Данный гитарный микшер оснащен входами с разной чувствительностью, что позволяет подключать различные источники сигнала. Помимо возможности подключить две гитары, здесь предусмотрен вход для микрофона и еще один для дополнительного электронного звукового источника. Встроенный метроном (см. работы В. Банникова в журнале ‘Радио’ за 1996 и 1998 годы) является очень полезным инструментом для репетиций и начинающих музыкантов. Расширяет функциональность этого устройства наличие двух независимых выходов.
Многие начинающие гитаристы сталкиваются с проблемой покупки доступных устройств, специально предназначенных для работы с электрогитарами и микрофонами.
В большинстве случаев используют бытовые усилители звуковых частот, не обладающие специализированными входами с высоким сопротивлением для электрогитары, особенно для двух инструментов одновременно. Обычно входное сопротивление таких устройств не превышает 47 кОм, что недостаточно для корректного взаимодействия с высокимомными звукоснимателями. Это приводит к снижению качества звука и огорчению музыканта.
Для электрогитары, снабженной электромагнитными звукоснимателями, необходим усилитель с высоким входным сопротивлением — не менее 1 МОм. Наличие микрофонного входа само по себе не решает проблему совместного усиления сигналов от микрофона и гитары.
Общий регулятор тембра и громкости для всех входов не способен обеспечить нужное качество звучания ни для микрофона, ни для гитары. В большинстве усилителей отсутствует линейный выход, который важен для записи и последующего анализа игры, чтобы исправлять ошибки и улучшать технику.
Также важно учесть, что качество звука во многом зависит от правильной организации электропитания устройства. Использование фильтров и стабилизаторов помогает снизить уровень помех и шумов, что особенно актуально при работе с высокоимпедансными сигналами.
Рис. 1. Внешний вид гитарного микшера.
Учитывая изложенное, был создан специальный микшер для гитариста (на фото рис. 1), который обладает простой конструкцией, но при этом имеет электрические параметры и функциональные возможности, достаточные для использования в репетиционной работе.
Технические характеристики
| Количество микрофонных входов. | 1 |
| — для гитары | 2 |
| — универсальных | 1 |
| Чувствительность микрофонного входа, мВ | 1.3 |
| Входное сопротивление микрофонного входа, кОм | 1 |
| Отношение сигнал/шум в микрофонном канале, дБ | 59 |
| Полоса частот микрофонного входа (по уровню -1 дБ), Гц | 200–9000 |
| Чувствительность гитарного входа, мВ | 20 |
| Входное сопротивление гитарного входа, МОм | 1 |
| Отношение сигнал/шум гитарного канала, дБ | 61 |
| Чувствительность универсального входа, мВ | 200 |
| Входное сопротивление универсального входа, кОм | 47 |
| Отношение сигнал/шум универсального канала, дБ | 63 |
| Глубина регулировки тембра на 125 Гц, дБ | -15/+2 |
| Глубина регулировки на 10 кГц, дБ | -15/+7 |
| Дополнительные функции | Встроенный цифровой процессор для обработки звука, множество пресетов эффектов, функции интегрированного фантомного питания (48 В) |
| Материал корпуса | Прочное металлическое исполнение для долговечности и стабильности работы |
| Интерфейсы | USB, MIDI, линейные выходы для подключения к внешним устройствам |
| Рекомендуемый уровень входного сигнала | -10 дБВ для микрофонов, -20 дБ для инструментов |
Принципиальная схема
Самодельный гитарный микшер, схема которого изображена на рис. 2, оборудован входом Micr для подключения динамического микрофона. Два высокоомных входа — EG1 и EG2 — предназначены для подключения гитар с разными звуковыми режимами, например ‘Соло’ и ‘Ритм’. Универсальный вход AUX служит для подключения иных звуковых устройств.
Рис. 2. Принципиальная схема гитарного микшера собственного изготовления.
Для контроля уровня сигналов используются два выхода — Out A и Out B — каждый с отдельной настройкой уровня. Один из них может идти на усилитель, а другой — на оборудование для записи или обработки звука. Для визуального контроля уровня на выходах установлен индикатор. Переключатель отвечает за выбор активного канала.
Микрофонный вход выполнен с использованием микросхемы DA1 типа К544УД2А, которая хорошо подходит для работы с динамическими микрофонами, обеспечивая согласование входного сопротивления со стандартными микрофонами. Коэффициент усиления данной каскадной цепи определяется отношением сопротивлений R2 к R1 и при необходимости может корректироваться.
На выходе усилителя через низкочастотный фильтр (состоящий из R6 и C6) сигнал подается на транзистор VT1, что снижает уровень радиопомех и высокочастотных шумов. Эмиттерный повторитель на транзисторе обеспечивает стабильную работу и исключает влияние низкого входного сопротивления темброблока на предусилитель.
Цепь на микросхеме DA2 построена как активный блок регулировки тембра, позволяющий настроить пропорции низких и высоких частот для оптимального звучания голосов и инструментов. Детали в этой цепи подобраны так, чтобы обеспечить широкую настройку частотной характеристики — от 200 Гц до 9 кГц — что поддерживает качество передачи аналогового спектра голоса и инструмента. Выход с микросхемы DA2 передается через регулятор R31 на вход сумматора.
Для подключения электрогитары использованы транзисторы КП303Е, обеспечивающие высокое входное сопротивление и низкий уровень шумов. Входные цепи выполнены по фильтру типа ФВЧ, образованному резисторами R3, R7, R4 и конденсатором C4, что уменьшает влияние НЧ-наводок.
Транзисторы VT2 и VT3 обладают широким динамическим диапазоном, без искажений усиливая сигналы до 25 мВ — этого достаточно для большинства гитарных звукоснимателей. Их режим работы регулируется напряжением смещения, подаваемым через R5 и R15, что обеспечивает работу в режиме обеднения и обогащения без протекания прямого тока между затвором и истоком.
Рис. 3. Внешний вид внутри устройства.
Сигналы с датчиков гитары усиливаются цепями на микросхемах DA3 и DA4 типа К544УД2А, коэффициент усиления которых достигает 10 и при необходимости может быть скорректирован, чтобы обеспечить совместимость с инструментами разных производителей и уровней сигнала.
Вход универсального типа подключается к другим источникам звука через усилитель на микросхеме DA5, позволяя подавать сигнал от внешних устройств, например, от компьютера. Коэффициент усиления этого входа рекомендуется не превышать 1,2, поскольку уровни сигнала обычно достаточно велики — несколько сотен милливольт.
Отсюда можно переадрессовать сигналы различных источников, например, выход звуковой карты компьютера, что делает устройство отличной платформой для совместных репетиций и самосовершенствования. Выход этого канала через регулятор R27 соединяется с сумматором, построенным на резисторах R28—R30 и R32, R33, а его выход через регулятор R35 приобретает характер общего сигнала обоих каналов.
Второй канал — канал В — представлен в виде эмиттерного повторителя с фильтром низких частот на транзисторе 2VT1, который влияет на АЧХ обоих каналов при высоких частотах. Регулятор уровня сигнала в этом канале находится в цепи эмиттера.
Для отображения уровня выходного сигнала служит индикатор на основе микросхемы DA7 и детектора с удвоением напряжения. Входное сопротивление измерителя — 100 кОм, что предотвращает влияние на усилительные цепи. Световая индикация на шкале регулируется подстроечным резистором R38, обеспечивая быструю реакцию на изменения сигнала и плавное снижение при его уменьшении, исключая рывки стрелки.
Используемый стрелочный индикатор М68501 предназначен для устройств магнитофонного типа и пока продолжают выпускать.
Метроном, созданный по рекомендациям из технических журналов, предназначен для формирования темпов от 40 до 240 ударов в минуту с четким выделением делений такта. Регулятор громкости метронома совмещен с выключателем питания. Это очень полезный инструмент для репетиций, поскольку помогает развить чувство ритма и размеренности.
Питание микшера осуществляется от батареи типа ‘Крона’ или ‘Корунд’ (аналогичные импортные 1604 или 6F22). Включение осуществляется с помощью микропереключателя, рычаг которого активируется при вставке штекера в гнездо для выхода канала А. Средний ток потребления — около 30 мА, а свежая батарея обеспечивает работу устройства примерно 10–12 часов.
Обозначения элементов схемы, размещенных на рисунке 2 и относящихся к сетевому блоку, дополнены префиксом 3. В качестве источника питания для этого блока можно использовать трансформатор мощностью 0,5 Ватт с вторичными обмотками 2×12 В. В случае использования сетевого блока питание микросхемы стабилизатора может быть без дополнительного теплоотвода, а микропереключатель при этом исключается из схемы.
Чтобы обеспечить стабильную работу операционных усилителей при однополярном питании, на их неинвертирующие входы подается смещающее напряжение +4,5 В, которое формируется делителем на резисторах R5 и R15.
Детали и конструкция
В входных цепях нежелательно использовать керамические конденсаторы типа К10-17, поскольку они проявляют заметный микрофонный эффект, ухудшающий качество сигнала. Для улучшения ситуации лучше применить конденсаторы типа К73-17, а остальные — те же К10-17. Эти особенности хорошо видно на рисунке 3.
В микшере использованы оксидно-полупроводниковые конденсаторы модели К52-1 в сигнальных цепях, а также оксидно-электролитические К50-35 с рабочим напряжением 16 В или их импортные аналоги. Все постоянные резисторы — МЛТ-0,125, однако размеры монтажной платы позволяют установить и более крупные resistor МЛТ-0,25.
Каждый входной и выходной разъем выполнен под штекеры Jack диаметром 6,3 мм. Для снижения уровня шума и предотвращения помех во входных разъемах свободные контакты замыкаются на общий провод, а в выходных разъемах замыкатели не используются.
Такие разъемы широко применяются в телевизионной технике для подключения наушников, однако их можно заменить аналогичными подходящими моделями.
Микшер собран в металлическом корпусе размером 320x60x100 мм. Печатные платы изготовлены из стеклотекстолита толщиной 1,5 мм.
Габариты основной платы микшера (на рисунке 4) составляют 140×81 мм, платы эмиттерного повторителя канала В (рисунок 5) — 25×57 мм, а плата сетевого блока питания (рисунок 6) — 38×64 мм.
На рисунке 4 изображена печатная плата самодельного гитарного микшера и расположение на ней компонентов. Аналогичным образом, на рисунке 5 — расположение деталей эмиттерного повторителя канала В, а на рисунке 6 — печатная плата блока питания.
При проектировании плат использовалась программа DipTrace Lite Edition V1.50 (файлы с расширением dip), а для разработки передней панели — программное обеспечение FrontDesigner 3.0 (файлы с расширением fpl).
Изображение передней панели было напечатано на струйном принтере на обычной бумаге и затем защищено односторонним ламинированием. Передняя фальшпанель, покрытая ламинатом, обращена наружу, а с обратной стороны — приклеена к предварительно окрашенной металлической панели с помощью клеящего карандаша RADEX, предназначенного для склеивания бумаги.
На рисунке 7 показан макет передней панели. Перед её приклеиванием рекомендуется обработать окрашенную поверхность мелкозернистой наждачной бумагой, чтобы придать ей небольшую шероховатость. После этого необходимо удалить пыль мягкой сухой тканью и нанести тонкий слой клея, который не проникает сквозь бумагу и не растворяет чернила принтера. Такой состав надежно закрепляет ламинированную фальшпанель и защищает её от механических повреждений.
Измерение параметров микшера выполнялось с помощью прибора РАП-ТВ-УКВ — радиочастотного анализатора, предназначенного для тестирования характеристик ТВ- и УКВ- передатчиков на радиочастотах. Он также способен измерять параметры на звуковых частотах.
Во время испытаний микшера использовались усилитель музыкального центра Technics SC-CA1060 (2×40 Вт), электрогитара Yamaha EG112UP, электроакустическая гитара Epiphone PR-4E и доработанный микрофон Philips SBC MD 150 китайской сборки. В результате коллеги-музыканты отметили удобство работы и хорошие показатели устройства.
В. Овсянников, город Пермь. Р2009, №12.
Этапы сборки и сборочный процесс
Подготовительный этап начинается с монтажа блоков предусилителей и балансных входных схем, что включает пайку компонентов на монтажной плате согласно выбранной схемной схеме. Перед началом убедитесь в наличии всех деталей и инструментов, избегайте ошибок при соединении, поскольку неправильное подключение может привести к ухудшению звуковых характеристик.
Следующий шаг – создание корпуса и монтаж внутренней компоновки. Используйте металлические или прочные пластмассовые корпуса подходящего размера, предпочтительно с заземлёнными поверхностями для снижения помех. Внутренние перегородки располагают так, чтобы минимизировать перекрестные помехи между каналами и обеспечить качественную пайку узлов.
После закрепления всех компонентов приступайте к соединению элементов входных и выходных цепей. Используйте качественные кабели и штекеры, чтобы минимизировать потерю сигнала и предотвратить шумы. Соберите цепи, закрепив их на специальных монтажных платах или изолированных держателях, избегайте скопления проводов для облегчения обслуживания.
Настройку и тестирование начинают после завершения монтажа. Проверяйте каждую цепь на наличие коротких замыканий и неправильных соединений с помощью мультиметра. Включайте устройство в тестовом режиме и регистрируйте уровни сигнала, корректируя при необходимости параметры внутри блока усиления. Уделяйте особое внимание заземлению, чтобы устранить возможные паразитные шумы.
Финальный этап – закрепление корпуса, установка крышки, маркировка элементов и финальная проверка работы. После этого проводите прослушивание всех каналов, сравнивая качество звука на различных уровнях громкости. В случае выявления недочётов повторно проверяйте соединения, устраняя любые неполадки до полноценных эксплуатационных испытаний.
Проведение тестирования и настройка
После сборки устройства необходимо подключить его к источникам сигнала и звуковой системе для начальных проверок.
Используйте тестовый сигнал сгенерированный источником или внешним генератором. Проверьте уровень входного сигнала, чтобы избежать искажения при превышении допустимых значений.
Обратите внимание на работу предусилителя: уровень усиления должен быть оптимальным, без клиппинга и шума. Регулятор гейна устанавливайте так, чтобы выходной уровень не превышал допустимый диапазон.
Для выявления паразитных шумов и посторонних звуков проведите прослушивание при разных настройках регуляторов. Обратите внимание на возможное появление гудков или фоновых шумов, устраните их умеренной регулировкой цепей питания или заземления.
Проверяйте баланс каналов, подключив стереосигнал и анализируя равномерность звучания при переключении регуляторов уровня и панорамы. Настраивайте параметры так, чтобы обеспечить одинаковый уровень и четкую разделенность каналов.
Важно использовать мультиметр и осциллограф для контроля сигналов на различных стадиях усиления. Завышенные уровни на выходе свидетельствуют о необходимости снижения усиления или корректировки элементов цепи.
Для регулировки эквалайзера воспроизводите различные частоты, чтобы убедиться в правильной реакции элементов по диапазонам. При необходимости корректируйте параметры для достижения естественного звучания без искажений.
В ходе тестирования измеряйте сопротивления и емкости компонентов, чтобы исключить выход из строя на раннем этапе эксплуатации устройства.
Записывайте выполненные настройки и параметры каждой регулировки для последующего воспроизведения или доработки при необходимости.
Советы по улучшению и модернизации конструкции
Для повышения надежности и расширения функциональности устройства рекомендуется заменить однополярные операционные усилители на двуполярные аналоги с низким уровнем шумов и высоким коэффициентом усиления, например,TL072 или NE5532. Это обеспечит более чистый звук и стабильность сигнала.
Добавление регулятора уровня с плавным регулированием позволяет точно настраивать громкость входящих сигналов, что значительно упрощает баланс между источниками. В качестве компонента подойдет резистор с цепью потенциометра, желательно с прецизионной номинальной точностью.
Для уменьшения помех и повышения помехозащищенности рекомендуется использовать металлические или ферритовые экраны вокруг чувствительных элементов, а также установить заземляющий провод на шасси устройства.
Модернизация предусилительных каскадов путем внедрения фильтров низких частот (кроссоверов) позволит снизить уровень низкочастотных шумов и защитит от утечки нежелательных низкочастотных сигналов, например, механических вибраций или магнитных паразитных полей.
Регулярная очистка и замена электролитических конденсаторов в цепях питания предотвращает снижение их емкости со временем, что способствует стабильной работе всей системы и уменьшению уровня шума.
Использование качественных разъемов и кабелей с хорошей экранировкой способствует уменьшению внешних помех и сохранению чистоты аудиосигнала при передаче между узлами.
Добавление индикаторов уровня в виде светодиодов или малых дисплеев позволяет мониторить состояние сигнала и своевременно реагировать на возможные проблемные ситуации или перегрузки.
Установка переменного резистора для балансировки каналов придает возможность точной настройки звука, что особенно актуально при комбинировании нескольких источников или в условиях концертных мероприятий.
Плановая модернизация схемы с использованием современных компонентов и материалов способствует не только улучшению характеристик, но и продлению срока службы всей системы. При этом необходимо тщательно проверять каждую новую деталь на соответствие оригинальным спецификациям и совместимость с существующим оборудованием.
