Napravite četverokanalni SSM2019 mikrofon pretpojačalo sa fantomskim napajanjem: 9 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Kao što ste možda primijetili iz nekih drugih mojih instrukcija, imam strast prema zvuku. Takođe sam i sam uradi sam. Kad su mi bila potrebna još četiri kanala mikrofonskih pretpojačala za proširenje USB audio sučelja, znala sam da je to DIY projekt.

Prije nekoliko godina kupio sam USB audio sučelje Focusrite. Ima četiri mikrofonska pretpojačala i četiri linijske ulaze zajedno s nekim digitalnim ulazima. To je odličan komad hardvera i zadovoljio je moje potrebe. To je bilo sve dok nisam izgradio gomilu mikrofona. Stoga sam krenuo u rješavanje ovog neslaganja. Tako je rođen SSM2019 četvorokanalni mikropojačalo!

Imao sam nekoliko dizajnerskih ciljeva za ovaj projekt.

Bilo bi što je moguće jednostavnije i koristilo bi minimum komponenti

Imao bi fantomsku moć koja bi mi omogućila korištenje svih mikrofona Pimped Alice koje sam napravio

Imao bi ulaz visoke impedance (Hi-Z) na svakom kanalu za piezo sonde, moj budući projekt. Ovo bi bilo lako dodati da su kućište i napajanje već dio glavnog projekta

Imao bi profesionalne audio specifikacije: čist, sa malim izobličenjem i niskim šumom. Dobro ili bolje od postojećih predpojačala u mom Focusrite interfejsu

Korak 1: Dizajn

Počeo sam proučavati ono što je već bilo vani. Vrlo sam upoznat sa analognim dizajnom i bacio sam pogled na SSM2019, pošto sam ranije koristio svog starijeg rođaka, sada već zastarjeli SSM2017. SSM2019 je dostupan u 8 -polnom DIP paketu, što znači da se lako može ukrcati u kruh. Naišao sam na fantastične informacije o dizajnu predpojačala mikrofona iz kompanije Corp. (vidi referentni dio) Nažalost, svi njihovi specifični čipovi pretpojačala su mali paketi za površinsko montiranje. A specifikacije su tek neznatno bolje od SSM2019. Zahvaljujem im na razmjeni znanja i dizajnu. Specifikacije SSM2019 su fantastične i kao i većina audio operativnih pojačala ovih dana, premašit će ostatak signalnog lanca za performanse. Koristio sam dvije faze s fiksnim pojačanjem s potenciometrom koji omogućava podešavanje signala između njih. Ovo dizajn čini jednostavnim i eliminira potrebu za pronalaženjem dijelova; kao što su antilog potenciometri i višekontaktni prekidači s jedinstvenim vrijednostima otpornika. Takođe održava THD + buku znatno ispod 0,01%

Tokom procesa dizajna imao sam epifaniju o fantomskom napajanju. Većina ljudi misli da je 48 volti "standard". Ovo se vraća unatrag i bilo je važno kada se napon fantomske energije koristio za pomicanje kapsule za kondenzatorske mikrofone. Trenutno većina kondenzatorskih mikrofona koristi fantomsko napajanje za stvaranje stabilnog izvora niskog napona. Interno koriste Zener za generiranje 6-12VDC. Taj napon se koristi za pokretanje interne elektronike i za generiranje većeg napona za polarizaciju kapsule. Ovo je zapravo najbolji način za to. Dobivate lijep stabilan napon kapsule koji može biti veći od 48V ako je potrebno. Specifikacije fantomskog napajanja za mikrofone pozivaju na 48V, 24V i 12V. Svaki koristi različite vrijednosti spojnih otpornika. 48V koristi 6.81K, 24V sa 1.2K, a 12V koristi 680 Ohm. U suštini, fantomsko napajanje je potrebno da bi se mikrofonu dala određena količina energije. Moje bogojavljenje je bilo ovo: Napon mora biti dovoljno visok da bi unutarnji 12V Zener funkcionirao. Ako sam koristio +15V koji je dostupan u mom projektu i odgovarajuću vrijednost spojnog otpornika, trebao bi raditi sasvim u redu. Time se zapravo rješavaju dva druga problema. Prvo, nije potrebno posebno napajanje samo za fantomsko napajanje. Drugo, i još važnije za moj dizajn je jednostavnost. Održavanjem napona fantomskog napajanja na ili manjem od napona napajanja za SSM2019, eliminiramo mnogo dodatnih krugova koji su potrebni za zaštitu. Momci iz tog korpusa predstavili su dva rada na AES -u pod nazivom "Fantomska prijetnja" i "Povratak fantomske prijetnje 48V". Oni se posebno bave izazovima da se kondenzator 47-100uF napuni na 48V u krugu. Slučajno skraćivanje može uzrokovati mnogo problema. Energija pohranjena u kondenzatoru je funkcija napona na kvadrat pa samo prelaskom sa 48V na 15V smanjujemo pohranjenu energiju za faktor 10. Također sprječavamo napon iznad napona napajanja na bilo kojem od ulaznih pinova signala SSM2019. Pročitajte vodič za dizajn tog korpusa za primjere onoga što je potrebno za izradu predpojačala.

Samo da budem transparentan, započeo sam ovaj projekt misleći da ću koristiti 24VDC fantomsko napajanje, a zatim sam u procesu rješavanja problema s napajanjem došao na ideju da koristim +15 koji je već dostupan. U početku sam napajanje stavio unutar kućišta pretpojačala. To je uzrokovalo više problema sa zujanjem i zujanjem. Završio sam s većim dijelom napajanja u vanjskom kućištu sa samo regulatorima napona u kućištu. Krajnji rezultat je vrlo tiho pretpojačalo koje je jednako ako ne i bolje od unutrašnjih u mom Focusrite sučelju. Dizajn cilj #4 postignut!

Pogledajmo krug i vidimo šta se dešava. Blok SSM2019 u plavom pravokutniku je glavno kolo. Dva otpornika od 820 Ohma spajaju se fantomskim napajanjem iz svijetlozelene površine gdje prekidač primjenjuje +15 na kondenzator od 47uF preko otpornika od 47 Ohma. Oba otpornika od 820 Ohma nalaze se na “+” strani 47uF kondenzatora koji donose signal mikrofona. S druge strane kondenzatora za sprezanje nalaze se dva 2.2K otpornika koji vezuju drugu stranu kondenzatora za uzemljenje i drže ulaze na SSM2019 na istosmjernom uzemljenju. Tehnički list prikazuje 10K, ali spominje da bi trebali biti što niži kako bi se smanjila buka. Odabrao sam 2.2K da bude niži, ali ne utječe uvelike na ulaznu impedanciju cijelog kola. Otpornik od 330 Ohma postavlja pojačanje SSM2019 na +30db. Odabrao sam ovu vrijednost jer pruža minimalni dobitak koji bi mi trebao. S ovim pojačanjem i +/- 15V opskrbnim šinama ne bi trebalo biti problema. Kondenzator od 200 pf na ulaznim pinovima služi za EMI/RF zaštitu za SSM2019. Ovo je odmah sa podatkovnog lista za RF zaštitu. Na XLR utičnici nalaze se i dva kondenzatora od 470 pf za RF zaštitu. Na ulaznoj strani signala imamo prekidač DPDT koji djeluje kao prekidač za odabir faze. Htio sam moći koristiti piezo kontakt za hvatanje gitare (ili drugih akustičnih instrumenata) dok istovremeno koristim mikrofon. Ovo omogućava promjenu faze mikrofona ako je potrebno. Da nije bilo toga, eliminirao bih ga jer vam većina programa za snimanje omogućuje obrnutu fazu snimanja. Izlaz SSM2019 ide na 10K potenciometar za podešavanje razine na sljedeću fazu.

A sada na stranu visoke impedancije. U crvenom pravokutniku imamo klasični neinvertirajući tampon baziran na jednoj sekciji OPA2134 dual op pojačala. Ovo je moje omiljeno audio pojačalo za audio. Vrlo niska buka i izobličenja. Slično kao i SSM2019, neće biti najslabija karika u lancu signala..01uF kondenzator spaja signal sa ulazne utičnice ¼”. Otpornik od 1M pruža referentnu masu. Zanimljivo je da se šum 1M otpornika može čuti okretanjem nivoa visokog Z ulaza do kraja. Međutim, kada je Piezo prijemnik spojen, kapacitet piezo prijemnika čini RC filter s 1M otpornikom. To smanjuje buku (i nije loše uopće.) S izlaza op -pojačala idemo do 10K potenciometra za konačno podešavanje razine.

Posljednji dio kola je sumatorno pojačalo faze konačnog pojačanja izgrađeno oko drugog dijela OPA2134 op pojačala. Pogledajte zeleni pravokutnik na ilustracijama. Ovo je invertirajuća faza s pojačanjem postavljenim omjerom otpornika od 22K i otpornika od 2.2K koji nam daje pojačanje od 10 ili +20dB. Kondenzator od 47pf preko 22K otpornika služi za stabilnost i RF zaštitu. Potenciometri od 10K su linearni. Što znači da kada se brisač kreće kroz raspon rotacije, otpor od početne točke linearno varira s promjenom rotacije. U sredini dobijete 5K na oba kraja. Međutim, mi čujemo drugačije. Čujemo logaritamski. Zbog toga se decibeli (dB) koriste za mjerenje nivoa zvuka. Korištenjem linearnog potenciometra od 10K koji napaja otpornik od 2.2K postižemo promjenu nivoa koja zvuči mnogo prirodnije. Op pojačalo održava invertujući ulaz na virtualnom tlu. Za naizmjenične signale, 2.2K otpornik je vezan za virtualno uzemljenje. Na pola puta rotacije je slabljenje od -12dB, a posljednja osmina rotacije samo 1,2db razlike. Ovo se čini mnogo glatkijim od mnogih drugih pretpojačala gdje lonac mijenja pojačanje pretpojačala. Radi bolje od pretpojačala koja imaju potenciometar za podešavanje pojačanja. Obično posljednji bit povećanja uzrokuje brzo povećanje konačnog pojačanja i malo primjetne buke. Focusrite reagira na ovaj način. Moj ne. Signal se spaja iz op -pojačala putem otpornika od 47 Ohma. Ovo štiti op pojačalo i održava ga stabilnim pri dugoj vožnji kabela ako to trebate učiniti. Još jedna posljednja stvar za dva IC čipa. Ovo su oba uređaja velike propusnosti sa visokim pojačanjem. Moraju imati dobro napajanje zaobilazeći.1uF kondenzatore montirane blizu napajanja. Ovo sprječava čudne stvari da se dogode i održava ih lijepima i stabilnima.

Sve u svemu, postoje dvije faze fiksnog pojačanja, 30dB i 20dB za ukupno pojačanje od 50dB. Podešavanje nivoa vrši se promenom nivoa signala između dve faze pojačanja. Na svakom kanalu je takođe dostupan ulaz visoke impedanse koji je savršen za piezo pikapove i druge instrumente (gitara i bas) kojima je potrebno malo podešavanja nivoa pre snimanja. Sve sa vrlo niskim izobličenjem i šumom. Fantomsko napajanje je 15VDC što bi trebalo raditi s većinom modernih kondenzatorskih mikrofona. Jedan značajan izuzetak je Neumann U87 Ai. Taj mikrofon je moj ponos i radost. Interno ima 33V Zener za posredničko napajanje. Za mene to nije toliko problem jer moj Focusrite ima 48V fantomsku snagu. Ostali moji rade sasvim u redu.

Napajanje:

Napajanje je klasičnog dizajna stare škole. Koristi centralni transformator, ispravljač mosta i dva velika kondenzatora filtera. Transformator ima centralno napajanje 24VAC. Što znači da možemo uzemljiti središnju slavinu i dobiti 12VAC sa svake noge. Čekajte- ne koristimo li +/- 15VDC? Kako ovo funkcionira? Događaju se dvije stvari: Prvo, 12VAC je RMS vrijednost. Za sinusni val, vršni napon je 1,4X veći (tehnički kvadratni korijen dva) tako da daje vrhunac od 17 volti. Drugo, transformator je ocijenjen za napajanje 12VAC pri punom opterećenju. Što znači da pri malom opterećenju (a ovaj krug ne troši mnogo energije) imamo još veći napon. Sve ovo rezultira naponom ispravljačima dostupnim oko 18VDC. Koristimo linearne regulatore napona 7815 i 7915, a ja sam odabrao one sa National Japan Radio koji su plastični. To znači da vam prilikom montaže nije potreban izolator između regulatora i kućišta. U početku sam ugrađivao napajanje unutar kućišta mikrofonskog pretpojačala. To nije uspjelo jer sam čuo brujanje i zujanje, a sve je bilo povezano s tim koliko je moj transformator bio blizu ožičenja internog mikrofona. Na kraju sam stavio transformator, ispravljač i velike poklopce filtera u zasebnu kutiju. Koristio sam XLR konektor sa 4 terminala koji sam imao u kanti za dijelove da unesem neregulisani DC u glavno kućište gdje su regulatori montirani blizu glavne ploče. Kao što je ranije spomenuto, u početku sam namjeravao koristiti 24VDC za Phantom napajanje, a na kraju to nisam učinio, pojednostavljujući tako svoj krug i riješivši se 24V regulatora (i transformatora višeg napona!)

Korak 2: Konstrukcija: slučaj

Slučaj:

Ako još niste primijetili, moja shema boje i označavanje prilično su šaljivi. Moje dijete je radilo školski projekt, a mi smo imale na raspolaganju tri boje spreja, pa sam ja htjela koristiti sve tri. Tada sam došao na ideju da ručno obojim etiketu žutim emajlom i malom četkom. Otprilike jedini na svijetu koji izgleda ovako! Dobio sam kovčeg od Tanner Electronics -a u Dallasu, prodavnice viška. Našao sam ga na mreži u Mouseru i na drugim mjestima. To je Hammond P/N 1456PL3. Možda ćete htjeti označiti i slikati drugačije, to je na vama!

Korak 3: Konstrukcija: pločica

PC ploča:

Izradio sam kolo na prototipskoj ploči. Prvo je izgrađen jedan kanal kako bi se osiguralo da je dizajn radio prema očekivanjima. Zatim su izgrađena ostala tri kanala. Za izgled pogledajte fotografije 1 i 2. Moji OPA2134 su iz kompanije Burr Brown, koju je TI kupio 2000. Kupio sam ih 100 u toku dana i još uvijek imam nekoliko. Obratite pažnju na.1uF zaobilazne kape sve montirane na donjoj strani ploče. Ovo je važno za stabilnost IC čipova.

Korak 4: Konstrukcija: Utičnice i komande na prednjoj ploči:

Utičnice i komande na prednjoj ploči:

Ovisno o izboru slučaja, vaš izgled može varirati. Koristio sam Switchcraft panel nosače ¼”koji će spojiti prednju ploču na masu. Da biste smanjili petlje uzemljenja, spojite uzemljenje XLR priključka (Pin-1) najkraće moguće duljine na prednju ploču. Za svoj izgled, spojio sam ih na uzemljenje "Hi Z" ulaznih priključaka. Prethodno sam spojio prekidače za promjenu faze ukrštanjem dvije vanjske veze prekidača Double Pole Double Throw (DPDT). Tada će ulaz mikrofona iz XLR -a ići na središnje vodiče i jednu od vanjskih veza na ploču. Na ovaj način, kada se promijeni položaj prekidača, faza se mijenja. Prije montaže XLR priključaka, lemite dva kondenzatora od 470 pf za RF/EMI oklop. Ovo kasnije znatno olakšava! Postavite potenciometre na prednju ploču. Koristio sam malu oštricu ili neki drugi marker za označavanje stvari na unutrašnjoj ploči radi lakšeg povezivanja kasnije. I da me podsjetite koji uložak potenciometara treba spojiti na masu. Zatim spojite sve uzemljene spojeve posuda pomoću zajedničke neizolirane gole žice. Kasnije će ta veza ići do zajedničke tačke uzemljenja.

Korak 5: Konstrukcija: Unutrašnje ožičenje

Unutrašnje veze:

Za signalne žice mikrofona, zajedno sam uvio 22 mjerne žice i spojio ulazne XLR priključke na prekidače za odabir faze. Njihovo uvijanje umanjuje sve lutajuće EMI i RF. U teoriji, unutar metalnog kućišta ne bismo trebali imati ništa, jer je sve u ovom projektu čisto analogno kolo. Ne brinite se još konkretno o fazi. Budite dosljedni u načinu povezivanja svih kanala. Na testiranju ćemo otkriti koji će položaj prekidača biti "normalan", a koji obrnut.

Za ostatak audio ožičenja koristio sam oklopljeni jedan vodič i spojio štit na masu samo na jednom kraju. Ovo štiti naše signale i sprječava petlje uzemljenja. Imao sam kolut oklopljene žice tipa “E” od 26 kalibra koji sam davno dobio u višku od Skycrafta u Orlandu. Postoje dobavljači koji ga prodaju putem Interneta ili možete upotrijebiti drugi zaštićeni jedan vodič. Za svaku vezu pripremio sam duljinu s oklopom izloženim na jednom kraju, a na drugom samo središnjim vodičem. Stavio sam termoskupljanje preko štita na nepovezanom kraju da ga izoliram. Pogledajte fotografije. Radite metodično i povezujte jednu po jednu stvar. Zatim povežem svaku grupu od četiri žice omotanu zajedno kako bi stvari bile što urednije.

Korak 6: Konstrukcija: Napajanje

Napajanje:

Opremu sam sagradio u manju projektnu kutiju. JEDNA je stvar koju morate učiniti kako biste bili sigurni i ispunili kôd. Morate imati osigurač na primarnom dijelu transformatora. Koristio sam linijski držač osigurača sa osiguračem od ¼ pojačala. To će eksplodirati ako transformator troši više od 25W, što ne bi trebao. Cijela ova stvar koristi najviše 2W s četiri spojena mikrofona.

Regulatori napona:

Pripremite regulatore napona prije montaže na ploču lemljenjem na dva kondenzatora filtera, 10uF za ulaz i.1uF za izlaz. Priključio sam im i ulazne žice kako bih kasnije spriječio zabunu. Upamtite: 7815 i 7915 su različito ožičeni. Za brojeve pinova i veze pogledajte tehničke listove. Nakon što je sve montirano, vrijeme je da uspostavite sve interne veze.

Priključci napajanja i uzemljenja:

Koristio sam žicu označenu bojom za spajanje istosmjernih kabela za napajanje na ploču. Svi spojevi uzemljenja vode se na jednu tačku povezivanja u slučaju projekta. Ovo je tipična "Star" shema uzemljenja. Zato što sam već interno izgradio napajanje. I dalje sam imao dva velika kondenzatora filtera unutar kućišta. Sačuvao sam ih i koristio za dolazno istosmjerno napajanje. Već sam imao prekidač za napajanje u kućištu (DPDT) i to sam koristio za prebacivanje +/- neregulirane istosmjerne struje na regulatore. Izravno sam spojio žicu za uzemljenje.

Nakon što se sve veze uspostave, napravite pauzu i vratite se kasnije da provjerite sve! Ovo je najkritičniji korak.

Preporučujem vam da testirate napajanje i provjerite jesu li polariteti ispravni te da imate +15VDC i -15VDC iz regulatora prije nego ih spojite na ploču. Postavio sam dvije LED diode na panel kako bih pokazao da ima napajanja. Ne morate ovo da radite, ali je lep dodatak. Za svaku LED diodu trebat će vam serijski otpornik za ograničavanje struje. 680 Ohm do 1K će raditi sasvim u redu.

Korak 7: Konstrukcija: Zakrpni kabeli

Patch kablovi:

Ovaj dio bi mogao biti zaseban Instructable. Da biste ovo učinili upotrebljivim, morate spojiti sva četiri kanala na linijske ulaze sučelja Focusrite. Planiram ih postaviti jedan do drugog pa su mi trebala četiri kratka kabla. Našao sam sjajan jednožični kabel koji je bio čvrst i nije skup u Redco -u. Takođe imaju dobre ¼”utikače. Kabel ima vanjski štit od bakrene pletenice i unutrašnji provodljivi plastični štit. To se mora ukloniti prilikom izrade patch kabela. Pogledajte slijed fotografija za moju metodu sastavljanja kabela. Volim uzeti štit i omotati ga oko uzemljenja priključka ¼”, a zatim ga lemiti. Zbog toga je kabel prilično čvrst. Iako biste uvijek trebali isključiti patch kabel držeći konektor, ponekad se događaju nesreće. Ova metoda pomaže.

Korak 8: Testiranje i upotreba

Testiranje i upotreba:

Prvo što moramo učiniti je odrediti polaritet faznih sklopki. Da biste to učinili, potrebna su vam dva identična mikrofona. Pretpostavljam da imate, ili vam ne bi trebalo četverokanalno pretpojačalo! Spojite jedan na Focusrite mikrofonski predpojačalo, a drugi na kanal jedan od četverokanalnih mikrofonskih pre. Pomaknite oboje do centra. Držite mikrofone blizu jedan do drugog i razgovarajte pjevajući ili pjevušeći dok pomičete usta pored dva mikrofona. Slušalice zaista pomažu u ovom dijelu. Ne biste trebali čuti nulu ili pad u izlazu ako su mikrofoni u fazi jedan s drugim. Prebacite fazu mikrofona i ponovite. Ako su van faze, čut ćete nulu ili pad nivoa. Trebali biste biti u mogućnosti vrlo brzo reći koja je pozicija u fazi, a koja nije u fazi.

Primijetio sam da sa level potporom otprilike na pola puta dobivam nominalni dobitak za svoje mikrofone i to otprilike odgovara onom gdje obično postavljam gumb za pojačanje Focusrite predpojačala na otprilike 1-2 sata. Zanimljivo je da su specifikacije Focusrite -a do 50dB pojačanja. Kad ga okrenem do kraja (bez spojenog mikrofona) čujem lagano šištanje. Samo je malo glasniji od mog pretpojačala zasnovanog na SSM2019. Nemam na raspolaganju složenu opremu za testiranje. Međutim, imam mnogo iskustva i u studiju i u zvuku uživo, a ovo predpojačalo je vrhunski izvođač.

Za Hi-Z ulaze lemio sam Piezo disk na 1/4 utičnicu i provjerio da li sve radi i da li je raspon pojačanja točan. Planiram to testirati na akustičnoj gitari u bliskoj budućnosti.

Uzbuđen sam što imam na raspolaganju čitavih osam kanala mikrofonskih ulaza za snimanje. Imam nekoliko MS mikrofona i 8 svojih mikrofona Pimped Alice. To će mi omogućiti da eksperimentiram s različitim postavkama mikrofona u isto vrijeme. Otvara i vrata projektu koji sam dugo želio isprobati - Ambisonic mikrofon. Jedna sa četiri unutrašnje kapsule namijenjene snimanju surround zvuka i višesmjernog zvuka.

Pratite još nekoliko instrukcija za mikrofon!

Korak 9: Reference

Ovo je mnoštvo informacija o analognom zvuku, dizajnu mikrofonskog pretpojačala i ispravnom uzemljenju audio kola.

Reference:

Tehnički list SSM2019

Tehnički list OPA2134

Wikipedia Phantom Power

Ta Corp "Fantomska prijetnja"

Analogne tajne korporacije koje vam majka nikada nije rekla

Taj Corp Više analognih tajni koje vam majka nikada nije rekla

Corp Designing Microphone Prereamps

Whitlock audio uzemljenje, Whitlock

Rane "napomena 151": Uzemljenje i oklop