Устройство коммутации и регулировки уровня

Right Volume Two

                                

 

    Устройство предназначено для коммутации различных источников сигнала, разного уровня сигнала, на симметричный и несимметричный выходы, а также на высококачественный регулируемый выход на наушники с повышенной нагрузочной способностью. Устройство состоит из 2-х входных блоков, каждый из которых содержит 3 различных входа. Выход каждого блока входов имеет свой регулятор уровня. На выходе устройство позволяет менять каналы местами, включать режим "моно", и на симметричном выходе - дополнительно увеличивать ступенчато сигнал на 10дб и инвертировать фазу выходного сигнала отдельно по каждому каналу.

    Коротко, о идее создания прибора, и особенностях его построения. Задача была поставлена простая - сделать простое и удобное устройство коммутации и регулировки уровня с разных источников, но с максимально возможным качеством. Обычно в домашних/бюджетных студиях для этих целей применяются недорогие микшерные пульты, но они как правило отличаются невысокими параметрами, и используя их, качественно что-то оцифровать при наличии качественных источника и звуковой карты весьма сложно. Поэтому, при создании особое внимание уделялось параметрам активных комплектующих. Был произведен анализ многих ОУ, на предмет требования противоречивым параметрам - при  максимально высоком качестве параметров, необходимых для этих целей, они не должны иметь большую цену. После приборных испытаний многочисленных ОУ был выбран LME49710, он относительно дорогой, но значительно превосходит по параметрам общеизвестные знаменитые ОР607, ОР627, AD744 и т.д. Надо заметить, что вывод (противоречащий общеизвестному мнению) о высоком качестве NE5534 лишний раз подтвердился, можно смело утверждать, что NE5534 - это чемпион мира среди ОУ по параметру цена/качество, LME49710 лучше, но цена в 10 раз выше. (Кстати, все ОУ установлены на панельки, при желании можно менять на какие угодно). Далее - выход на наушники. Тоже решено было отказаться от простых решений, и использовать токовый повторитель. Их много разных, но высококачественные опять же имеют высокую цену. После испытаний решено было остановиться на BUF634, это наиболее удачный вариант по параметрам и цене.

   Микрофонный усилитель. Существует много типов специализированных микрофонных, или т.н. инструментальных усилителей. Были опробованы INA103, INA163, INA217 и распостраненный SSM2019. Были отобраны INA217 и SSM2019. По параметрам INA217 превосходит SSM2019, но возникла идея также проверить и разницу их звучания. Для этого была приглашена певица муниципального оркестра, спевшая максимально одинаково по 2 дубля на 1 и другую микросхему. Был использован профессиональный вокальный микрофон AKG Perception 420 , фонограмма - "призрак оперы" Вебера. (Отчет об этом здесь, также и файлы в 24-х битном формате 7-й Samplitude). Вывод - на усилителе высокого класса разница незначительно заметна, классом пониже - нет.  Решено оставить INA217. Корпус - стальной, блок питания - выносной для исключения помех от трансформатора.

 

Технические характеристики:

к-во входов ..........................................- 6 (по 3 входа в 2-х группах входов)

выходы: ................................................ - симметричный, несимметричный, наушники

коэффициент усиления (симметричный/несимметричный вход - симметричный/несимметричный выход)....

....................................................= 1 (при положении переключателя усиления симметричного выхода "0дб")

коэффициент усиления малосигнального входа....... - 1,5...10

коэффициент усиления микрофонного входа........... - 10...250

Частотный диапазон канала симметричный вход - симметричный выход 0...100кгц

Кг канала симметричный вход - симметричный выход..... - 0,0001% *

Перегрузочная способность канала симметричный вход - симметричный выход ...+24дб **

Отношение сигнал/шум канала симметричный вход/симметричный выход... - 126дб

Питание................................................... - 220В (+/-10%)

(* Графики по Кг показаны ниже)

(**максимальное неискаженное напряжение выходного сигнала на всех активных выходах - не менее 10В)

 

Описание органов управления:

(рис 1)

1 - малосигнальный вход (группа входов 2)

2 - несимметричный вход (группа входов 2)

3 - симметричный вход (группа входов 2)

4 - микрофонный вход (группа входов 1)

5 несимметричный вход (группа входов 1)

6 симметричный вход (группа входов 1)

7 - выход на наушники

8 - несимметричный выход

9 - симметричный выход

10 - питание

11 - переключатель уровня симметричного выхода 0дб/+10дб

12 - переключатель "моно"

13 - инвертирование (перемена мест) каналов

14 - переключатель выбора группы входов

15 - регулятор уровня громкости наушников

16 - регулятор уровня группы входов 1

17 - переключатель входов группы 1

18 - регулятор усиления микрофонного входа

19 - регулятор уровня группы входов 2

20 - переключатель входов группы 2

21 - регулятор усиления малосигнального входа

22 - переключатель нагрузок малосигнального входа (используется для измерений параметров выходных трактов на наушники различных устройств и звуковых карт)

 

Расположение разъемов на задней панели:

(рис 2)

1 - кнопка питания

2 - разъем питания

3 - кнопка переключения фазы выходного сигнала левого канала симметричного выхода

4 -  симметричные выходы (комборазъемы XLR + jack)

5 - кнопка переключения фазы выходного сигнала правого канала симметричного выхода

6 - несимметричный выход (RCA + jack)

7 - симметричные входы  XLR + jack (группа входов 1)

8 - несимметричные входы RCA + jack (группа входов 1)

9 - кнопка включения фантомного питания микрофонного входа

10 - микрофонный вход (группа входов 1)

11 - (симметричные входы  XLR + jack (группа входов 2)

12 - (несимметричные входы RCA + jack (группа входов 2)

13 - малосигнальный вход (группа входов 2)

 

Расположение органов управления просто. Как видно, переключатель 14 (рис 1) предназначен для выбора нужной группы входов, переключатель 13 - для перестановки каналов местами, 12 - режим "моно", 11 - для усиления сигнала на симметричной выходе на 10дб, что также действует и на выход на наушники. Регулятор 15 регулирует уровень сигнала на выходе для наушников, регулятор 18 - усиление микрофонного входа (10-250 раз) , и рег. 21 - усиление малосигнального входа (1,5...10раз). Переключатели 17 и 20 делают выбор соответствующего источника для групп входов 1 и 2. Переключатель нагрузок 22 для малосигнального входа предназначен для измерительных целей.

Однако, в микрофонном усилителе есть одна особенность, нуждающаяся в дополнительном пояснении: при включении переключателя 17 на микрофонный вход сигнал с выхода микрофонного входа поступает на несимметричные входы 8 (RCA + jack), которые в этом случае становятся моновыходом микрофонного входа (сигнал микрофона подается на оба канала). В этом случае, при выборе переключателем 14 группы входов 2, микрофонный усилитель становится автономным отдельным устройством, имеющим свой отдельный выход. При этом сигнал с группы входов 2 как обычно проходит на выходы устройства (выход на наушники, симметричный и несимметричный выходы). При выборе группы входов 1 и микрофонного входа, сигнал с выхода микрофонного усилителя подается как на вход 8, так и на выходы устройства, после главного регулятора 16 группы входов 1.

Спектр искажений (измерительный тракт генератор Г3-118 -> устройство -> модернизированный Waveterminal192X + SpectraLab)

1кгц:

 

4кгц:

 

небольшие пояснения-уточнения: параметры, указанные здесь - это суммарный уровень гармоник «генератор + устройство + зв.карта» (у карты были заменены входные ОУ на более качественные и малошумящие, что понизило ее шумовую планку более чем на 10дб). Но, тем не менее, суммарная погрешность тракта «генератор + измерительная карта» такая же, что приводит к выводу, что собственно искажения самого устройства исчезающе малы, и находятся за пределами возможностей этого измерительного тракта.

 

параметры, снятые программой  RightVolume Two и картой E-MU 1616M:

RightVolume Two
E-MU 1616M

Тест программы RightMark Audio Analyzer

Тестируемая цепь: External loopback (line-out - line-in)
Режим работы: 24-bit, 96 kHz

Общие результаты

Тест RightVolume Two E-MU 1616M
Неравномерность АЧХ (от 40 Гц до 15 кГц), дБ: +0.01, -0.06 +0.01, -0.11
Уровень шума, дБ (А): -116.6 -117.9
Динамический диапазон, дБ (А): 116.6 117.9
Гармонические искажения, %: 0.0006 0.0009
Интермодуляционные искажения + шум, %: 0.0010 0.0014



Частотная характеристика

Spectrum graph


Уровень шума

Spectrum graph


Динамический диапазон

Spectrum graph


Нелинейные искажения + шум (при уровне -3 дБ)

Spectrum graph

 

Интермодуляционные искажения

Spectrum graph

 

 Как видно, результат тот же. Странный, на первый взгляд, результат, что с устройством искажения ниже, чем без него, объясняется просто - выходное сопротивление устройства практически равно 0, и своим нулевым выходным сопротивлением устройство частично шунтирует всевозможные помехи и наводки на выходной кабель, спектр которых неизбежно частично  совпадает с гармониками измеряемого сигнала и попадает в результат измерений. Также (если внимательно посмотреть на 4-й график нелинейных искажений) можно сделать вывод: возможно, что нагрузочная способность выходов самой карты невелика, и входное сопротивление тоже невелико, поэтому искажения выхода карточки, нагруженной на собственный вход, повышаются. При работе выхода карточки на устройство эта проблема (весьма небольшая, надо заметить) исчезает.