Mixer audio con uscita per cuffie

Questo mixer stereo ad alta fedeltà è stato progettato per miscelare diversi segnali di linea, come strumenti musicali e sorgenti Hi-Fi, e permettere una regolazione individuale di ciascun canale stereofonico.

La versione base del mixer dispone di 3 ingressi stereo (espandibili liberamente) regolabili individualmente, più un controllo master per la regolazione simultanea di tutti gli ingressi ed un’uscita per cuffie, anch’essa regolabile indipendentemente. L’uscita per cuffie permette di ascoltare il segnale miscelato presente all’uscita del mixer.

Schema elettrico

Il circuito è diviso in uno stadio d’ingresso per la regolazione del volume con impedenza d’ingresso di circa 9 kΩ, connesso ad un primo amplificatore sommatore invertente (realizzato intorno ad U_2/b per il canale sinistro e U_2/d per il canale destro) che ha il compito di sommare algebricamente i segnali provenienti dai vari ingressi.

In questo caso, il sommatore invertente ha guadagno unitario (ovvero -1, pari a 0 dB), dunque i segnali in ingresso non subiscono un’amplificazione. Attraverso il pin indicato con S/L(R) è possibile espandere il numero dei canali a seconda delle necessità, semplicemente aggiungendo più moduli identici come indicato nello schema seguente (data la loro semplicità, possono essere montati sia su scheda che in maniera volante).

Dall’uscita dell’amplificatore sommatore, si prelevano due segnali regolati dai potenziometri R₁ ed R₅ che vengono inviati rispettivamente all’amplificatore d’uscita del mixer e all’amplificatore per cuffie.

L’amplificatore d’uscita è di tipo non-invertente e presenta un’amplificazione pari a 2 (ovvero circa 6 dB), che rappresenta la massima amplificazione complessiva ottenibile dal mixer. In altre parole, il segnale applicato ad un qualisasi ingresso col volume regolato al massimo viene amplificato di 6 dB. Volendo modificare l’amplificazione di questo stadio sulla base di specifiche necessità, si può facilmente ricorrere alla solita formula dell’amplificatore non invertente. Tuttavia, un guadagno di 6 dB è generalmente adatto alle normali applicazioni.

\[A_{v}=\frac{R_{6(8)}}{R_{7(9)}}+1\]

Si raccomanda di impiegare tutti amplificatori operazionali protetti dal cortocircuito dell’uscita per prevenire danni dovuti a cavi difettosi o collegamenti accidentali. In alternativa, può essere inserita una resistenza di ~50 Ω in serie all’uscita di linea al fine di proteggere l’amplificatore operazionale in caso di cortocircuito.

L’amplificatore per cuffie, invece, fa uso di un doppio amplificatore operazionale OPA2132 che garantisce un’alta corrente d’uscita (tipicamente di ±40 mA) per pilotare adeguatamente le comuni cuffie dinamiche. L’amplificazione di questo stadio è di circa 20 dB. In questo modo, nella maggior parte dei casi, sarà sufficiente regolare il potenziometro del volume delle cuffie verso metà della sua corsa, mentre ci si riserverà la possibilità di ruotarlo completamente in senso orario per poter apprezzare i suoni più deboli.

Per evitare problemi collaterali legati al rumore, si è optato per un’alimentazione duale degli operazionali. Tuttavia, dato che difficilmente si dispone di alimentatori esterni con uscita duale, questo problema è stato risolto usando un generatore di massa fittizia (rail splitter). La massa fittizia è stata indicata con la dicitura ref sullo schema. Sostanzialmente, questo circuito divide l’alimentazione singola V_i (prelevabile da qualsiasi alimentatore esterno da parete da circa 24 V e almeno 1,5 A) esattamente a metà, ottenendo dunque due tensioni identiche che possono essere usate per ottenere un’alimentazione duale pari a ±(V_i/2). Ad esempio, usando un alimentatore esterno da 24 V, si ottiene un’alimentazione duale da ±12 V.

La funzione dell’amplificatore operazionale U₁ è quella di ottenere una bassa impedenza d’uscita (per questo si è scelto un modello LME46710 o OPA132, con corrente d’uscita rispettivamente di ±30 e ±40 mA), capace di garantire la stabilità e la simmetria dell’alimentazione nei casi normali. Nel caso in cui si prevedesse l’uso di cuffie ad alta potenza, come a volte richiesto nelle applicazioni live, per prevenire distorsioni alla massima potenza è consigliabile impiegare operazionali ad alta corrente d’uscita come OPA551 (con una corrente d’uscita di ±200 mA).

Tutti i condensatori da 100 nF sono di by-pass dell’alimentazione, e pertanto devono essere di tipo ceramico (per garantire la miglior risposta alle alte frequenze) e devono essere montati nelle immediate vicinanze dei rispettivi amplificatori operazionali. Anche C₇ e C₉ devono essere preferibilmente ceramici o a film plastico. R₃₀ forma un semplice filtro passa-basso con i condensatori dell’alimentazione, garantendo un basso rumore anche nell’uso di alimentatori switching (purché di buona qualità). Il circuito stampato è stato progettato per impiegare C₃, C₄, C₈, C₁₀, C₁₃, C₁₄ in formato assiale per ridurre l’ingombro verticale e favorire i percorsi di segnale sulla scheda.

Montaggio

Il circuito deve essere alloggiato in un mobile metallico collegato a massa (ref) per garantire la schermatura dai distrubi elettromagnetici. Il mobile è stato collegato a massa attraverso il connettore delle cuffie presente sul pannello frontale, ma è possibile scegliere qualsiasi altro punto. In questo caso, sono stati usati dei connettori jack da 6,3 mm (ovvero da ¼”). Questi sono collegati con dei cavi ai rispettivi ingressi ed uscite del circuito.

I connettori presenti sul pannello posteriore sono collegati a massa semplicemente sfruttando il mobile metallico, quindi senza usare ulteriori cavi dedicati appositamente. Anche il corpo dei potenziometri deve essere collegato a massa (ad esempio, semplicemente fissandoli al mobile con l’apposito dado, oppure pulendo la superficie con della carta abrasiva e saldandovi ciascuno un cavo collegato a massa) per evitare che vengano generati ronzii durante la regolazione. Si noti, sulla sinistra, il connettore d’alimentazione isolato dal mobile ed il led fissato al pannello frontale in maniera volante.

Sul retro sono stati aggiunti due connettori RCA per implementare un ingresso ausiliario diretto (senza regolazione), con i componenti saldati in aria e racchiusi in parte da una guaina termoretraibile. Si consiglia di impiegare un mobile privo di aperture d’areazione per impedire che si depositi polvere sui potenziometri. In alternativa, possono essere usati potenziometri con corpo stagno per eliminare qualsiasi possibile problema di rumore dovuto alla polvere.