Pequena mesa de som (ART793)

Muitos leitores que possuem equipamentos de som sofisticados ou diversos equipamentos de som, gostam de editar sua próprias fitas, selecionando músicas de CDs, discos e outras fitas de modo a criar programas que possam ouvir em seus carros ou num gravador portátil. Outros, operam sistemas de sonorização de clubes ou mesmo de salões de festas e produzem fitas que devem ter tanto efeitos especiais como fazer a transição de uma música para outra de forma suave e até incluir a voz. Para que a edição caseira de fitas seja possível não basta ter os equipamentos de som de boa qualidade, mas também é preciso contar com uma pequena mesa de mixagem ou mesa de som. A montagem de uma simples mesa de som, porém de grande utilidade e desempenho é justamente o que vamos descrever neste artigo.(1995)

Os leitores que gostam de som e que conhecem os estúdios de gravação, edição de fitas e discos ou mesmo estações de rádio, sabem que o equipamento mais importante desses locais é a mesa de som.

Contando com dezenas ou mesmo centenas de controle, essas mesas são centrais "inteligentes" que misturam, separam, direcionam, acrescentam efeitos ou mesmo cortam os sons que desejamos colocar numa fita, disco ou "no ar".

Uma mesa de som de estúdio de rádio ou gravações.

O operador dessas mesas deve ser hábil, pois tanto a rapidez de reflexos para acionar o controle como também o conhecimento de que tipo de controles devem ser acionados, são fundamentais para se obter os efeitos desejados.

Evidentemente, na edição caseira de fitas ou ainda na produção de programas para animação de festas e bailes, mesmo que ao vivo, não se pode contar com uma mesa "profissional" que custa uma fortuna. No entanto, uma mesa simples é fundamental para que um mínimo de recursos possa ser disponível e assim termos algo mais do que uma simples fita com música seriadas ou a fala de alguém, com transições bruscas e períodos de silêncio que são bastante desagradáveis.

Com uma mesa de som, como a que descrevemos, mesmo que bastante simples, é possível editar fitas coma transição suave de uma música para outra, ou seja, quando uma música vai chegando ao fim, diminuímos suavemente seu volume ao mesmo tempo que já iniciamos a seguinte aumentando de forma igualmente suave seu volume, conforme sugere a figura 2.

A transição suave obtida numa mesa de som.

Desta forma, não temos períodos de silêncio ou ainda transições bruscas que são desagradáveis.

Da mesma forma, mixando o som de um microfone com uma música de uma fonte qualquer podemos ter a palavra do locutor com música de fundo.

O aparelho que descrevemos permite fazer tudo isso com a utilização de seu equipamento de som doméstico, de modo a se fazer a edição de fitas cassete, a gravação de trilhas sonoras de fitas de vídeo ou mesmo a animação de festas.

Se o leitor tem uma pequena emissora de FM doméstica com que se diverte transmitindo seus programas locais, este equipamento é fundamental para equipar seu "estúdio".

O aparelho que descrevemos possui na versão básica três entradas para cada canal, mas pode ser expandido. Cada entrada tem sensibilidade para operar com a maioria das fontes sonoras de baixa e grande intensidade, com grande sensibilidade e pequeníssima distorção.

A alimentação é feita por meio de pilhas comuns e um amplificador interno garante a monitoria por meio de fones ou de um pequeno alto-falante de modo a permitir que o operador saiba em cada instante o que está saindo na fita ou na reprodução do programa ao vivo.

Um circuito de efeitos sonoros permite agregar sons especiais e também uma modulação que tremula a voz ou a música, com a impressão de vibrato.

A alimentação do circuito pode ser feita tanto com pilhas como pela fonte de alimentação que vamos sugerir no texto, o que torna a unidade de fácil utilização.

CARACTERÍSTICAS

* Número de canais de entrada: 3 a 8

* Impedância de entrada: 1 M Ω

* Sensibilidade de entrada: 100 mV

* Tensão de saída: 2 Vpp (tip.)

* Impedância de saída: 10 k Ω (tip.)

* Tensão de alimentação: 6 V

* Consumo com o amplificador em máxima potência: 300 mA

* Impedância de saída do amplificador: 8 a 64 Ω

* Potência do amplificador: 100 mW

* Frequência do vibrato: 0,1 a 10 Hz

* Número de controles de efeitos: 3

COMO FUNCIONA

Na figura 3 temos o diagrama de blocos desta pequena mesa de som a partir do qual vamos analisar seu princípio de funcionamento.

Diagramação para transferência ideal de energia.

As etapas de mixagem utilizam transistores de efeito de campo de junção (JFET) que são dispositivos que se caracterizam pela elevadíssima impedância de entrada e que funcionam, portanto como típicos amplificadores de tensão.

Ligados na configuração de fonte comum estes transistores apresentam excelente ganho e baixa distorção com os sinais de baixa intensidade que normalmente são disponíveis em fontes sonoras como microfones, pré-amplificadores, saídas de gravadores e CDs e outros dispositivos.

Em cada etapa de mixagem temos um FET em cuja comporta encontramos um potenciômetro cuja finalidade é determinar a parcela do sinal de entrada que vai formar o sinal de saída.

Assim, dependendo dos ajustes desses potenciômetros, compomos o sinal de saída, de modo que ele contenha parcelas dos sinais aplicados nas entradas ou os corte totalmente.

Esses potenciômetros, para maior facilidade de uso, e de modo a simular melhor uma mesa de som profissional devem ser deslizantes (slide).

As saídas das etapas de amplificação com FETs contém os sinais de entrada devidamente amplificados na proporção em que devem aparecer na saída podendo então ser aplicados ao circuito de excitação externa.

Este circuito leva por base também um FET de junção que funciona agora na configuração de dreno comum.

Nesta configuração, o sinal é aplicado na comporta e retirado da fonte de modo que aparece com baixa impedância, o que é importante para facilitar a excitação dos amplificadores que normalmente vão ser usados externamente ou dos dispositivos de gravação.

Lembramos que a condição ideal de transferência de um sinal de um aparelho para outro ocorre quando suas impedâncias se igualam, conforme mostra a figura 4.

Condição para transferência ideal de energia.

No entanto, se a fonte de sinal tiver uma potência "de reserva", ou seja, fornecer mais do que a carga exigir, é até interessante que ela tenha uma impedância mais baixa do que a carga excitada, pois haverá sobras de energia.

Assim, levando em conta que a maioria das entradas dos circuitos que devem ser excitados têm impedâncias acima de 10 kΩ, obtemos excelente transferência de energia se a saída de nosso mixer for de 10 kΩ. O importante é que ela forneça um sinal cuja amplitude seja maior que o mínimo necessário à excitação de tais circuitos.

Para garantir que não haja sobre-excitação e com isso, distorções temos justamente o potenciômetro de saída que controle o nível do sinal de áudio.

O próximo bloco a ser analisado é o do amplificador de áudio usado na monitoria do sinal.

Utilizamos para cada canal um circuito integrado LM386 que tem as características que consideramos ideais para este tipo de aplicação.

Além de ser projetado para operação com baixas tensões na faixa de 4 as 12 volts e com uma corrente quiescente muito baixa (4 mA) que permite a alimentação com pilhas, ele exige um mínimo de componentes externos.

Isso significa simplicidade de projeto e também a possibilidade de se ter uma boa saída de áudio já que ele fornece 320 mW com carga de 8 Ω e alimentação de 6V.

Com esta potência, ele tanto pode excitar fones de ouvidos como pequenas caixas acústicas de monitoria com bom volume e excelente fidelidade.

Um controle próprio de volume permite que se ajuste o nível do sinal de saída que está sendo monitorado independentemente do ajuste de sua amplitude para a carga externa.

O bloco de efeitos tem dois circuitos.

O primeiro consiste num oscilador retangular que produz um sinal que suavizado por meio de um filtro RC de modo a ser aplicado num transistor que vai atuar sobre o ganho da etapa de amplificação final, modulando em amplitude o sinal.

A frequência deste oscilador é controlada numa ampla faixa de valores por meio de um potenciômetro e uma chave permite que se corte o efeito com facilidade quando ele não for usado.

Um segundo potenciômetro no mesmo circuito controla a profundidade da modulação de modo que o efeito possa ser agregado na proporção desejada ao sinal de saída.

Na figura 5 mostramos as formas de onda que são produzidas com o efeito.

O efeito sonoro de modulação.

Finalmente, temos uma pequena central de efeitos que gera sons de sirene, apitos, buzinas, etc. tudo isso controlados por três potenciômetros que são responsáveis pelos tons e modulação e um quarto potenciômetro que atua sobre a profundidade desse efeito.

Uma chave permite que o efeito seja colocado no sinal de saída a qualquer momento.

A fonte de alimentação do circuito, que o bloco final a ser analisado, tanto pode ser formada por 4 pilhas grandes como pelo circuito mostrado na figura 6.

Fonte de alimentação para mesa de som.

No caso deste circuito é importante observar que a partir do momento que temos a tensão da rede próxima podem ocorrer roncos indesejáveis, caso em que os cuidados com a fiação e blindagens dos cabos de sinal deve ser redobrada.

A filtragem da fonte é excelente, mas um posicionamento de elementos que podem irradiar zumbidos como o transformador de alimentação, deve ser considerado.

MONTAGEM

Na figura 7 temos o diagrama completo da mesa de som, exceto pela fonte de alimentação que neste caso é formada pelas pilhas comuns.

Diagrama da mesa de som.

Neste diagrama temos apenas um canal, de modo que, para uma versão estéreo devem ser montadas duas unidades como esta.

A fonte de alimentação apenas deve ser comum, e eventualmente pode ser agregado um controle de balanço.

Na figura 8 temos a placa de circuito impresso sugerida para este projeto.

Sugestão de placa.

Os jaques de entrada podem ser do tipo RCA assim como os de saída. No entanto, se as fontes de sinais e os cabos usados empregarem plugues diferentes, nada impede que as alterações necessárias sejam feitas.

Os cabos de sinal devem ser todos blindados com as malhas ligadas ao terra da placa de circuito impresso. Se for usada caixa metálica será importante que o negativo da fonte de alimentação seja ligado a esta caixa de modo que ela sirva de blindagem.

Na figura 9 temos uma sugestão para a caixa, observando-se que as entradas e saídas além do volume do monitor levam controles deslizantes enquanto que os demais controles podem ser feitos por meio de potenciômetros rotativos comuns.

Sugestão de caixa (potenciômetro e chaves duplas para versão estéreo ou dobrar o painel).

Os potenciômetros deslizantes devem ser lineares para as entradas e saídas de sinal. Para o controle de volume do amplificador deve ser usado potenciômetro logarítmico (log). Os demais potenciômetros tanto podem ser logarítmicos como lineares.

Os JFETs são do tipo BF245 que são bastante comuns e devem ser manuseados com cuidado, evitando-se tocar nos seus terminais, pois descargas estáticas podem danificá-los. Equivalentes como os MPF102 podem ser usados, devendo, entretanto ser feita sua inversão pois a disposição de seus terminais é diferente.

Para a saída de monitoria pode ser usado um jaque estéreo de acordo com o fone que vai ser usado.

Uma possibilidade interessante a ser estudada neste ponto é colocar uma chavinha que permita comutar a função fone/alto-falante, e conectando-se duas pequenas caixas (do tipo usado em reforçadores de walkmans) nas saídas correspondentes. O modo de se fazer a ligação desta chave é mostrado na figura 10.

Comutação de saída do monitor.

Os resistores são todos de 1/8 W e as tensões de trabalho dos capacitores eletrolíticos estão indicadas na relação de material. Observe apenas, na ligação dos eletrolíticos, sua polaridade.

Para o circuito integrado do setor de efeitos sonoros teremos mais segurança se for usado soquete. A posição do circuito integrado deve ser observada.

Para as pilhas, se for esta a fonte usada, empregue suporte apropriado com atenção para sua polaridade.

Se for usada fonte, posicione com cuidado o transformador e mantenha curtas suas ligações para que roncos não sejam irradiados.

Também recomendamos o uso de soquete para o circuito integrado do amplificador de áudio.

A placa de circuito impresso poderá ser fixada na caixa por meio de separadores, conforme mostra a figura 11.

Modo de fixar a placa na caixa.

Esses separadores podem ser improvisados com tubinhos de caneta esferográficas que se ajustam com facilidade com parafusos de 1/8".

Este mesmo tipo de parafuso serve para fixar o transformador, se for usada fonte, ou o suporte de pilhas.

A escolha dos botões para os potenciômetros depende do gosto de cada um, e a elaboração do painel pode seguir as mais diversas técnicas.

O uso de um painel acrílico ou mesmo plástico, ou sua cobertura com "contact" permite que as indicações de função dos controles seja feita com letras auto-adesivas.

PROVA E USO

Em lugar do gravador na saída, pode ser usada a entrada de áudio de um vídeo-cassete caso em que teremos a edição de fitas de vídeo. Da mesma forma, esta saída pode ir à entrada de um amplificador para sonorização ambiente ou um pequeno transmissor de FM.

Se a fonte de sinal for de baixa impedância, ou seja, a saída que normalmente vai a um alto-falante ou fone de ouvido será preciso colocar um resistor de carga de uns 10 Ω x 2 watts ou mais em paralelo. Sem isso, a saída sem cargas, pode apresentar forte distorção de sinal.

Se a fonte de sinal não excitar conveniente o circuito, mesmo abrindo todo o controle do canal correspondente, será preciso usar um pré-amplificador.

Para testar (e usar) coloque o fone no ouvido (ou ligue os alto-falantes) e inicialmente todos os controles de entrada no mínimo.

Abra um dos canais até a metade e ajuste o controle de volume do amplificador de fone (monitor) até ouvir este sinal claramente. Ajuste então o controle de saída até obter excitação do gravador (o que vai ser indicado pelo seu VU-meter, se ele tiver) ou o volume do amplificador externo até obter a potência desejada.

Se for usado um transmissor, ligue um receptor nas proximidades para verificar a profundidade de modulação e fazer os ajustes na saída da mesa de som.

Depois, abra os demais controles de entradas verificando sua atuação e de que modo seus sinais são mixados. Anote em cada entrada o ponto em que começa a haver saturação e portanto distorção evitando ultrapassá-los.

Se estes pontos ocorrerem logo no início do curso dos potenciômetros, reduza a intensidade do sinal na sua fonte (abaixe seu volume).

Evite aplicar nas entradas os sinais de saída de grandes amplificadores, pois eles facilmente saturam os circuitos. Estes amplificadores possuem saídas para gravação que devem ser as usadas neste caso.