具有前置放大级特性的四路输入混频器

　　这款具有低噪声前置放大级特性的四路输入混频器每一路输入都可以接受各种信号源。如：麦克风、电子乐器拾音器、磁带录音机、音乐合成器或CD播放机等。该制作其他特性还包括：内置低、中、高音控制均衡器、可驱动立体声耳机的监控用放大器。
　　
　　这类低成本，用于小带宽，组合型的四输入电子混频器的设计已经出现多年，虽然已经比较普遍了。但大多数产品难以适应用户的多种需求。特别是在既作为电子乐器的拾音器。又要作为麦克风、磁带机和CD播放机等信号源的前置放大器和合成器的能力方面不足。一般内部也缺乏用于监控的耳机放大器。

　　1．电路框图
　　
　　四输入多用途混频器的电路框图见下图。它提供了四个输入通道，每个通道都有独立的前置放大和增益控制电路。每一路放大器都可以由用户来调整得到合适的增益，而其输入阻抗能与大多数常见的输入信号源的阻抗相匹配。从信号强度只有几毫伏的低阻抗电动麦克到1—2V的CD／MP3播放器和键盘音乐合成器。
　　
　　其次是输入增益控制和均衡器。这是一个标准的混频级，它允许高、低、中频信号以用户所希望的任意比例加以组合，产生完整的音频信号馈送到三通道平衡器，在那里，三路音频控制器(低、中、高)使用户可以调整音色的平衡。
　　
　　耳机放大器(画在输出缓冲器的上方)使用户可以用一个标准的立体声耳机监控音频信号的输出情况。
　　
　　混频器电路用12VDC电源供电。既可以通过电源插口来接入，也可以使用12V电池。使这台设备可以做成便携式或车载式来使用。混频器机箱内部图如右图所示。可以看出元件在印刷电路板上的安装位置。

　　2．电路说明
　　
　　多用途四通道混频器完整的电路图如下图所示。最左侧是四路输入接口(CONl～CON4)，每个前置放大级都由LM883低噪音双路放大器集成电路的一半组成。
　　
　　如下图所示。虽然四个前置放大器具有完全相同的电路结构，但每一个中的元件参数却具有不同的值。分别用Rm，Rin，Rza，Rzb，Rf，和Cf表示，视其基本功能而确定它们的值。虽然这个混频器每一路都是单声道装置。但很容易用它接入立体声设备(如：MP3或CD播放器)，因为所有四个声道都可以通过Rma和Rrrib将双声道合并成单声道。
　　
　　例如，配置连接电子乐器的前置放大器时RlnIRza和Rzb的值为1MΩ(产生的输入阻抗330kΩ)。同时Rf为22kQ(产生增益19倍，约25dB)；最后Cf给定的值为为lOOpF，可以确保稳定性。
　　
　　类似地，为了给源于CD播放器或键盘合成器等大功率立体声信号源配置前置放大级。Rza。和Rzb的值为100kΩ。同时Rir1为212kQ。Rma和Rmb的值为47kΩ。这些值所产生的输入阻抗接近50kΩ。Rf的值为27kQ，可降低前置放大级的增益为1，约25dB，以便控制大功率输入信号，避免出现过载失真。
　　
　　注意：Rza，和Rzb的值必须一致，因为它们用来组成前置放大器偏压的分压器。这里没有提供为驻极体麦克风供电的装置。但如果麦克风作为固定输入装置时，可以通过在12V电源线上使用一个适当的偏压电阻(一般可使用10kΩ电阻)引到驻极体的“HOT”端来，很容易实现供电。

　　3．前置放大器的输出
　　
　　前置放大器的输出通过2|2μF电解电容加到控制电位器VRl～VR4上。其滑动头（移动触点)上的信号通过47kΩ电阻和2．2pF电解电容馈送到混频／放大级即IC3a的第2输入脚。IC3a的功能对于四路输入信号来说，正如带有一2倍(100kΩ／47kΩ)增益的标准负反馈放大器。它也提供了较低的“虚拟地”输入阻抗，从而保证了在四路输入控制器(VRl～VR4)之间没有相互干扰。IC3a的半电源偏置电压(6V)由运放芯片的另一半IC3b提供。它被设置为射极跟随器形式，其第5脚被跨接在12V电源线上两个47kQ电阻设置为6V。在IC3b第7脚上所产生的6V偏置电压则通过100kΩ提供给IC3a的第3脚。同时也用作线性放大器IC4a(第3脚)和IC4b(第5脚)的偏置电压。
　　
　　4．音调控制级
　　
　　音调控制和平衡级的核心部分是IC4a。电位器(VR5、VR6和VR7)的作用是分别控制指定频率范围内的信号的增益。操作时，电位器的变化会影响其所对应频段的负反馈值，从而影响输出的音调。
　　
　　回到上图。所有三个音调控制器的工作原理类似。但每个控制器所覆盖的频段是由反馈网络中的电容的值所决定的。
　　
　　出现在IC4a第1脚上的输出信号交流耦合到VR8。这是主音量控制器。它控制反馈到输出缓冲级lC4b上的信号电平。这一级配置为标准的反向放大器。其增益为22倍(22kQ／10kQ)其输出通过212uF耦合电容器转接到输出插口COl",J5上。
　　
　　5．耳机放大器
　　
　　CON5上的输出信号通过100Ω隔离电阻和电位器VR9(耳机音量控制器)同时馈送到耳机信号放大器(IC5a)。这个耳机放大器以IC5a为主，它是LM358低功率放大器芯片的一半。晶体管Q1、Q2用来提升IC5a的驱动能力。这两个晶体管配置为标准的射极跟随器，二极管D1、D2设置其静态的偏压点电平。
　　
　　这一级的负反馈信号从两个3．3Q射极电阻的连接处提取，通过330kQ电阻加到IC5a的第2脚，即晶体管Q1、Q2是在反馈回路内。这就降低了耳机放大器的畸变电平，也改善了它的频率响应。
　　
　　并联在330kQ电阻上的4．7pF。电容用来平滑100kHz以上的响应曲线，以确保其性能。
　　
　　6．电源
　　
　　为了提高设备的通用性，混频器的电源既可以使用外接的12V稳压电源，也可以使用12V电池。
　　
　　这是通过将插口CON7来为整个混频器供电所实现的。
　　
　　反极性电压保护不是通过串联二极管来实现，而是通过在稳压管ZDl上串联一个10Ω电阻来实现。它同时也可以在电压过高时保护电路。如果你接上一个错误的插头(比如不是通常的中心线为正极，而是中心线为负极)。这个10Q电阻将会被烧毁，从而切断电源。
　　
　　一个单独的3mm高亮度发光二极管作为“POWERON"指示灯。它通过一个417kΩ限流电阻并接在12V电源线上。
　　
　　跨接在ZDl上的2200μF电解电容器对电源线去耦和滤波。同时耳机放大器的电源线进一步使用33Ω电阻和2200μF电解电容器来去藕。这是为了阻止在耳机放大器和其他电路之间由于电源线上的纹波而出现的交连。+12V电源到LM833线性放大器的线路的附加电源去耦电路，由47Ω电阻和1000μF电解电容器提供。这可以在所有输入通道都使用高增益，而且具有最大低音提升度时，抑制任何可能出现的低频“汽船声”。上述这些措施使得你可以外接非稳压的9V直流电源。当然会是嗡嗡声较高，但至少可以作为12V稳压电源失效时的临时补救措施。

　　7．组装说明
　　
　　本设计的另一个特点，如前所述：不需要焊接任何连接线。所有的元件，包括输入／输出插座和电位器都安装在一块印刷电路板上。这使得组装工作非常简单。
　　
　　电路板尺寸：198mm×156mm。可以装入标准的225mm×156mm×10mm的模压ABS机箱中。
　　
　　如下图可见，除一个外，全部电位器都成一排安装在电路板的前部。例外的一个是耳机的音量控制器(VR9)。这只是由于前面没有足够的地方安放它，所以被放在后面板上靠近耳机插口(CON6)的位置。
　　
　　注意到板上的CON1～CON6设计使用的是普通6．35mm带开关的插口。但实际上也可以使用无开关的立体声插口。使用带开关的插口的原因是：当此输入插口的输入不使用时，可将输入信号接地，以减少噪音。
　　
　　上图显示了电路板上元件的布局。在组装前，首先仔细检查电路板上的布线。然后从6条跳线开始安装。
　　
　　随后插装电阻。首先需要确定每路输入要配什么类型的信号源。才能根据电路图选择Rm，Rin，Rza，Rzb，Rf和Cf的值。而反馈电容(Cfl～Cf4)必须从电路图中的表里选择。然后可以安装有极性的电解电容。这时要仔细确认电容的极性正确。
　　
　　接着安装5片fC的插座，要确认其开槽方向与上图上的指示一致。然后装二极管D1、D2；稳压二极管ZDl和晶体管Q1、Q2。注意确认其管脚的正确方向。
　　
　　现在可以安装电位器VRl～VR9。在安装之前需要用小手锯将芯轴锯短到10mm长，并且用小锉去掉毛刺。当然如果使用的是芯轴为10mm的电位器，与旋钮相配，这一步骤就不必要了。注意三个100kΩ线性电位器必须装在VR5、VR6和VR7的位置上。而5个10kQ的对数型电位器装在VRl～VR4和VR8的位置上。同时留下50kQ的对数电位器装在VR9的位置上。要尽可能将每个电位器向下按，使其贴近电路板，然后焊接好其引脚。当VRl～VR8全部安装到位之后。将电位器外壳上的电镀层磨掉一些，然后用一根长170mm的镀锡铜线将它们焊接到一起。第2根长镀锡铜线用于将VR3的外壳连接到电路板上临近的接地点上——见图5。将电位器的外壳接地是为了防止在控制和调节音量时手的电容的影响。
　　
　　插座CON1一CON7以同样方式安装到电路板的后部。当插座安装到电路板以后，下一步是将它们连到后面板上(包括VR9)。这包括将其带罗纹的套筒通过面板上与其对应的孔穿出，并且拧上螺母。这时不要将螺丝完全拧紧，只是保持手拧的程度，以便执行下一步。前面板以同样的方式连到VRl～VR8的螺丝套管上。在整个组件被装入机箱之前，也不要将螺丝完全拧紧。
　　
　　当这些全都完成之后，就准备将整个电路板和面板的组合放入到机箱的下半部分。而面板的两边要插入到机箱前后的槽口中。此时，将电路板用所提供的9个自攻螺丝固定到机箱内部的支脚上。现在可以用小扳手将插口和电位器上的螺母拧紧了。当然也不要过紧，以免破坏了螺纹。只要紧到使用时不会松掉即可。然后就可以将旋钮装到电位器的轴上了。
　　
　　将“POWERON”(电源开)指示灯(LED)装上，使其前端嵌入到面板的孔里。只需很少一点胶就能够固定到位。一般情况下，LED指示灯的引脚不足以使它到达孔的位置。所以焊接到电路板时，要用从电阻上截下的引脚加长它们。如果LED的引脚有碰到电位器接地线的危险，就还需要为其引脚套上一小段绝缘套管。
　　
　　现在只需要最后一步就能够完成组装任务了。
　　
　　就是在插座上插入5片IC。插时要确认把LM358插到IC5的位置。

　　8．电路检查
　　
　　这里没有需要调整电流的工作。但你要做一次快速的目测，确认每个元件是在其正确的位置。而且没有任何IC、晶体管和电解电容的方向有错。
　　
　　如果目测检查完毕，在判定可以连接信号源使用之前，还要做一个简单的电流检查，这很容易通过测量电压来完成。首先逆时针方向旋转VRl～VR4、VR8和VR9到头。并且旋转VR5～VR7的滑动端到其旋转范围的中间位置(即上方)。然后将12V直流电源插入混频器的电源插口。要先确认电源插头的芯针是电源正极，否则10Ω电阻就会冒烟儿了，混频器不会工作。
　　
　　现在打开电源开关，确认面板上的电源指示灯是否亮了。这是个很好的现象，说明电路各部分工作正常。但注意：并非万事大吉了。将万用表设置到低电压档。将表笔跨接到电路板上电源插口上的10Q电阻两端。其读数应在200mV～300mV之间(这表示混频器电流在20mA一30mA之间)。如果确实如此，就可以相信混频器工作正常。但如果这个电压高于300mV，要立刻关闭电源。因为这表示有某种故障。但至少可以判定：不是连错线了，因为根本没有任何连线。
　　
　　9．故障检查
　　
　　只有很少的几个可能的错误：可能将电源线接反了：也许将IC、晶体管、电解电容器的方向接反了：也许PC板上相邻的引线和焊盘之间出现了短接。(经验告诉我们99％的问题出在焊接质量上)。
　　
　　在这些情况下，要做的事就是仔细地检查每一个元件和线路，直到发现问题。
　　
　　如前所述：如果真的电源线接反了，多半电源输入端和稳压二极管之间的10Q电阻在加电时早就冒烟了。
　　
　　假如10Q电阻上的电压正常(200～300mV)，将万用表拨到直流电压档(0—20V)，用来检查电路中各点的电压。最简单的方法是将负表笔接到电位器接地的外壳上，然后用正表笔测量各关键点上的电压。但要注意万用表上有几个不同的电压刻度段。
　　
　　首先检查COn7后面中心针的电压，读数应该是12V或你的电池或电源的值。随后检查IC4或IC3的第8脚，电压大约低1V左右。同样可以找到ICl和IC2第8脚的电压，接着是IC5的第8脚的。
　　
　　这点也会低一些，如果使用12V电源，大约11．8V左右。
　　
　　如果上述各点电压都正常，那么检查一下IC5的第7脚和IC3的第7脚，这两点的读数应该是55V。应为这两点是半电源偏流的分流点。如果这些电压都正确，那么混频器的电路一定正常了。
　　
　　10．结束语
　　
　　最后的检查是向下拧耳机音量控制电位器到最小处，插上耳机。然后缓慢地增加电压到最大值。由于耳机的质量不同，在最大值时，可能会听到一些咝咝声或噪音，但这没什么关系。
　　
　　插入相应的信号源(当然已经为各种信号源配置了对应的元件)。信号源的输入控制电位器能够使电平从零变到最大值。以同样的方式，用不同种类的信号源检查四路输入。同时在输出口接上一个扩音器来确认输出正常。
　　
　　全都完成后。盖上机箱的上半部分，并用4个自攻螺丝固定整个外壳。现在混频器就可以正常使用了。