Misturador de 4 Canais (Mixer) (ART2740)

Este artigo foi publicado em 1978, mas utiliza componentes que ainda são comuns no nosso mercado e de baixo custo. O projeto já foi apresentado em outras versões em artigos posteriores que o leitor pode encontrar neste site.

Os misturadores de áudio fornecem recursos que não devem ser dispensados de maneira alguma por aqueles que possuam equipamentos de som e que gostam de fazer suas próprias gravações fitas ou então realizar bailes, ou festas.

Entretanto, é preciso observar que não basta montar um misturador de áudio para se ter todos os recursos que este tipo de aparelho fornece, mas também é preciso saber usá-lo.

O misturador que descrevemos neste artigo, é razoavelmente simples, apresenta características que permitem sua utilização com praticamente qualquer equipamento sem a necessidade de qualquer tipo de adaptação.

Quando corretamente utilizado com as fontes de sinal próprias, os resultados obtidos serão os mesmos que somente aparelhos profissionais dariam.

A montagem sendo bastante simples e o número de componentes reduzido e de baixo custo, facilitam a execução deste projeto por parte de todos os leitores que sejam capazes de confeccionar uma placa de circuito impresso e acompanhar as instruções que daremos.

O que são Misturadores e como usá-los

De posse de um amplificador, o leitor pode querer ouvir simultaneamente sinais de diversas fontes, como por exemplo uma gravação de uma palestra com um fundo musical, ou ainda, colocar sobre uma gravação de música um efeito especial uma frase ou então pedaço de uma outra música.

E claro que neste caso não basta ligar simultaneamente as duas fontes de sinais à entrada do amplificador, pois os efeitos obtidos poderão não corresponder às expectativas. (figura 1)

Figura 1 – Uso do mixer

As diversas fontes de sinais cujos sinais podem eventualmente ser misturados apresentam normalmente características diferentes, isto é, a impedância e a intensidade do sinal entregue ao amplificador podem ser diferentes, não combinando.

Assim, nestes casos o sinal de uma fonte pode “eliminar" totalmente o outro, ou então podem ocorrer distorções que impossibilitam o uso do circuito desta maneira.

Para se aplicar corretamente os sinais de fontes diferentes a entrada de um amplificador é preciso dispor de um circuito especial que não só ”trabalhe" os sinais no sentido de aumentar sua intensidade ou reduzir para que esta fique compatível com o amplificador como também, isole as diferentes fontes de sinais de modo que uma não interfira no funcionamento da outra.

Os circuitos que fazem este trabalho são os “misturadores de áudio" (figura 2).

Figura 2 – Mixers ou misturadores

Para usar corretamente um misturador de áudio não basta entretanto intercalá-lo entre as fontes de sinais e o amplificador.

É preciso levar em conta as características de entrada do amplificador, e as características de saída das fontes de sinais de modo que o funcionamento ocorra sem distorções, sobrecargas, ou outros efeitos que sejam prejudiciais ao que se deseja.

Vejamos a seguir o significado dessas características:

Quando o sinal a ser entregue ao amplificador vem de um microfone de cristal ou de uma cápsula de toca-discos de cristal, sua intensidade pode ser considerada relativamente elevada, situando-se entre 100 mV e 500 mV, ou seja, entre um décimo e meio volt. Nestes casos o sinal pode ser aplicado diretamente à entrada do amplificador para se obter uma boa potência de saída;

Por outro lado, se o sinal vier de um microfone dinâmico ou de uma cápsula magnética de toca-discos, sua intensidade já é bem menor, situando-se entre 1 mV e 10 mV. Nestes casos, a sua simples ligacão a entrada do amplificador traz problemas.

Se então quisermos misturar sinais dessas duas intensidades, o misturador não só deve levar em conta suas diferenças de intensidade, ampliando o sinal mais fraco, como até em alguns casos evitar que o sinal mais forte cause algum tipo de distorção. (figura 3)

Figura 3 – Distorção por sobrecarga

Deste modo, um misturador com frequência, para ser melhor, incorpora também uma etapa amplificadora que permite uma maior gama de aplicações, trabalhando desta maneira com sinais de fontes de diversas intensidades. O misturador que descrevemos tem esta propriedade, permitindo uma ampliação da intensidade dos sinais de até 10 vezes.

E claro que, neste caso, não podemos amplificar indefinidamente os sinais. Existe um limite tanto para a intensidade do sinal aplicado a entrada, após o que teremos distorção, como para a intensidade do sinal obtido na saída.

No nosso caso, a intensidade máxima de sinal aplicada é de 300 mV (pico à pico) o que significa que até este ponto não teremos distorção.

E claro também que existe um controle que permite dosar a intensidade do sinal de entrada evitando que ele passe deste limite. Saber utilizar este controle exige um pouco de conhecimento e prática por parte do leitor.

Para ilustrar o uso deste misturador, suponhamos que o leitor possua um amplificador que exige um sinal de pelo menos 1 Vpp para ser excitado a plena potência e que deseje misturar o sinal de um toca-discos de cápsula dinâmica que fornece uma saída de 10 mV pico-a-pico com o sinal de um microfone de cristal, que fornece um sinal de 100 mV pico a pico.

Se simplesmente ligarmos os dois aparelhos ao misturador e a saída ao amplificador não teremos um funcionamento conforme o esperado. Por que? (figura 4.)

Figura 4 – Funcionamento anormal

Veja o leitor que, nosso misturador fornece um ganho de 10 vezes o que significa que os 100 mV do microfone chegarão facilmente a 1 Vpp necessário a excitação do amplificador, mas os 10 mV do toca-discos dinâmicos chegarão somente a 100 mV de intensidade o que é insuficiente para excitar o amplificador.

Mesmo abrindo então o potenciômetro correspondente a sua entrada, o som do toca-discos não aumentará de intensidade o suficiente para ser corretamente misturado ao som do microfone. Neste caso, para haver um funcionamento correto, entre o toca-discos e o misturador teremos de usar um pré- amplificador, e devemos observar que se a intensidade do sinal entregue pelo pré- amplificador for maior que 300 mV, devemos tomar cuidado em nunca abrir totalmente sua entrada para não haver distorção (figura 5).

Figura 5 – Usando os controles corretamente

Em suma, para usar o misturador devemos observar a intensidade de sinal dos dispositivos que serão ligados a sua entrada que não devem ser superiores a 300 mV para não haver saturação e, portanto, distorção.

Se a entrada for maior não podemos abrir totalmente os controles do misturador. Devemos observar se a intensidade de sinal obtida na saída do misturador é suficiente para excitar o amplificador, e em caso que seja necessário, usar um pré- amplificador na entrada conveniente, e finalmente saber dosar a intensidade de cada sinal para não haver distorção.

*COMO FUNCIONA

O misturador que descrevemos contém 4 entradas as quais podem misturar separadamente dois sinais estereofônicos ou então 4 sinais monofônicos, caso em que a saída será entregue em um único ponto.

Para cada entrada existe um transistor que atua como amplificador fornecendo um ganho da ordem de 10 vezes o que permite utilizar o circuito mesmo com fontes de baixa intensidade.

Os potenciômetros deslizantes (slides) utilizados nas entradas permitem regular a intensidade de cada sinal no misturador e, portanto, a proporção em que o mesmo aparecerá na saída, assim como evitar-se que Sinais intensos venham saturar o circuito e portanto provocar distorções (figura 6).

Figura 6 – Potenciômetro deslizante

A impedância de entrada deste circuito e determinada pelo valor desses potenciômetros, no caso 10k. Com este valor, muitos são os equipamentos cujos sinais podem ser aplicados ao misturador sem problemas.

Conforme falamos, cada entrada tem uma etapa de amplificação formada por um único transistor. Para o nosso projeto optamos pelo BC239 ou então o BC549 que possuem baixo nível de ruído prestando-se especialmente para esta finalidade.

Entretanto, os fabricantes destes transistores fornecem-nos com ganhos compreendidos entre 200 e 900 vezes. Essa enorme diferença de ganhos pode causar alguns inconvenientes num projeto como esse, ou seja, um funcionamento bem diferente de cada entrada se os transistores correspondentes tiverem ganhos muito diferentes.

Para evitar este problema sugerimos duas soluções: a primeira consiste em se utilizar transistores casados, ou seja, com o auxílio de provador de transistores que meça seus fatores Beta, escolher 4 transistores cujos ganhos sejam aproximadamente os mesmos. Não é preciso obrigatoriamente escolher os de maior ganho.

A segunda solução consiste em se modificar valores de componentes no circuito, adaptando cada entrada ao ganho do transistor utilizado de modo que todos funcionem do mesmo modo. Este ajuste consiste em se trocar os resistores R5, R9 e R13 de modo a se obter uma tensão de 5 Volts no ponto A.

Cada etapa amplificadora deste circuito consome uma corrente de 0,4 mA o que significa que o consumo total do misturador é de apenas 1,6 mA. Assim, alimentando-o com uma bateria de 9 V sua durabilidade será bastante grande.

Não recomendamos a utilização de uma fonte de alimentação para este circuito porque sua filtragem teria de ser muito bem feita e mesmo assim poderiam ocorrer problemas de captações de zumbidos que prejudicariam o funcionamento do misturador.

A chave S1 comuta o misturador de sua posição de funcionamento estereofônico passando para funcionamento monofônico.,

E importante observar que, como todos os circuitos ligados a entrada de amplificadores e que trabalham com sinais de baixa intensidade, este 'é bastante sensível a captação de zumbidos. Os fios de entrada e saída devem ser, portanto, curtos e blindados.

MONTAGEM

Ferro de soldar de pequena potência e ponta fina, alicate de ponta e de corte lateral, chave de fenda são as ferramentas recomendadas para a montagem da parte eletrônica deste misturador. Além disso, o leitor deve ter os recursos para a realização da parte mecânica ou seja, realização da caixa, execução da furação e cortes, e acabamento.

A parte eletrônica deve ser montada totalmente em placa de circuito impresso o que significa que o leitor deve também ter os recursos para sua confecção.

O circuito completo do misturador é mostrado na figura 7.

Figura 7 – Circuito completo | Clique na imagem para ampliar |

A placa de circuito impresso do lado cobreado e do lado dos componentes é mostrada na figura 8.

Figura 8 – Placa para a montagem | Clique na imagem para ampliar |

Para a montagem, são os seguintes os pontos principais a serem observados:

a) Comece soldando todos os resistores, atentando para seus valores os quais são dados pelos códigos de cores. Não há polaridade certa para estes componentes e sua tolerância pode ser de 10% ou mesmo 20%. A distância nos furos da placa de circuito impresso prevê a montagem horizontal tanto de resistores de 1/4 como de 1/8 W.

b) Monte os capacitores eletrolíticos, atentando para sua polaridade. Para estes componentes, a furação é prevista levando em conta a utilização para alguns tipos de terminais axiais e para outros de terminais paralelos. Na compra o leitor deve atentar para estes pormenores pois pelo contrário poderá ter alguma dificuldade na montagem (figura 8). Os capacitores utilizados nesta montagem tem por tensão de trabalho um valor mínimo de 9 V. Isso quer dizer que para o valor em uF especificado, qualquer tensão serve (volts) desde que maior do que 9 V. É claro que capacitores muito grandes, ou seja de tensões elevadas poderão dar problemas de encaixe na placa de circuito impresso.

c) Solde os transistores nas posições correspondentes atentando cuidadosamente para sua posição. Na soldagem evite o excesso de calor que pode afetar este componente.

d) Terminada a montagem dos componentes na placa prepare os cabos blindados que farão a conexão aos potenciômetros de entrada e aos jaques de saída. A blindagem de todos os cabos deve ser conectada ao polo negativo da bateria para não haver qualquer captação de zumbidos.

e) Prepare também os cabos de ligação à chave S1 e à chave S2. Estes não precisam ser blindados mas não devem ser muito longos.

f) Terminada a placa de circuito impresso, prepare a caixa fixando na mesma os potenciômetros, os jaques de entrada e saída e os interruptores S1 e S2 conforme sugere a figura 9.

Figura 9 – Instalação na caixa

Nesta mesma figura temos a maneira de se fazer as conexões à placa de circuito impresso, que é a etapa seguinte na montagem.

g) O painel da caixa que aloja o conjunto deve ser preparado para fixação. As escalas dos potenciômetros podem ser graduadas de 0 a 10 sendo sua marcação feita com letras autoadesivas e protegida com uma camada de verniz “spray" incolor. (figura 10)

Figura 10 – As escalas

h) Para conexão à bateria é usado um conector especial, sendo a bateria fixada por meio de uma braçadeira à caixa.

Completada a montagem, o leitor antes de fechar em definitivo a caixa poderá realizar provas de funcionamento.

PROVA E USO

Ligue as saídas do misturador à entrada de seu amplificador estereofônico. Se o amplificador for monofônico, apenas uma das saídas do misturador será ligada a sua entrada devendo, no entanto, a chave S1estar na posição correspondente a mono. (figura 11)

Figura 11- Conexões aos equipamentos externos

Na entrada do misturador E1 você poderá ligar seu toca-discos desde que sua cápsula seja de cerâmica ou cristal. Se for de outro tipo (magnético, por exemplo) deve ser usado um pré-amplificador.

Na entrada E2 você poderá ligar um microfone de cristal ou então a saída de seu gravador.

Se o toca-discos for estéreo, suas duas saídas serão ligadas nas entradas E1 e E3 do misturador, enquanto que se o gravador for estéreo, suas saídas Serão ligadas nas entradas E2 e E4 do misturador.

Inicialmente com todos os controles do misturador na posição mínima, ajuste o amplificador para um volume médio. Ligue o toca-discos e o gravador.

Inicialmente, leve os controles E1 e E3 para frente até ouvir em nível normal o que esta sendo tocado no toca-discos. Não ultrapasse com estes controles o ponto em que ocorre distorção.

A seguir, reduza novamente o nível destes controles, ao mesmo tempo em que aumenta a intensidade dos sinais das entradas E2 e E4 levando à frente os potenciômetros correspondentes. Devemos ter então a reprodução do que está sendo tocado no gravador.

Levando todos os controles à frente em dose convenientemente escolhida devemos ter a reprodução simultânea do que está sendo executado no toca-discos e no gravador.

Do mesmo modo que utilizamos gravador e toca-discos o leitor pode usar outras fontes de sinais. As características normais dessas fontes e a eventual necessidade de se usar pré-amplificador são citadas a seguir:

a) fonocaptor de cristal - saída: 300mV direto

b) fonocaptor magnético - saída 4 mV precisa de pré-amplificador

c) sintonizador de FM - saída 150 mV direto

d) gravador ou tape deck - saída 300 mV direto

e) microfone magnético - saída, 3,5 mV precisa de pré-amplificador

f) fonocaptor de cerâmica - saída 170 mV direto

g) cabeça de gravador 19,1 cm/s – saída 6,4 mV - precisa de pré-amplificador.

Figura 12 – Ajustando o ponto de funcionamento

Figura 13 – Sugestão de pré-amplificador simples