Comprender el amplificador de resumir en la mezcla de audio

Un amplificador de resumir construido alrededor de un amplificador operativo combina múltiples voltajes de entrada aritméticamente en una sola salida. En la mezcla de audio, esto significa fusionar señales de micrófonos, instrumentos, fuentes de nivel de línea o efecto regresa a un flujo compuesto. La topología más común es el inverting summing amplificador, donde se resiste a un terminal

La configuración de inversión se beneficia del suelo virtual en el nodo de remate. Debido a que la retroalimentación de op-amp impulsa la entrada de inversión a casi cero voltios cuando la entrada no invertida está basada, cada canal de entrada se comporta como si conduzca a un resistor a tierra, reduciendo enormemente el cruce entre canales.

El circuito consiste en la op-amp, una resistencia de entrada por canal, y una resistencia de retroalimentación de salida a entrada invertida. La salida se invierte (caida de fase 180°) en relación a cada entrada. Esta inversión es generalmente inconsecial en el resumo mono porque el oído humano es insensible a la polaridad absoluta en la mayoría del material del programa.

Una ventaja clave del verano invertido es que todos los resistores de entrada se conectan al mismo nodo de tierra virtual de baja impedancia. Esto hace que los beneficios de canal sean independientes de otros ajustes de canal: ajustar la resistencia de un canal no afecta el beneficio de otros canales. En veranos no invertidos, los resistores de entrada interactúan y requieren un aislamiento de fase de amortiguación cuidadoso.

Las matemáticas de la síntesis

[LT] [FLT] [FLT] [4]] [FLT] [4]] [FLT] [4]]] [FLT] [4]] [FV] [FLT] [4]] [4]

[LT:2] ] [V] [[FLT]] [4]] [FLT] [14] [FLT] [L]] [L]] [L]] [L] [L] [L] [L] [L] [L]] [L] [L]]]]]]] [L] [L] [L]]] [L]] [L]

Cuando todas las resistencias de entrada son iguales (R]1] = R]2 = ... = Rin), la fórmula simplifica:

V = [R]f/R [V]1 + V[FLT] [X] [FLT] [FLT]] [FLT] []] [[L]]]] [

Así, la salida es la suma invertida de todas las entradas multiplicadas por el factor de ganancia – Rf/Rin. Para la mezcla de ganancia de unidad, seleccione Rf = R

Calculaciones de estadio y de los cuartos de baño

La salida de la VLT requiere una atención cuidadosa. La salida del fabricante de la gama lineal debe permanecer dentro de su rango, normalmente unos pocos voltios menos que los carriles de suministro. Al mezclar muchas señales, la tensión sumada puede exceder fácilmente el cuarto de baño, causando el recorte. Calcular la peor cantidad de la caja asumiendo que todas las entradas están en su amplitud máxima simultáneamente y multiplicarse por el factor de ganancia.

La impedancia de entrada vista por cada fuente es aproximadamente el valor de su resistencia de entrada porque el terreno virtual presenta cerca de cero ohmios. Una resistencia de entrada de 10 kΩ carga la fuente con 10 kΩ, aceptable para la mayoría de los engranajes de nivel de línea pero demasiado bajo para algunas pastillas pasivas. Las entradas de impedancia superior (47 kΩ o 100 kΩ) reducen la carga pero aumentan el ruido y la sensibilidad a la capacitancia paras.

Selección de componentes para audio de alta calidad

El resumido de grado audio exige más que un op-amp genérico y algunos resistores. Cada componente contribuye a ruido, distorsión y respuesta de frecuencia.

Op‐amp Choice

[LT2] [FLT] [FLT] [Frección de audio de alta calidad] [Frección de audio de alta calidad] [FLT2] [Frección de alta calidad] [FLT2]

Resisdores y Capacitadores

Resistencias de metal con tolerancia al 1% y coeficiente de baja temperatura minimizan el ruido térmico y el desajuste de canal a canal. Evite los tipos de la composición de carbono en la vía de señal. Resistencias de entrada entre 10 kΩ y 100 kΩ golpean un buen equilibrio: los valores inferiores reducen el ruido pero cargan la fuente más pesadamente; los valores más altos se vuelven susceptibles a la condensación de la tensión y los errores actuales.

Los condensadores de coacción AC bloquean los offsets DC que podrían alterar el suelo virtual o causar ruido de potenciómetro arañazos. Colocar un condensador de acoplamiento en serie con cada entrada antes de su resistencia, y otro condensador en la salida. Valores alrededor de 10 μF para nivel de línea y 22 μF para las vías de menor impedancia son típicos.

Regulación de la fuente de alimentación

El suministro de doble ±15 V o ±12 V proporciona un amplio cuarto de baño. El uso de los suministros lineales regulados con un filtrado adecuado, y el lugar 0.1 μF condensadores de cerámica directamente a través de los pines de suministro de op-amp para decorar el ruido de alta frecuencia. Para el funcionamiento de un solo tubo (por ejemplo, una batería de 9 V o un adaptador de resistencia)

Respuesta de frecuencia y consideraciones de ancho de banda

La respuesta de frecuencia del amplificador de resumido está formada por el producto de ganancia de ancho de banda (GBW) y la ganancia de cierre. Para obtener la ganancia de unidad, el ancho de banda se extiende al GBW de op-amp. Para mayores ganancias, ancho de banda reduce en consecuencia. Las aplicaciones de audio requieren respuesta plana de 20 Hz a 20 kHz, por lo que cualquier op-amp con GBW superior a 1 MH

La capacitancia recta en el nodo de summing (pin 2 de la op-amp) puede causar un rebote de alta frecuencia o inestabilidad. Esta capacitancia interactúa con la resistencia de retroalimentación para crear un polo. Si este polo cae dentro de la banda de audio, añade un efecto de filtro de baja velocidad. Para minimizar la condensación de la varia, mantenga cortos los rastros de nodo summing y use un plano de tierra debajo.

La velocidad de la mandíbula también es importante para la respuesta transitoria. Una tasa mínima de 0,5 V/μs es adecuada para el audio de nivel de línea, pero las tasas más altas (por ejemplo, 13 V/μs para el NE5532) mantienen la distorsión baja en frecuencias altas. Los dispositivos rápidos requieren una disposición cuidadosa para evitar oscilaciones parasitarias; siempre colocan condensadores de desacoplamiento físicamente cerca de los pines de la velocidad de la velocidad de la velocidad de la velocidad de la velocidad de la velocidad de la velocidad de suministro de 2062.

Diseño del circuito para mezclar audio

[LT] [LTo control de entrada] [FLT]] [FLT]] [FLT]]] [FLT]]]] [FLT]]] [FLT]]] [FLT]]] [FLT]]

Añadiendo controles de nivel individual

En lugar de resistencias fijas, inserte un potenciómetro de la cinta de registro (10 kΩ a 100 kΩ audio tap) entre el condensador de acoplamiento y el resistor de adelgazamiento, con el limpiaparabrisas yendo al resistor de adelgazamiento y el terminal de CCW a tierra. Esto atenua la señal antes de recortar.

Ganancia y volumen maestro

El aumento general del verano se establece por Rf/Rin. Para recuperar la atenuación introducida por mezcla pasiva o por macetas de nivel, puede querer algún aumento de maquillaje. Por ejemplo, si cada entrada es típicamente alrededor de –10 dBV y espera una salida de 0 dBVLT4]

Aplicación de un solo proveedor

Si usted debe correr de una sola batería de 9 V, sesgo la entrada no invertido a VCC/2 con dos resistores iguales (por ejemplo, 10 kΩ). Colocar un condensador de bypass grande (10 μF a 100 μF) desde el punto de vista del suelo para asegurar un suelo AC limpio.

Configuraciones amplificadoras de resumido avanzado

Más allá del verano básico de varios insumos, los sistemas de audio a menudo exigen técnicas de anotación especializadas.

Resumiendo diferencial para líneas balanceadas

El equipo de audio profesional utiliza señales equilibradas (diferenciales) para rechazar el ruido. Un amplificador de regulación diferencial puede resumir las señales equilibradas directamente. Cada entrada equilibrada (+ y –) se alimenta a través de resistores idénticos en dos etapas de op-amp, o un IC amplificador totalmente diferencial como el SIE 1200. Este enfoque elimina el hum de bucle de tierra y preserva el rechazo de modo común.

Panning activo y adelgazamiento de Stereo

Un único mono verano puede ser duplicado para canales izquierdos y derecho, creando un mezclador estéreo. Para implementar el recubrimiento, cada entrada se divide a través de un panel dual-gang o especial que envía más señal al autobús izquierdo o el autobús derecho mientras mantiene la potencia constante. Los amplificadores de rebote entonces manejan las señales acumulativas. Pan-law (-3 dB, -4.5 dB, o -6 dB)

Virtual Earth Mixing Buses

Los grandes módulos de mezcla analógicos dependen de un autobús “virtual” o “adelgazamiento corriente”. Cada banda de canal ofrece una corriente a través de un resistor de alto valor a un op-amp central invertido con impedancia de entrada muy baja. Debido a que el nodo de rebote se mantiene en terreno virtual, cientos de canales pueden mezclarse con un crosstalk insignificante.

Amplificador de resumido con la etapa de ganancia de maquillaje

Algunos diseños separan la red de resistencia de la ganancia-providiendo op-amp. Por ejemplo, una red de resistencia pasiva mezcla señales en un solo nodo, que luego alimenta una etapa de ganancia no-invertir o invertir. Esto aisla la contribución del ruido de op-amp y puede producir un rendimiento de alta unidad, como se ve en mezcladores pasivos populares en el nivel de masterización.

Construcción y pruebas prácticas

Construir su amplificador de resumición requiere un diseño cuidadoso y pruebas metódicas.

Asamblea General

Comience en una pizarra sin soldadura para prototipado, luego se mueva a un PCB para construcciones permanentes. Mantenga el nodo de rebote lo más compacto posible: los rastros cortos reducen la capacitancia de los estratos que puede causar rebote de alta frecuencia. Utilice un plano de tierra o de estrella de tierra para prevenir los bucles de tierra.

Fuente de alimentación y puesta en marcha

Conectar todos los terrenos de señal a la referencia de nodo de remate (el suelo de entrada no invertido). Mantener el suelo de alimentación separado, uniéndose en un punto (la “estrella”) para evitar el hum. Los cables de audio blindados llevan entradas, con el escudo a tierra sólo en el extremo de mezclador para evitar los bucles de tierra. Para entradas desequilibradas, use un cable blindado de un solo conductor; para los cables de entrada de tierra.

Pruebas

20 kHz sine on 0 dBuz) a cada entrada secuencialmente y verificar que la salida muestra la amplitud sumada esperada, sin recortar y sin distorsión adicional. Utilice un osciloscopio para comprobar las oscilaciones, especialmente con los op-amps de alta ancho de banda.

Aplicaciones y Casos de Uso Real-Mundo

El amplificador de resumir está en todas partes en audio. Los pedales de guitarra utilizan etapas de resumición para mezclar señales limpias y realizadas. Los controladores de monitor DIY fusionan mezclas de cue y micrófonos de conversación. Las consolas de radio combinan docenas de micrófonos, reproductores de CD y líneas telefónicas. En el estudio, los mezcladores de rebobinación anaranjados han recuperado popularidad para agregar mezclas de “caracter” a las mezclas DAW enviados, donde se envían una cajas de alta.

También puede utilizar un amplificador de resumir como un mezclador activo simple para una preparación de cine en casa, fusionando entradas estéreo de un televisor, un dispositivo de streaming y una preamplificación de mesa. Los principios de diseño siguen sin cambiar; sólo el número de entradas y el nivel de salida deseado varían. Para la grabación multi-track, un amplificador de resumir puede combinar salidas de una interfaz de audio multicanal en un maestro estéreo, permitiendo volver a realizar un “sumir

Otra aplicación común está en redes de crossover activas, donde los amplificadores de resumir combinan los productos de filtro para crear señales sumadas o diferenciales para los alimentajes de subwoofer o el procesamiento de mitad de lado. La versatilidad del verano op-amp hace que sea una herramienta fundamental en cualquier toolkit de audio electrónica.

Problemas comunes

Incluso un verano bien diseñado puede mostrar problemas. Aquí están los más frecuentes y sus soluciones:

  • Excesivo suelo de ruido:] Compruebe que los resistores de entrada no son excesivamente altos. Resistencias de 100 kΩ generan más ruido de Johnson que 10 kΩ. Reemplazar resistencias al carbono con película de metal. Asegúrese de que el op-amp es un tipo de ruido de baja altura como el NE5532. Verificar que la fuente de alimentación es limpia y bien llenada.
  • Reducir con múltiples señales:] Reducir Rf para reducir la ganancia general, o insertar atenuadores en las entradas. Verificar los carriles de alimentación son suficientemente altos. Para los diseños de doble superficie, los carriles ±15 V proporcionan un nivel máximo de 20 V a la cabeza de separación;
  • Hum or buzz:] El cierre de las tomas de entrada, el cable blindado, y asegurar que la consola de mezcla comparta un punto de tierra común. A veces, añadir un aislador de tierra resuelve el problema. Chequee los bucles de tierra entre el mezclador y otros equipos. Si utiliza conexiones desequilibradas, agregue un resistor de 100 Ω que recibe en serie con cada escudo en el extremo.
  • ]De alta frecuencia de rebote: La capacitancia de la vajilla en el nodo de rebote forma un filtro de baja velocidad. Bajar el resistor de retroalimentación (por ejemplo, de 100 kΩ a 10 kΩ) mientras que escalar los resistores de entrada para mantener la ganancia, o añadir un pequeño condensador de compensación como se describe.
  • ] No-invertir problemas de sesgo de entrada en diseños de una sola suplementaria: Verificar el voltaje de sesgo es exactamente la mitad del suministro, y asegurar que el condensador de bypass es lo suficientemente grande para hundir corrientes de AC sin onda. Si el voltaje de sesgo tiene compensación de DC que se puede escuchar como una tonificadora cuando el circuito de resistencia al 100% μF.
  • ]Oscilación en frecuencias altas: Esto puede ocurrir con op-amps rápidos cuando el diseño tiene una inductancia o capacitancia excesiva. Añadir un pequeño condensador de retroalimentación (como se mencionó), utilizar un plano de tierra, y mantener el nodo de summing físicamente pequeño. También comprueba que los condensadores de desacoplamiento se colocan directamente en los pines de suministro y tienen pistas cortas.

Con la depuración sistemática y una comprensión sólida de los principios subyacentes, prácticamente cualquier problema de resumición de audio puede resolverse.

Pensamientos finales

Diseñar un amplificador de resumir para mezclar audio es una combinación gratificante de teoría de circuitos analógicos y ingeniería de sonido en el mundo real. Al dominar la topología de rebote invertido, seleccionar componentes de bajo ruido y prestar mucha atención a ganar estadificación y puesta en tierra, puede construir mezcladores personalizados que rivalicen con unidades comerciales. La flexibilidad de los veranos de op-ampchan le permite adaptar la impedancia, ganancia y el circuito de entrada y contar con dos recuentos.

Con la fundación que se establece aquí, además de algunos experimentos en la tabla de pan, usted estará bien equipado para crear veranos de audio limpios y transparentes que sirven a sus necesidades de música y producción para los próximos años. Para más lectura, explore las notas de aplicación de los fabricantes de semiconductores y los amplios recursos de la comunidad de audio DIY como Rod Elliott tiene un espacio de tiempo sin necesidad [