W dobie pandemii wiele rzeczy odbywa się poprzez internet. Przesyłanie obrazu i dźwięku staje się coraz popularniejsze. Dotyczy to także transmisji mszy świętych z poszczególnych parafii. Obraz nie stanowi problemu – wystarczy kamera internetowa lub smartfon i jest OK. Zupełnie inaczej wygląda sprawa z dźwiękiem. Zbieranie dźwięku z odległych głośników ogólnym mikrofonem daje kiepskie rezultaty zwłaszcza w przypadku nowych świątyń, gdzie sprawa akustyki nie była zwykle brana pod uwagę. Nie chodzi tylko o samą jakość dźwięku, ale też spory pogłos szczególnie przy małej liczbie wiernych. Z różnych względów nie wchodziło w grę podłączenie się do instalacji nagłośnieniowej kościoła. Rozwiązaniem okazało się zainstalowanie bezprzewodowych mikrofonów (mikrofony krawatowe z nadajnikami) obok istniejących mikrofonów. Rozwiązanie się sprawdziło – były pochwały za jakość dźwięku – tego się akurat spodziewałem, ale pojawiły się też głosy, że słabo słychać organy i nie słychać wiernych – tego niestety też się spodziewałem. Dodatkowym mankamentem był niski poziom sygnału z odbiornika (ok 100mV) – zewnętrzna karta dźwiękowa podpięta do notebooka nie była w stanie dostatecznie go wzmocnić. Ogólnie było OK, ale wszystko na max i zero rezerwy do zgłośnienia. Potrzebny był zatem jakiś mały, przenośny mikser ze wzmacniaczem. Jako mikrofon ogólny postanowiłem użyć moduł oparty o MAX9814. Oryginał Adafruit to ok. 45zł. Chiński klon 15zł.
Muszę przyznać, że układ jest niesamowity – minimalne wzmocnienie 40dB a maksymalne aż 60dB. Ustawiłem na minimalne wzmocnienie i było słychać rozmowę z innego pokoju. Oczywiście im większe wzmocnienie tym większe szumy. Trochę żałuję, że wybrałem klona – może w oryginale dali lepszy mikrofon? W każdym razie sygnał był na tyle silny, że wystarczył pasywny mikser z regulacją głośności na potencjometrze. Pozostało zrobienie przedwzmacniacza. Początkowo chciałem zasilać wszystko z baterii o napięciu 3V (2xAAA). Znalazłem nawet taki układ w internecie oparty na 2 tranzystorach. Wydawał się całkiem sensowny dopóki nie doczytałem informacji o zniekształceniach harmonicznych: 8%. To całkowicie go eliminuje. Wróciłem do poszukiwania scalonych układów i tak trafiłem na TDA1308. Są dostępne chińskie moduły oparte o ten układ, ale ja postanowiłem zakupić wersję DIP i samodzielnie zmontować całość. Układ pracuje od 3V, ale to napięcie minimalne. Postanowiłem więc zasilać go z 3 ogniw AAA. Pobór prądu przez wzmacniacz i moduł mikrofonu to łącznie poniżej 10mA – zasilanie bateryjne powinno wystarczyć na długo. Jest tylko jeden problem – jak ktoś zapomni wyłączyć zasilanie to za tydzień już nie będzie działać. Do tego miałem skręcaną obudowę bez klapki na baterie. Wymiana baterii wymagałaby zatem śrubokręta. Uznałem, że to bardzo ryzykowne rozwiązanie. Wzmacniacz był przy komputerze, a tam bez problemu jest dostępne 5V z USB. Obawiałem się jednak kłopotów z zakłóceniami. Już sam fakt powstania pętli masy źle wróżył. Ostatecznie wybrałem więc inne rozwiązanie – izolowana przetwornica DC/DC 5V podłączana do USB. Teraz mam pełną izolację galwaniczną zasilania. Przetwornica pracuje z częstotliwością 100kHz i nie ma jakichkolwiek zakłóceń w torze audio. Naprawdę dobre rozwiązanie i może być użyteczne także w przypadku konieczności uzyskania napięć symetrycznych. Jedyny mankament – minimalny pobór prądu to 20mA. Na wyjściu dałem więc diodę led z rezystorem 220R aby trochę dociążyć przetwornicę.
Wzmacniacz jak już wspominałem jest oparty o TDA1308. Nota katalogowa pokazuje układ jego pracy jako wzmacniacz odwracający i wzmocnieniu 1. Pozostawiłem układ odwracający zwiększając wzmocnienie - z rezystorów wychodzi, że jest 10. Pierwsze próby wskazały na poprawę głośności, ale ciągle gałka potencjometru była w okolicy max. Pomiar wykazał, że rzeczywiste wzmocnienie to 5. Wpływ na to ma oporność wejściowa i pasywny mikser na wyjściu. Mogłem zwiększyć wzmocnienie, ale ponieważ TDA posiada dwa wzmacniacze (przewidziany jest do układów stereo) mogłem użyć drugiego w celu wzmocnienia początkowego. Zastosowałem układ wzmacniacza potencjometrycznego, który umożliwia regulację wzmocnienia w szerokim zakresie. Oczywiście bardzo duże wzmocnienie oznacza większe szumy. Układ jednak sprawdza się idealnie. Ponieważ pierwszy wzmacniacz był już gotowy i miał swoje gniazdo jack, postanowiłem wykorzystać rozłącznik dostępny w tym gnieździe.
Po tym może przydługim opisie czas na schemat:
Kilka wyjaśnień – napięcie jest podawane przez kabel USB->wtyk zasilający 5.5/2.1. Wyjście sygnału dostępne jest na J2. Wejście J1 zapewnia regulację głośności i wzmocnienie 5 razy. Wejście J3 przepuszcza sygnał przez wzmacniacz potencjometryczny. Sygnał wyjściowy tego wzmacniacza jest podawany na J1. Złącze J4 służy do podłączenia mikrofonu ogólnego opartego o MAX9814. Problemem było podawanie zasilania do tego układu. Nie chciałem prowadzić osobnych kabli zasilających (kłopotliwe, pętla masy). Nie chciałem też podawać bezpośrednio napięcia 5V co jest bardzo ryzykowne przy wtyku jack. Postanowiłem więc podłączyć zasilanie przez rezystor 240R (w oryginale mam dwa rezystory 510R połączone równolegle). Całość zmontowałem na dwustronnej płytce uniwersalnej. Płytki takie są często określane jako prototypowe. U mnie właśnie taki charakter miały – układ był rozbudowywany po próbach w „realu”. Zastosowałem płytkę dwustronną, gdyż chciałem zamontować na niej zarówno gniazda jak i potencjometry. Takie rozwiązanie eliminuje konieczność prowadzenia osobnych przewodów do złącz jack i potencjometrów.
(to zdjęcie nie ma jeszcze kondensatora C5 dodanego później)
Od strony lutowania płytka nie wygląda estetycznie:
Zależało mi na układzie gwiazdy w liniach masy. To co idzie do masy spotyka się w jednym punkcie. Kolejnym problemem była eliminacja zakłóceń od telefonu komórkowego. Zauważyłem, że samo przykrycie układu spożywczą folią aluminiową nawet nie podłączoną do masy drastycznie zmniejszało wpływ bliskości komórki. Ostatecznie więc wykleiłem wnętrze wzmacniacza samoprzylepną folią aluminiową, którą jednak podłączyłem do masy:
Z układu jestem zadowolony. Wzmocnienie zwykle ustawione jest na min (co odpowiada w przybliżeniu dwukrotnemu wzmocnieniu), ale gdy ktoś bardzo cicho mówi, wystarczy przekręcić gałką wzmocnienia.
Często zaglądam na „elektrodę” i lubię czytać artykuły i DIY. Z działu DIY wyciągam głównie pomysły i sprawdzone w praktyce rozwiązania. Z mojego projektu myślę że warto wynieść kilka takich rozwiązań:
- zasilanie układów audio o niedużym poborze mocy można zrealizować poprzez miniaturową izolowaną przetwornicę DC/DC,
- układ MAX9814 to naprawdę dobre rozwiązanie jeśli ktoś potrzebuje czułego mikrofonu,
- TDA1308 to całkiem dobry wzmacniacz, który świetnie nadaje się do budowy układów przedwzmacniacza, miksera itp.
Cool? Ranking DIY
