύο σκοπούς: Είναι κύκλωμα προσαρμογής και προενισχυτής ταυτόχρονα. Ως κύκλωμα προσαρμογής, αρκεί να παρουσιάζει υψηλή αντίσταση εισόδου. Μία τιμή αντίστασης εισόδου γύρω στα 47KΩ θεωρείται αποδεκτή και έχει επικρατήσει να χρησιμοποιείται στις εισόδους των περισσότερων μικτών ήχου. Ως κύκλωμα προενισχυτή, θα πρέπει να προσφέρει κάποια ενίσχυση.

 Ένα κύκλωμα που εξυπηρετεί τα προαναφερόμενα κριτήρια είναι αυτό που παρουσιάζεται στην εικόνα 3.

 Κύκλωμα βαθμίδας εισόδου
 Εικόνα 3. Κύκλωμα μίας βαθμίδας εισόδου

Το κύκλωμα της εικόνας 3 είναι ένα στερεοφωνικό κύκλωμα ενός Αναστροφικού Ενισχυτή. Ο αναστροφικός ενισχυτής είναι μία πολύ γνωστή τοπολογία κυκλώματος που βασίζεται στη χρήση τελεστικού ενισχυτή. Η βασική λειτουργία του κυκλώματος έγκειται στην παροχή ενίσχυσης τάσης. Ονομάζεται αναστροφικός ενισχυτής διότι ταυτόχρονα με την ενίσχυση αναστρέφει το σήμα, σε αντίθεση με άλλους μη-αναστροφικούς ενισχυτές που δεν παράγουν αντιστροφή. Δηλαδή, εισάγει μία διαφορά φάσης 180 μοιρών. Η αναστροφή δεν έχει καμία επίδραση στην ποιότητα του ήχου και δεν γίνεται αντιληπτή από την ανθρώπινη ακοή.

Αναφερόμενοι στο αριστερό κανάλι ήχου (το δεξί είναι πανομοιότυπο) και λαμβάνοντας υπόψη ότι η απολαβή ενός τελεστικού ενισχυτή είναι πολύ μεγάλη (πρακτικά άπειρη), αποδεινκύεται ότι η απολάβη (ενίσχυση) του αναστροφικού ενισχυτή εξαρτάται μόνο από τις εξωτερικές αντιστάσεις (τις αντιστάσεις ανάδρασης R2A και R3 και την αντίσταση R1). Αποδεικνύεται, ότι η απολαβή - ενίσχυση τάσης είναι ίση με το λόγο (R2A+R3)/R1. Επιπλέον, η αντίσταση εισόδου του κυκλώματος είναι ίση περίπου με την R1 διότι δεδομένης της πρακτικά άπειρης απολαβής του τελεστικού ενισχυτή, η αναστρέφουσα είσοδός του (είσοδος πλην (−) του τελεστικού ενισχυτή) συμπεριφέρεται ως εικονική γείωση (έχει πρακτικά το ίδιο δυναμικό με τη γη). 

Η R1 έχει επιλεγεί να είναι ίση με 47K, προκειμένου να εξασφαλίσουμε η αντίσταση εισόδου να είναι περίπου 47K. Η R3 και το ποτενσιόμετρο R2A έχουν επιλεγεί να είναι 22K και 100K, αντίστοιχα. Η τιμή της αντίστασης του ποτενσιομέτρου (που εδώ χρησιμοποιείται ως ροοστάτης) μπορεί να μεταβάλλεται στα όρια από 0 έως 100K. Επομένως, ο λόγος (R2A+R3)/R1 μπορεί και μεταβάλλεται από περίπου 1/2 έως 2.6 και αυτό προκαλεί μεταβολή της ενίσχυσης από περίπου -6db έως +8db. Είναι προφανές ότι η R2 χρησιμοποιείται σε ρόλο ρυθμιστή της ενίσχυσης (απολαβής) και αντιπροσωπεύει το γνωστό ποτενσιόμετρο "gain" που υπάρχει σε κάθε κανάλι ήχου σε μία κονσόλα. 

O C1 χρησιμοποιείται για να αποκόπτει τις υψηλές συχνότητες που βρίσκονται εκτός του ακουστικού φάσματος και επομένως βελτιώνει το λόγο σήματος προς θόρυβο. Μαζί με τις R2 και R3 , σχηματίζει ένα χαμηλοπερατό φίλτρο που η συχνότητα θλάσης του μεταβάλλεται από 130 KHz έως 20 KHz περίπου, αντιστρόφως ανάλογα με την τιμή της R2. Τέλος, το ποτενσιόμετρο R5 χρησιμοποιείται ως ρυθμιστής της τάσης εξόδου και αντιπροσωπεύει το ποτενσιόμετρο ρύθμισης της έντασης που υπάρχει σε κάθε κανάλι οποιουδήποτε μίκτη ήχου. Το ποτενσιόμετρο ρύθμισης της έντασης, συνήθως επιλέγεται να είναι συρόμενο .

Το κύκλωμα της εικόνας 3 είναι ένα αντιπροσωπευτικό παράδειγμα βαθμίδας εισόδου σε έναν μίκτη ήχου. Φυσικά, δεν αποτελεί και το μοναδικό παράδειγμα. Υπάρχουν πολλά κυκλώματα που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως βαθμίδες εισόδου σε μίκτη. Οποιοσδήποτε προενισχυτής που διαθέτει ποτενσιόμετρο ρύθμισης ήχου και παρουσιάζει υψηλή αντίσταση εισόδου μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως βαθμίδα εισόδου. Υπάρχουν όμως και επιπρόσθετα χαρακτηριστικά που είναι εξίσου σημαντικά όπως ότι μία βαθμίδα εισόδου θα πρέπει να παράγει ελάχιστο θόρυβο και την ίδια απόκριση (ίδια ενίσχυση) σε ολόκληρο το ακουστικό φάσμα (20Hz to 20KHz). Θα πρέπει επίσης να είναι σταθερή, υπό την έννοια ότι δεν θα πρέπει να εμφανίζονται ταλαντώσεις και γενικώς να παρουσιάζει ελάχιστη παραμόρφωση. 

Στο πρωτότυπο χρησιμοποιούμε τον κλασσικό διπλό τελεστικό ενισχυτή LM833 που έχει σχεδιαστεί για κορυφαία απόδοση σε εφαρμογές ήχου. Επιπλέον, χρησιμοποιούμε όσο το δυνατό μικρότερες τιμές στις αντιστάσεις προκειμένου να περιορίσουμε το θερμικό θόρυβο. Είναι ευρέως γνωστό ότι οποιαδήποτε αντίσταση παράγει μία τάση θερμικού θορύβου στα άκρα της που είναι ανάλογη της θερμοκρασίας και της τιμής της αντίστασης. Ο θερμικός θόρυβος είναι αναπόφευκτος, όμως περιορίζεται σημαντικά αν επιλεγούν να χρησιμοποιηθούν αντιστάσεις μικρής τιμής. Δυστυχώς, στο κύκλωμα εισόδου έχουμε κάποιους περιορισμούς όσον αφορά την αντίσταση εισόδου και έτσι δεν μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε πολύ μικρές αντιστάσεις. Αυτοί οι περιορισμοί ισχύουν για κάθε βαθμίδα εισόδου και επομένως, οι αναλογικοί μίκτες ήχου εισάγουν πάντα αναπόφευκτα κάποιο θόρυβο. 

Η στάθμη του παραγόμενου θερμικού θορύβου είναι επίσης ανάλογη του εύρους του συνολικού φάσματος που μπορεί να ενισχύσει ο προενισχυτής. Περιορίζοντας το συνολικό φάσμα, αυτομάτως περιορίζουμε και το θόρυβο και αυτός είναι ο λόγος που χρησιμοποιούμε κάποιο χαμηλοπερατό φίλτρο. Το φίλτρο που χρησιμοποιούμε είναι αρκετό απλό και υποτυπώδες και η συχνότητα θλάσης του εξαρτάται από τη ρύθμιση του gain. Επομένως, όσον αφορά το φίλτρο, το κύκλωμα επιδέχεται βελτίωση. Για παράδειγμα, μία  κατάλληλη βελτίωση θα ήταν η χρήση κάποιου επιπρόσθετου χαμηλοπερατού φίλτρου στην έξοδο του κυκλώματος. Για λόγους απλότητας όμως, εδώ δεν χρησιμοποιούμε επιπρόσθετο φιλτράρισμα. 

Υπάρχει επίσης και μία ακόμη λεπτομέρεια όσον αφορά το κύκλωμα της εικόνας 3. Χρησιμοποιούμε DC-ζεύξη προκειμένου να εξασφαλίσουμε ιδανική απόκριση στις πολύ χαμηλές συχνότητες. Αυτό αποτελεί πλεονέκτημα αν η πηγή του ήχου δεν παρουσιάζει κάποια διαρροή DC. Αν όμως υπάρχει κάποια διαρροή συνεχούς (DC) στην είσοδο, ενδεχομένως αυτή να ενισχυθεί και να δημιουργήσει πρόβλημα. Σε μία τέτοια περίπτωση το πρόβλημα θα λυθεί με τη χρήση ενός πυκνωτή σύζευξης σε σειρά με την είσοδο, ο οποίος θα αποτρέψει το DC. Ο πυκνωτής θα πρέπει να παρουσιάζει κάποια μεγάλη τιμή χωρητικότητας (η προτεινόμενη τιμή είναι γύρω στα 100μF) διαφορετικά θα υπάρξει εξασθένιση στις χαμηλές συχνότητες.  


Ο αθροιστής

Ο αθροιστής του μίκτη μας παρουσιάζεται στην εικόνα 4. Αναφερόμενοι στο αριστερό κανάλι ήχου, L (φυσικά τα ίδια ισχύουν και για το δεξί), η R8A είναι η αντίσταση ανάδρασης και οι R1L, R2L,....RXL, είναι οι αντιστάσεις εισόδου του αθροιστή. Η αντίσταση ανάδρασης R8 είναι μεταβλητή (στερεοφωνικό ποτενσιόμετρο), με μέγιστη τιμή 22K και χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση της ενίσχυσης του αθροιστή έτσι ώστε η στάθμη εξόδου του μίκτη να μπορεί να προσαρμοστεί στις απαιτήσεις της βαθμίδας που πρόκειται να συνδεθεί στην έξοδο. Το στερεοφωνικό ποτενσιόμετρο R8 αποτελεί στην πραγματικότητα το γνωστό ποτενσίομετρο "master" που υπάρχει σε κάθε κονσόλα ήχου για τη ρύθμιση της έντασης της εξόδου.

 Το κύκλωμα του ενισχυτή άθροισης
 Εικόνα 4. Το κύκλωμα του ενισχυτή άθροισης

Όλες οι αντιστάσεις εισόδου (R1L-RXL και R1R-RXR) έχουν την τιμή 22K, έτσι ώστε η ενίσχυση R8/RΧ σε κάθε κανάλι ήχου να μπορεί να μεταβληθεί από 0 έως 1 (-άπειρο έως 0db). Ο πυκνωτής C8 χρησιμοποιείται κι εδώ για να περιορίζει το εύρος ζώνης και επομένως να μειώνει τον παραγόμενο θόρυβο. Για τον ίδιο λόγο υπάρχει και ένα δικτύωμα RC στην έξοδο κάθε καναλιού (C7, R9 και C10, R10) που αποκόπτει το DC και επιπλέον εξασφαλίζει ότι δεν θα δημιουργηθούν ταλαντώσεις σε περίπτωση που συνδεθεί κάποιο "χωρητικό" φορτίο στην έξοδο (όπως για παράδειγμα κάποιο μακρύ καλώδιο). 


Προσθέτοντας ρυθμιστικά ισοστάθμισης

Το σχέδιο μας βασίζεται σε ανεξάρτητες επιμέρους βαθμίδες που μπορούν να συνδυαστούν μεταξύ τους με ποικίλους τρόπους έτσι ώστε ο κατασκευαστής να μπορεί να αποφασίσει πόσα κανάλια ήχου και τι δυνατότητες θα έχει η κονσόλα. Επομένως, είναι εύκολο να προσθέσουμε επιπλέον βαθμίδες για ρύθμιση της χροιάς του ήχου (μπάσα, πρίμα, μεσαίες). Αν θέλουμε λοιπόν να προσθέσουμε κυκλώματα για ρυθμιζόμενη ισοστάθμιση, μπορούμε να το κάνουμε ακολουθώντας την τοπολογία της εικόνας 5.

 Ρυθμιστικά ισοστάθμισης σε μίκτη ήχου
 Εικόνα 5. Προσθέτοντας ρυθμιστικά ισοστάθμισης

Τα κυκλώματα ρύθμισης τόνου (ρυθμιστικά ισοστάθμισης) μπορούν να προστεθούν στην έξοδο έκαστης βαθμίδας εισόδου σε όλα ή σε όποια από τα κανάλια ήχου εμείς επιθυμούμε. Κατά αυτό τον τρόπο, μπορείτε να φτιάξετε τη δική σας κονσόλα ήχου με όποιες δυνατότητες και όποια διάταξη εσείς επιθυμείτε.

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ρυθμιστικά τόνου 2-δρόμων για μπάσα και πρίμα ή 3ων-δρόμων (για μπάσα, πρίμα και μεσαίες). Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τα κυκλώματα ρύθμισης τόνου, ανατρέξτε στους συνδέσμους που σας παρέχουμε.   

Προσθέτοντας ένα γραφικό ισοσταθμιστή (equalizer)

Τα απλά κυκλώματα ρύθμισης τονικότητας παρέχουν περιορισμένες ρυθμίσεις. Για περισσότερες δυνατότητες θα πρέπει να χρησιμοποιήσουμε ένα γραφικό ή παραμετρικό ισοσταθμιστή (equlizer). Επειδή οι ισοσταθμιστές είναι γενικώς πολύπλοκα κυκλώματα, συνήθως υπάρχει μόνο ένας σε κάθε κονσόλα ήχου. Τίποτα φυσικά δε μας περιορίζει να χρησιμοποιήσουμε έναν ισοσταθμιστή σε κάθε κανάλι ή σε όσα κανάλια επιθυμούμε αλλά αυτό θα αύξανε κατά πολύ την πολυπλοκότητα και το κόστος της κονσόλας μας.

Ένας ισοσταθμιστής ήχου (equalizer), είναι ουσιαστικά ένα σύνολο από ρυθμιζόμενα φίλτρα που μας επιτρέπουν να ρυθμίζουμε μικρομετρικά την ενίσχυση σε διάφορες περιοχές συχνοτήτων προκειμένου να τροποποιούμε τη χροιά του ήχου ή να επιτελούμε διορθώσεις. Σε κάθε κονσόλα ήχου, συνήθως υπάρχει ένας ισοσταθμιστής στην έξοδο όπως παρουσιάζεται στην εικόνα 6. Για πληροφορίες σχετικά με το πως να φτιάξετε έναν γραφικό ισοσταθμιστή ανατρέξτε στον παρεχόμενο σύνδεσμο. 

 Μίκτης ήχου με ισοσταθμιστή στην έξοδο

 Εικόνα 6. Προσθέτοντας έναν ισοσταθμιστή στην έξοδο της κονσόλας

 
Προσθέτοντας ενδείκτες στάθμης (VU meters)

Ένα κύκλωμα ένδειξης στάθμης ήχου είναι γνωστό διεθνώς ως volume unit (VU) meter και μπορεί να παρέχει οπτική ένδειξη για τη στάθμη της έντασης του ήχου. Εκτός του ότι πρόκειται για ένα πολύ χρήσιμο όργανο, συγχρόνως μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την εμφάνιση μίας κονσόλας ήχου αν προστεθεί στην πρόσοψη της.

Οι περισσότεροι μίκτες διαθέτουν μόνο έναν ενδείκτη στάθμης για το σήμα εξόδου. Υπάρχουν όμως και ακριβότερες κονσόλες ήχου που διαθέτουν ξεχωριστό ενδείκτη στάθμης σε κάθε κανάλι. Το δικό μας σχέδιο  βασίζεται σε ανεξάρτητες επιμέρους βαθμίδες και επομένως μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε όσους ενδείκτες στάθμες επιθυμούμε και σε οποιοδήποτε σημείο (στην έξοδο, σε ένα ή σε περισσότερα κανάλια).

Ένας ενδείκτης στάθμης συνδέεται όπως και ένα βολτόμετρο, παράλληλα στο σημείο μέτρησης. Υπάρχει μόνο ένας περιορισμός. Οι ενδείκτες στάθμης που θα χρησιμοποιήσουμε θα πρέπει να παρουσιάζουν μεγάλη αντίσταση εισόδου προκειμένου να μην υπερφορτώνουν τα κυκλώματα του μίκτη. Κάνοντας κλικ στους συνδέσμους που παραθέτουμε εδώ μπορείτε να ανατρέξετε στις πληροφορίες κατασκευής ενός VU-meter με LED  ή ενός VU-meter με αναλογικά όργανα (βελόνες). 


Προσθέτοντας εισόδους για μικρόφωνα

Έως στιγμής, η κονσόλα ήχου που έχουμε σχεδιάσει δεν μπορεί να δεχθεί μικρόφωνα στις εισόδους της. Ένα μικρόφωνο είναι μία πηγή πολύ ασθενούς σήματος που χρειάζεται ειδική προενίσχυση. Τα κυκλώματα εισόδου του μίκτη μας μπορούν να χαρακτηριστούν ως είσοδοι τύπου "line" (γενικής χρήσης) και μπορούν να δεχθούν σήματα από τυπικές πηγές, όχι όμως και από μικρόφωνα.

Αν θέλουμε ο μίκτης μας να μπορεί να δεχθεί μικρόφωνα, τότε θα πρέπει να μετατρέψουμε κάποιες από τις εισόδους του από "line" (τυπικές είσοδοι) σε είσόδους τύπου "mic" (μικροφώνου). Η μετατροπή μπορεί να γίνει με τη χρήση ενός επιπρόσθετου προενισχυτή μικροφώνου στην είσοδο του καναλιού που επιθυμούμε να μετατρέψουμε, με τον τρόπο που παρουσιάζεται στην εικόνα 7. Κάνοντας κλικ στους συνδέσμους που παραθέτουμε παρακάτω θα μπορέσετε να βρείτε πληροφορίες για το πως να κατασκευάσετε κατάλληλους προενισχυτές μικροφώνου.

Μίνι προενισχυτής μικροφώνου

Συμμετρικός προενισχυτής μικροφώνου

 
Προσθέτοντας είσοδο μικροφώνου σε τυπική είσοδο μίκτη

 Εικόνα 7. Προσθέτοντας μία είσοδο μικροφώνου


Προσθέτοντας εισόδους τύπου "phono”

Η ονομασία "είσοδος phono” αναφέρεται σε μία είσοδο για φωνόγραφο (πικάπ). Πρόκειται για μία ειδική είσοδο που μπορεί να δεχθεί σήματα από μαγνητικές κεφαλές αναλογικών "πικάπ" και από "μαγνήτες" μουσικών οργάνων κυρίως.

Μία είσοδος "phono" χρησιμοποιεί πάντοτε έναν ειδικό προενισχυτή που εκτός από ενίσχυση παρέχει και κατάλληλη ισοστάθμιση κατά το πρότυπο RIAA που θεσπίστηκε από το σύνδεσμο βιομηχανίας δίσκων της Αμερικής - Recording Industry Association of America (RIAA). Αν λοιπόν θέλετε να συνεχίσετε να απολαμβάνετε το άκουσμα των παλιών σας δίσκων βινυλίου στο παραδοσιακό σας πικάπ ή αν θέλετε να συνδέσετε κάποια ηλεκτρο-ακουστική κιθάρα ή κάποιο άλλο μουσικό όργανο που διαθέτει έξοδο από "μαγνήτη" τότε θα πρέπει να μετατρέψετε κάποια κανάλια της κονσόλας ήχου σε εισόδους τύπου "phono". Και πάλι (όπως και τα μικρόφωνα), απαιτείται μόνο η χρήση ενός επιπρόσθετου προενισχυτή phono για τη μετατροπή μίας εισόδου γενικής χρήσης (τύπου "line") σε "phono". Η μετατροπή παρουσιάζεται στην εικόνα 8.   

 
Προσθέτοντας μία είσοδο phono σε μίκτη ήχου


 Εικόνα 8.  Προσθέτοντας μία είσοδο phono


Κατασκευή του τροφοδοτικού

Όλες οι βαθμίδες του μίκτη που παρουσιάσαμε εδώ, εκτός από τον ενδείκτη στάθμης με LED, μπορούν να τροφοδοτηθούν από ένα συμμετρικό - σταθεροποιημένο τροφοδορικό ±15V. Η κατανάλωση των κυκλωμάτων είναι πολύ μικρή και με ρεύμα λιγότερο από 1A είναι δυνατό να τροφοδοτηθούν έως και 50 διαφορετικές βαθμίδες. Για την τροφοδοσία του ενδείκτη στάθμης με LED θα χρειαστείτε ένα ξεχωριστό τροφοδοτικό 5V.


Επίλογος

Ο σκοπός του παρόντος άρθρου είναι η επίδειξη ενός τρόπου κατασκευής ενός υψηλής ποιότητας αναλογικού μίκτη ήχου. Το σχέδιο που προτείνουμε βασίζεται σε ανεξάρτητες επιμέρους βαθμίδες που μπορούν να συνδυαστούν μεταξύ τους με ποικίλους τρόπους έτσι ώστε ο κατασκευαστής να μπορεί να αποφασίσει πόσα κανάλια ήχου και τι δυνατότητες θα έχει η κονσόλα. Η αξία του άρθρου έγκειται κυρίως στην προτεινόμενη ιδέα και μεθοδολογία και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως οδηγός κατασκευής ή οδηγός εκμάθησης. 

Πιστεύουμε ότι το προτεινόμενο σχέδιο είναι αρκετά καλό αλλά ενδεχομένως να υπάρχουν τομείς που επιδέχονται βελτιώσεις. Αν νομίζετε ότι έχετε να προτείνετε κάποια βελτίωση ή κάποια νέα ιδέα, μη διστάσετε να αναρτήστε τα σχόλια σας ή να μας αποστείλετε τις απόψεις σας. Στη CircuitLib εκτιμούμε πολύ τη συνεισφορά των μελών μας.

Creative Commons License
Tutorial on how to build an audio mixer by George Adamidis is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported License.


Ιστορία του παρόντος άρθρου

Το παραπάνω διδακτικό άρθρο αποτελεί μέρος σημειώσεων από παραδόσεις μαθημάτων του κ. Γ. Αδαμίδη, σε μαθητές που σπουδάζουν ηλεκτρονικά στη δευτεροβάθμια και στη τριτοβάθμια τεχνική εκπαίδευση.