Сегодня, 11:54
DI-Box from the Siliconchip August 2001.  Приветствую, друзья. В этой статье речь пойдёт об устройстве DI-Box, проект которого рассматривался в журнале Siliconchip в августе 2001 года, автор проекта JOHN CLARKE. Один из наших друзей сделал перевод оригинальной статьи из этого журнала, ниже я вам его и предоставлю. И так, поехали: «ЧТО ТАКОЕ коробка прямого ввода?» — возможно, спросите вы, поэтому перейдем прямо к сути, а по сути, DI-Box (Direct Injection Box) — это устройство, которое принимает несимметричный моно- или стереосигнал от музыкального инструмента и преобразует его в симметричный выходной сигнал. Этот сигнал затем подается на симметричный микрофонный вход микшерного пульта. Это дает множество преимуществ, особенно для минимизации шума и помех, что особенно важно при использовании длинных кабелей. Мы подробнее обсудим это чуть позже. Термин «прямой ввод» (direct injection) используется музыкантами. Он обозначает сигналы, которые непосредственно подаются (или вводятся) в аудиотракт от музыкального инструмента, а не считываются с помощью микрофона. Сигнал может поступать из выходного разъема самого инструмента, с звукоснимателя (например, на электрогитаре) или из любого другого источника, такого как CD-плеер или магнитофон. Если говорить коротко, DI-Box позволяет подключать музыкальные инструменты к симметричным микрофонным входам микшерного пульта. Он имеет вход с высоким импедансом, чтобы не нагружать (или ухудшать) источник сигнала, и выход с низким импедансом, аналогичный симметричному микрофону. Фактически, можно сказать, что DI-Box «выглядит» для микшерного пульта точно так же, как микрофон. Нужен ли он вам? Итак, действительно ли вам нужен DI-Box? Безусловно, если вы серьезно занимаетесь звукоусилением, вам, как правило, потребуется один такой прибор для каждого инструмента. Но почему лучше использовать DI-Box? Почему бы просто не подключить выход инструмента напрямую к микшеру? Ответ прост: в этом случае вы почти наверняка столкнетесь с серьезными проблемами шума и потерями сигнала. Главное преимущество использования DI-Box — это наличие симметричного выхода для подключения к микшерному пульту (все качественные микшеры имеют симметричные входы). Этот симметричный выход включает две сигнальные линии и общий провод, которые подключаются к стандартным 3-контактным разъемам XLR. Контакты 2 и 3 разъема XLR передают сигнал в противофазе. Иными словами, когда один проводник переходит в положительную фазу, другой одновременно переходит в отрицательную на ту же величину. На стороне микшера два сигнала вычитаются для восстановления исходного сигнала. При этом любой шум, который мог быть принят по линии, эффективно устраняется, так как одинаковая величина шума присутствует на обоих сигнальных проводах. В результате процесс вычитания снижает уровень шума до минимального. Способность подавлять шум при использовании симметричных линий — это основная причина использования DI-Box. Аналогично устраняются и другие виды помех (например, от пульта управления освещением), так как помеха будет одинаковой для обеих линий. Еще одна весомая причина использовать DI-Box — это его высокоимпедансный вход, который предотвращает нагрузку на звукосниматели гитары. В противном случае, при чрезмерной нагрузке звукоснимателя страдает частотная характеристика, особенно в области высоких частот.  Не оставайтесь в «несимметрии». В некоторых случаях выходной сигнал от инструмента можно подключить напрямую к микшеру, используя несимметричный сигнал. Это возможно через один из несимметричных входов микшера или с помощью специального кабеля, который соединяет инверсную сигнальную линию с землей. В таком случае компенсации шума уже не будет, но это может и не стать проблемой, если длина кабеля остается короткой или если выходное сопротивление источника сигнала очень низкое. Тем не менее, несимметричное подключение используется редко, и тому есть несколько причин, помимо отсутствия подавления шума. Во-первых, некоторые микшеры не могут справиться с линейными уровнями сигналов от музыкальных инструментов, так как они обычно рассчитаны на усиление сигналов низкого уровня от микрофонов (обычно всего в десятки милливольт). Это приводит к перегрузке микшера и сильному искажению звука. Во-вторых, реальной проблемой могут стать так называемые «петли заземления,» особенно если к инструменту также подключен сценический усилитель. В этом случае образуется непрерывная петля заземления, так как усилитель и микшер соединены через их сетевые заземления, а также через экраны сигнальных кабелей. Все эти проблемы можно решить с помощью DI-Box, который обеспечивает ослабление сигнала и включает так называемую функцию «разрыва заземления» (ground lift). Эта функция представляет собой переключатель, который отключает контакт 3 разъема XLR от земли, то есть разрывает сигнальную землю на выходе DI-Box, чтобы устранить петлю заземления. Переключатель разрыва заземления может буквально стать решением между громким слышимым гулом в системе и практически полным его отсутствием. DI-Box от SILICON CHIP обладает всеми перечисленными необходимыми функциями, включая вход с высоким импедансом, симметричный выход с низким импедансом, регулятор ослабления сигнала (чтобы избежать перегрузки) и переключатель разрыва заземления. Кроме того, в нем есть 3-полосный эквалайзер (бас, середина и высокие частоты), который позволяет настроить звук в зависимости от условий площадки. Еще одной полезной функцией является наличие стереовхода, благодаря которому устройство можно использовать с источниками сигнала, такими как стереосинтезаторы, CD-плееры или MP3-плееры. Обратите внимание, что этот стереовход микшируется внутри устройства, чтобы обеспечить моно-сигнал. Для работы в режиме настоящего стерео потребуется два DI-Box — по одному на каждый канал — и стереомикшер. Применение DI-Box для других целей. DI-Box может быть использован и для других задач. Например, его можно подключить последовательно между выходом мониторного сигнала микшера и входом усилителя для мониторов. Таким образом, вы сможете регулировать эквализацию мониторного сигнала, не затрагивая эквализацию звука, отправляемого на микшер. Кроме того, его можно использовать для эквализации выходного сигнала эффектов микшера. Питание DI-Box от SILICON CHIP может быть организовано с помощью адаптера на 12 В DC, батареи на 9 В или фантомного питания от микшера. Все три источника питания изолированы друг от друга, поэтому даже при одновременном подключении всех трех вариантов никакого вреда не произойдет. На корпусе устройства есть отдельный выключатель питания, а также кнопка проверки батареи, чтобы вы могли быстро оценить состояние батареи. Схемные подробности. При всей функциональности схема DI-Box остается простой, она показана на рисунке ниже:  Устройство использует два недорогих ОУ (операционных усилителя), четыре потенциометра, два разъема джек, несколько переключателей, разъем XLR для симметричного выхода и ряд дополнительных деталей. Как видно, входной моно-сигнал поступает через наконечник разъема джек 6,35 мм. Этот сигнал подается на потенциометр VR1 через резистор на 10 кОм и последовательный биполярный конденсатор на 10 мкФ. Конденсатор на 10 мкФ подключен параллельно VR1 и совместно с входным резистором на 10 кОм подавляет радиочастотные (RF) помехи. Связанный разъем "Loop Out" подключен параллельно входному разъему, что позволяет передавать необработанный сигнал на другое аудиооборудование, например, на сценический усилитель. Для стереосигналов второй канал подается на кольцевой контакт входного разъема и затем поступает на VR1 через переключатель моно/стерео (S4), а также комбинацию резистора на 10 кОм и последовательного конденсатора на 10 мкФ. Оба канала смешиваются на первом выводе VR1, формируя моно-сигнал. Биполярные конденсаторы на 10 мкФ предотвращают попадание постоянного тока на VR1, что исключает шумы при использовании. VR1 выполняет роль регулятора уровня. Его выход связан через еще один биполярный конденсатор на 10 мкФ с неинвертирующим входом (вывод 3) ОУ IC1a. Этот вход смещен на половину напряжения питания (Vcc/2) через резистор на 1 МОм. Чтобы минимизировать смещение выхода из-за входных токов смещения, к инвертирующему входу (вывод 2) подключен второй резистор на 1 МОм в цепи обратной связи. Конденсатор на 10 мкФ, установленный параллельно резистору обратной связи на 1 МОм, предотвращает генерацию IC1a. В работе IC1a действует как буферный усилитель с единичным коэффициентом усиления. Он управляет следующим каскадом эквалайзера (или регулировки тембра) через биполярный конденсатор на 2,2 мкФ. Регуляторы эквалайзера (EQ) Регулировка тембра основана на операционном усилителе IC2 и потенциометрах VR2, VR3 и VR4. Эти потенциометры, а также связанные с ними резисторы и конденсаторы расположены в цепи обратной связи между выходом IC2 (вывод 6) и его инвертирующим входом (вывод 2). Каждый из регуляторов басов, средних и высоких частот можно рассматривать отдельно, так как они соединены параллельно между выходным сигналом IC1a и инвертирующим входом IC2 (вывод 2). Заметьте, что вывод 2 IC2 является виртуальной землей. - Регулятор басов (VR2) Когда VR2 установлен в центральное положение, сопротивление между выводом 1 IC1a и выводом 2 IC2 равно сопротивлению между выводом 6 IC2 и выводом 2 IC2. Другими словами, сопротивления входа и обратной связи равны. В результате IC2 работает с коэффициентом усиления -1. При этом конденсатор 0,015 мкФ не влияет на работу схемы, так как его влияние уравновешено на потенциометре. Если движок VR2 полностью смещен в сторону выхода IC1a, входное сопротивление для IC2 уменьшается до 18 кОм, а сопротивление обратной связи увеличивается до 118 кОм. Конденсатор 0,015 мкФ в этом случае полностью включается в цепь обратной связи. Без учета конденсатора коэффициент усиления будет равен: −118кОм / 18кОм = −6,5 (16 дБ) на всех частотах. Однако на практике конденсатор 0,015uF ограничивает частоту выше 100 Гц, что приводит к снижению усиления до -1 по мере увеличения частоты. В результате мы получаем максимальное усиление низких частот ниже 100 Гц. Если движок VR2 смещен в сторону IC2, коэффициент усиления (без учета конденсатора) составляет: 18кОм /118кОм = −0,15 (−16 дБ). Конденсатор теперь находится на входе, что приводит к быстрому увеличению усиления до -1 на частотах выше 100 Гц. Таким образом, максимальное ослабление басов также наблюдается ниже 100 Гц. Промежуточные положения VR2 обеспечивают меньшую степень подъема или ослабления басов. - Регулятор средних частот (VR3) Среднечастотный регулятор работает аналогично, но в его цепи на входе установлен конденсатор 0,012 мкФ. Этот конденсатор вместе с конденсатором 0,0027 мкФ, подключенным параллельно VR3, формирует полосовой фильтр. - Регулятор высоких частот (VR4) Регулятор высоких частот использует только входной конденсатор 0,0015 мкФ. В цепи обратной связи отсутствует конденсатор, подключенный параллельно VR4. В результате этот регулятор обеспечивает подъем или ослабление высоких частот на уровне 10 кГц. На рисунке ниже показан частотный отклик регуляторов тембра.  Максимальный подъем басов составляет 12 дБ на частоте 100 Гц. Для средних и высоких частот максимальный подъем и ослабление ниже. Конденсатор обратной связи 560 пФ в IC2 ограничивает высокочастотный отклик, предотвращая нестабильность. Резистор 1 кОм на инвертирующем входе IC2 подавляет радиочастотные помехи. Подстроечный резистор VR5 служит для настройки смещения IC2. Он позволяет исключить постоянный ток на выходе IC2, чтобы предотвратить шум при регулировке VR2. Выход IC2 расположен на выводе 6 и соединен с выводом 3 (cold) разъема XLR через биполярный конденсатор 10 мкФ и последовательный резистор 620 Ом. Резистор обеспечивает выходное сопротивление 600 Ом, а конденсатор защищает от влияния фантомного питания и предотвращает передачу напряжения Vcc/2 на разъем XLR. Кроме того, IC2 управляет операционным усилителем IC1b через резистор 10 кОм. Этот каскад работает как инвертирующий усилитель с коэффициентом -1, создавая сигнал в фазе. Его выход появляется на выводе 7 и соединен с выводом 2 (hot) разъема XLR. Земля (вывод 1 разъема XLR) подключена к земле устройства напрямую через переключатель S2 или через конденсатор 0,47 мкФ, если этот переключатель открыт. Размыкание переключателя "Ground Lift" предотвращает возникновение контуров заземления, если вход DI-Box заземлен через другое оборудование (например, мониторный усилитель). Питание. Как упоминалось ранее, питание схемы может осуществляться от блока питания постоянного тока, батареи на 9 В или через фантомное питание. Диод D4 обеспечивает защиту от обратной полярности для внешних источников постоянного тока, таких как блоки питания. Затем шина постоянного тока фильтруется и подается на трехвыводной стабилизатор напряжения REG1, который формирует шину +12 В. Это напряжение подается на операционные усилители IC1 и IC2 через диод D2. Внутреннее питание от батареи 9 В (если оно используется) подается на операционные усилители через диод Шоттки D1. Диод Шоттки используется здесь, поскольку он имеет гораздо меньшую потерю напряжения по сравнению со стандартным диодом, что увеличивает срок службы батареи. Обратите внимание, что отрицательный вывод батареи подключается через разъем питания постоянного тока, а также через переключатель питания S1. В результате батарея автоматически отключается, если в разъем постоянного тока вставлен штекер. Фантомное питание подается через контакты 2 и 3 XLR-разъема и передается через два резистора по 680 Ом на диод D3. Стабилитрон ZD2 регулирует напряжение до 12 В, прежде чем оно подается на остальную часть схемы. Примечание: фантомное питание обычно формируется от источника 48 В с импедансом 3,4 кОм или от 24 В с импедансом 600 Ом. Это означает, что можно потреблять до 9 мА от каждого источника, или 18 мА в общей сложности при 12 В. Диоды D1, D2 и D3 изолируют каждый источник питания, так что только один источник может подавать питание на схему. По сути, при подключении нескольких источников питание осуществляется от источника с наибольшим напряжением. Шина половины питания (Vcc/2) создается с помощью двух резисторов по 100 кОм, соединенных последовательно через источник питания. Точка половины питания развязана с помощью конденсатора на 100 мкФ для предотвращения пульсаций питания. S3, LED1, ZD1 и резистор на 220 Ом в серии формируют простую схему тестирования батареи. Если напряжение батареи составляет 9 В, то напряжение на резисторе 220 Ом будет равно 9 В – 5,1 В – 1,8 В (падение напряжения на светодиоде), или около 2,1 В. В результате, через светодиод LED1 будет протекать ток около 9,5 мА, и он будет ярко светиться. По мере снижения напряжения батареи ток через светодиод уменьшается, а его яркость соответственно падает. Например, при напряжении батареи 7,5 В на резисторе 220 Ом остается около 0,6 В, и через светодиод будет протекать всего 2,7 мА, из-за чего он будет светиться тускло. Сборка. Сборка устройства проста, так как большинство компонентов монтируется на печатной плате размером 102×84 мм. Она помещается в металлический литой корпус размером 119×94×57 мм. Литой корпус выполняет две функции: 1. Обеспечивает необходимую экранировку для аудиосхемы. 2. Делает устройство крайне прочным — обязательное требование для использования на сцене. Ниже на рисунке показано подключение внешних элементов схемы (разъемы, переключатели, гнёзда и т.д.) и детали проводки.  Описывать как впаивать элементы в плату, сверлить отверстия и монтировать всё в корпус, я думаю, нет необходимости, хотя в оригинальной статье описываются и эти действия. Но, если всё-таки вам эти данные будут необходимы, пожалуйста сделайте перевод самостоятельно, оригинальная статья в формате PDF есть в архиве. Печатная плата DI-BOX однослойная, размер 100 x 83 mm, это чуть меньше оригинальной рлаты, LAY6 выглядит следующим образом:  Тестирование. Теперь приступаем к первичному тестированию. Подключите питание с помощью батареи 9V или блока питания 12V постоянного тока (или источника питания на 15V постоянного тока) и убедитесь, что светодиод загорается при включенном переключателе Battery Test. После этого проверьте наличие напряжения +9V (или +12V) на контакте 8 IC1 и на контакте 7 IC2. Напряжение должно быть около +9V при использовании новой батареи и +12V при подключении блока питания. Дополнительные тесты можно провести с использованием источника сигнала. Это может быть от датчика гитары до высокоуровневых источников, таких как синтезаторы. Установите регулятор уровня на максимум при использовании источников с низким уровнем, таких как гитара. Напротив, возможно, потребуется снизить уровень входного сигнала для высокоуровневых источников, чтобы избежать клиппинга, особенно при повышении усиления эквалайзером. Обязательно выбирайте моно-режим для источников с высоким выходным импедансом, таких как датчик гитары. Это связано с тем, что входное сопротивление DI-бокса в моно-режиме составляет 470 кОм, а в стерео — только 10 кОм. Стерео-выбор используется только для стерео-источников и, как было объяснено ранее, сводит сигнал в моно-выход. Кабель XLR-to-jack. Если вы используете DI Box как встроенный эквалайзер, возможно, вам нужно будет изготовить несбалансированный кабель с разъёмом XLR для соединения с джек-разъёмом. Он будет проводиться с открытым контактом 3, сигнал подсоединяется к контакту 2, а экран кабеля — к контакту 1. Переключатель Ground Lift (S2) следует включать только в случае возникновения проблемы с заземляющим контуром, вызывающим шум. Шум должен исчезнуть при открытии S2. Наконец, не забудьте выключить DI Box, когда он не используется, чтобы сэкономить заряд батареи. Вы можете протестировать батарею с помощью переключателя Battery Test в любое время, когда питание включено. Для сборки нам понадобятся: - PC board, code 01108011, 102 x 84mm - 1 шт. - diecast box, 119 x 94 x 57mm - 1 шт. - front panel label, 100 x 87 - 1 шт. - XLR metal panel plug - 1 шт. - 6.35mm stereo jack panel sockets - 2 шт. - SPST мини переключатель (S1 - S3) - 3 шт. - ручки для переменных резисторов - 4 шт. - DC socket (PC-mount) - 1 шт. - 216 9V батарея или 12VDC 200mA блок питания - 1 шт. - 9V держатель батареи (battery holder) - 1 шт. - стойки 9mm с резьбой M3 - 4 шт. - M3 x 6mm винты - 4 шт. - M3 x 6mm винты с потайной головкой - 4 шт. - M3 x 9mm винты с потайной головкой - 4 шт. - M3 гайки и звездчатые шайбы - 2 шт. - M2.5 x 9mm винты для крепления батарейного отсека - 3 шт. Полупроводники: - TL072 dual op amp (IC1) - 1 шт. - TL071 op amp (IC2) - 1 шт. - 7812 12V (REG1) - 1 шт. - 5.1V 1W стабилитрон (ZD1) - 1 шт. - 12V 1W стабилитрон (ZD2) - 1 шт. - 5mm красный светодиод (LED1) - 1 шт. - 1N5819 диод Шоттки (D1) - 1 шт. - 1N4004 диод (D2-D4) - 3 шт. Конденсаторы: - 100uF 16V электролит - 2 шт. - 1OuF 16V электролит - 3 шт. - 10uF NP электролит - 5 шт. - 2,2uF NP электролит - 1 шт. - 0.47pF MKT polyester (474) - 1 шт. - 0.015 MKT polyester (153) - 1 шт. - 0.012 MKT polyester (123) - 1 шт. - 0.0027 MKT polyester (272) - 1 шт. - 0.0015 MKT polyester (152) - 1 шт. - 560pF ceramic - 1 шт. - 100pF ceramic - 1 шт. - 10pF ceramic - 1 шт. Резисторы (1%): - 1M / 0,25W - 2 шт. - 100k / 0,25W - 2 шт. - 27k / 0,25W - 1 шт. - 18k / 0,25W - 2 шт. - 12k / 0,25W - 2 шт. - 10k / 0,25W - 6 шт. - 680R / 0,25W - 2 шт. - 620R / 0,25W - 2 шт. - 220R / 0,25W - 1 шт. - A1M 16mm логарифмический переменный резистор (VR1) - 1 шт. - B100k 16mm линейный переменный резистор (VR2 - VR4) - 3 шт. Удачной сборки. Размер архива - 4,2 Mb.
 Просмотрело: 15
Комментариев: 0
admin_yuriyk64
Понравилась новость? Не забудь поделиться ссылкой с друзьями в соцсетях.
Информация Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации. |
