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Mixer: modulo ingressi di linea

Figura 1: Il modulo per ingressi audio di linea del mixer modulare audio.

Il modulo di ingresso di linea serve per introdurre nel mixer segnali con livelli audio di linea, ovvero provenienti da dispositivi audio di consumo come computer, lettori mp3 o cellulari. Per realizzare un ingresso di linea è sufficiente un solo amplificatore operazionale; tuttavia un singolo integrato LM358 contiene due amplificatori operazionali. Dunque il modulo è largo il doppio rispetto agli altri, e include due ingressi di linea.

1 - Caratteristiche del circuito

Il circuito dispone dei seguenti elementi:

Due potenziometri dedicati a regolare il volume dei due canali audio, da porre sul pannello utente.
Due ingressi audio posizionati nella parte posteriore del circuito.
Presa al modulo precedente e spina al modulo successivo per condividere con tutti i moduli del mixer i segnali comuni (tensione di alimentazione Vcc, massa, segnale audio e tensione di polarizzazione Vcc/2)
Uscite dirette 1 e 2 per prelevare un segnale audio da questi pin e collegare direttamente un dispositivo esterno (un registratore, un amplificatore, ecc). Il segnale è disaccoppiato dagli ingressi audio 1 e 2 del modulo, e il suo volume è regolato dai rispettivi potenziometri. Poichè tali pin sono collegati direttamente all'uscita dell'operazionale, il dispositivo che viene collegato a questi piedini deve avere un'ingresso a alta impedenza; è sconsigliato ad esempio il collegamento con delle cuffie (che hanno un'impedenza bassa).

Infine va notato che la regolazione del volume è abbastanza lineare, come mostrato Figura 3.

Figura 2: Lo schema del modulo del mixer con due ingressi audio di linea.

2 - Note costruttive

Il circuito non presenta particolare difficoltà di realizzazione, ed ha dimensioni 8cm x 7cm, ovvero due volte il modulo base del mixer. Si raccomanda particolare attenzione alla scelta dei pin a L per realizzare la spina e la presa per collegare il modulo agli altri moduli. Per mantenere una distanza costante tra i potenziometri sul pannello utente è infatti necessario che le schede dei moduli siano perfettamente accostate tra loro.

3 - Il progetto del modulo di ingresso

Il modulo di ingresso è composto da due circuiti esattamente identici; ne verrà preso in considerazione uno solo, quello superiore con l'operazionale U2B. L'ampificatore operazionale è utilizzato in configurazione invertente, applicazione molto comune e ben documentata. Quando il cursore del potenziometro R_V3 si trova tutto girato verso la linea di ingresso P_aux2, cioè quando il volume è massimo, il suo effetto è nullo, ovvero è come se non ci fosse. In questo caso il segnale audio di ingresso al pin P_aux2 è collegato direttamente all'ingresso dell'amplificatore invertente, e la tensione di uscita, presente ad esempio sul conntettore P₄, vale:

$Latex: V_{P4} = - \frac{R_{15}}{R_{13}} \cdot V_{Paux2}$

Lo scopo del circuito è quello di riportare il segnale in ingresso all'uscita disaccoppiando la sorgente dal resto del mixer. Pertanto scegliamo di far guadagnare l'amplificatore invertente 1, ovvero scegliamo R₁₅ = R₁₃ = 47 KΩ

Al contrario, quando il cursore del potenziometro è rivolto completamente verso massa, la tensione in ingresso all'amplificatore invertente è nulla, e dunque la tensione in uscita vale zero.

Quando invece il cursiore del potenziometro è in una posizione intermedia, l'espressione della tensione vale: $Latex: V_{P4} = - \frac{R_{15} R_x}{R_{13}R_{V3} + R_x R_{V3} - R_x^2} \cdot V_{Paux2}$ dove R_x rappresenta la posizione del cursore del potenziometro, ed è un valore compreso tra 0 e R_V3. La dinamica del potenziometro è abbastanza lineare ed è mostrata in Figura 3.

Figura 3: L'andamento del volume dell'ingresso di linea al variare della posizione del potenziometro.

Infine, le resistenze R₁₂ e R₁₆ fanno parte del circuito sommatore nel modulo principale, come già spiegato nella sua relativa pagina. Inoltre, i condensatori C₉ e C₁₀ si occupano di bloccare la tensione continua di polarizzazione in modo che non fluisca nei dispositivi esterni connessi.

3.1 - Minimizzazione delle correnti di bias

Come già indicato nella pagina relativa al modulo principale, per minimizzare gli effetti delle correnti di polarizzazione dell'operazionale è necessario che le resistenze equivalenti viste ai terminali V+ e V- siano uguali. La resistenza equivalente vista dal pin V- non è costante, a causa della presenza del potenziometro. Tuttavia se consideriamo il caso in cui il volume sia al massimo o al minimo, essa vale R₁₅ // R₁₃. Dunque poniamo: $Latex: R_{14} = R_{15} // R_{13} = 22 K\Omega$

3.2 - La resistenza di ingresso

La resistenza di ingresso del circuito vista da un dispositivo esterno non è costante, ma è un valore compreso tra R_V3 (quando il volume è al minimo, ovvero quando il cursore del potenziometro è a massa) e R₁₃ (quando il volume è al massimo, ovvero quando il cursore del potenziometro è cortocircuitato con l'ingresso P_aux2).

Bibliografia e ulteriori letture

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