Minimalista receiver: switch de áudio digital com 4 canais, peak level e pré-amplificador

De uma simples ideia a um minimalista receiver: um clássico J-FET duplo casado na entrada como pré-amplificador, grandes LEDs 'big red eyes peak level' independentes por canal, controle de ganho por carga aplicada e quatro canais digitalmente selecionáveis. É um projeto feito sob medida que permite conectar até 4 dispositivos ao mesmo tempo, selecionando qual deles está ativo com apenas um botão e exibindo o número do canal que está sendo ouvido num display LED.

Um projeto minimalista

Sem querer reinventar a roda, o receiver é CD4017 para seleção dos canais que são gerenciados pelo duplo SN74HC4066, CD4511 como driver do display LED e TL082 como pré-amplificador - praticamente na mesma configuração do projeto anterior. Particularmente, gosto muito da resposta do TL082 e já empreguei ele em outros projetos, mas você pode optar por outros CIs mais novos e aprimorados, se preferir. Todo o conjunto é alimentado por tensões +12V e -12V para o TL082 e os circuitos peak level e +5V para o CD4017, CD4511, display e SN74HC4066 que são fornecidos por uma fonte robusta e superdimensionada, como de costume. No protótipo, por falta de um regulador 7912, optei por montar todos os reguladores de tensão com transistor e zener, como se fazia antigamente. Mas recomendo que use os reguladores de tensão que estão no esquema elétrico por questões de eficiência, proteção e qualidade. De toda forma, o circuito vai se comportar muito bem, é um projeto maduro e já utilizado anteriormente no M1 - Digital Switch Box, que possuía dois canais e um pré-amplificador discreto com transistores, o primeiro que montei há mais de uma década.

Todos os 4 canais - 3 canais com conectores RCA e 1 com conector P10 estéreo - possuem a mesma característica de sinal, ou seja, não existe diferença de ganho entre eles e tanto faz em qual canal conectar isso ou aquilo. Eu poderia ter feito como fiz no Pré-amplificador com TL 082 e VU meter analógico (line and phono preamplifier), que possui um canal Phono com ganho muito superior ao canal Line, mas preferi deixar todos iguais para que as conexões futuras permitam um controle mais fino de cada equipamento - por exemplo, o toca-discos vai passar por um pré-amplificador específico para ele antes do receiver, a TV vai conectada diretamente pelo receiver, e assim por diante.

Antes de qualquer coisa, tenha muito cuidado ao realizar qualquer tipo de reparo, modificação, ajuste ou intervenção em equipamentos elétricos ou eletrônicos. Primeiramente, pela sua segurança. Não me responsabilizo por quaisquer prejuízos que você possa causar ao equipamento, a você e/ou a terceiros. Faça por sua própria conta e risco.

Cuidados na montagem de circuitos sensíveis

Empregar circuitos integrados em qualquer projeto pode ser desafiador. Desde a qualidade das conexões até a prevenção de possíveis interferências que podem acontecer entre circuitos, existem vários fatores que podem contribuir para que dois circuitos montados de forma idêntica apresentem comportamentos distintos: trilhas mal dimensionadas ou cruzadas, pontos de solda fria, cabos de baixa qualidade, fonte de alimentação com regulagem ineficiente, interferências irradiadas, conduzidas ou até uma tensão de trabalho instável podem fazer com que o circuito se comporte de uma forma completamente inesperada, causando uma grande perda de tempo em busca de um problema que nem sempre corresponde aos sintomas apresentados. Para evitar transtornos na montagem desse projeto ou de qualquer outro que envolva circuitos sensíveis, anota aí:

• Tenha cuidado ao manipular circuitos integrados, existe um negócio fatal chamado energia estática
• Vai confeccionar a placa? Seja meticuloso com as trilhas mais finas
• Vai desenhar um layout de placa exclusivamente seu? Tenha cuidado com trilhas de sinais e garanta que tudo vai ser montado com qualidade
• A fonte de alimentação precisa fornecer energia de alta qualidade regulada para evitar ruídos e comportamentos erráticos dos circuitos
• Use soquetes para montar os CIs (vai me agradecer o dia que precisar trocar um deles)
• Escolha um transformador de qualidade
• Superdimensionar a fonte é meu critério pessoal, mas faça como você achar melhor!
• Use cabos blindados para transferir sinal entre entradas, circuitos e saídas
• Conectores de qualidade, por favor!
• Fixe todas as partes, organize a sua montagem
• Seja metódico com os grounds dos circuitos para evitar ruídos
• Compre de fornecedores confiáveis: a falsificação de componentes é uma (triste) realidade
• Eu montei o protótipo fisicamente, ponto a ponto, com solda, porque tenho preguiça de montar na protoboard (e tenho uma forte tendência a desconfiar da eficiência dos seus contatos internos) e se você pretende usar para criar circuitos mais elaborados, seja cauteloso para garantir que tudo esteja em contato
• Mantenha os circuitos críticos isolados fisicamente de cabos AC, transformador e qualquer outro componente que possa gerar interferências
• Quer mais dicas? Aqui tem uma minissérie baseada nas premissas diyPowered : )

Utilizar uma chave física multipolo para selecionar os canais ou ainda aproveitar relés especialmente desenvolvidos para comutação de áudio deixaria a gente mais feliz, pelo desejável true bypass. Mas a necessidade que tenho é muito bem atendida dessa forma e não vejo motivos neste momento para mudar isso. Seria uma versão bastante interessante para um minimalista receiver, concorda?! O protótipo será usado por tempo indeterminado como piloto, em busca de melhorias e de novas funcionalidades.

Baixe aqui o arquivo PDF com o esquema elétrico do Minimalista receiver.

Minimalista receiver PSU 1.1
Minimalista receiver PREAMP + PEAK LEVEL 1.1
Minimalista receiver INPUT + MIX 1.1

Minimalista receiver - esquema completo 1.1

The big red eyes peak level

Entradas à direita, saídas à esquerda

Projeto Labrador - PKL2v1 - Monitor visual de ajuste de linha

Ter controle total do sinal de entrada e do sinal de saída de um sistema hi-fi e ainda possuir meios de monitorar a largura desses sinais é primordial para audiófilos e produtores musicais e é com essa premissa que sai da bancada o PKL2v1, um aliado no controle fino e no ajuste da injeção de sinal 

Desde o lançamento do HS-1875Mi, meu amplificador monitor de referência hi-fi, fiquei mais querendo do que precisando produzir um projeto que já existe faz tempo mas que nunca tinha saído nem do papel e menos ainda para testes. E então, mês passado, decidi que já era hora de voltar a produzir meus equipamentos para o home studio, que já conta com uma Behringer Q502USB em substituição ao Mini Hi-End Mixer, que teve seu espaço garantido até que uma interface USB se fez necessária. E como essa necessidade/desejo estava me torturando há meses, lá fui revisar o esquema do PKL2v1 e levar para bancada para ouvir o timbre do bicho. E o trem soa bem que dá gosto.

A ideia básica era controlar o sinal de entrada - vindo de qualquer equipamento - em seu ganho inicial, monitorar esse sinal de entrada para evitar clip; esse sinal, monitorado, afinado manualmente e protegido contra cliques e outros demônios que afligem quem gosta de qualidade, seria aplicado num pré-amplificador/bypass totalmente transparente/flat e seria enviado para um segundo bloco de controle, que contaria com um segundo monitor para evitar um clip secundário - que poderia ser enviado para o fim do processo por algum ajuste de ganho maior na entrada, que ultrapassaria a capacidade de banda do ajuste do pré-amplificador transparente - e que também permitiria o mesmo ajuste manual e proteções do primeiro bloco. Basicamente, um ajuste fino de passagem de sinal entre a fonte e a audição. Ou um super controle fino do que 'chega' e do que 'sai' de forma que o sinal permaneça contínuo e perfeitamente transparente entre a entrada e a saída, sem alterações ou efeitos. Como meu fiel escudeiro atual é o HS-1875Mi, resolvi o esquema do projeto me baseando nas configurações do carinha para casar perfeitamente o set. E lembrando que meu set já conta com o ViAS e com o H2PV1, grandes recursos desenvolvidos por aqui. Até pouco tempo, meu set também contava com as proteções avançadas do SLF2PRO, que, por alguma razão, teve seus varistores fritos ao proteger o conjunto há alguns meses - esqueci de atualizar a postagem do projeto - e eu ainda não peguei para reparar...

Funcionamento do conjunto

Sinal de entrada >> Ajuste manual de ganho fase 1 + peak level >> pré-amplificador transparente/bypass >> Ajuste manual de ganho fase 2 + peak level >> sinal de saída. Este é o caminho do sinal desde a entrada, passando pelos ajustes manuais e automáticos até ser entregue ao final do estágio. Esse processo permite que o sinal original não sofra deformações ou sature a entrada dos demais elementos do conjunto de saída de sinal. Além de ser um grande aliado dos outros equipamentos do set, também protege ouvidos.

Uso e finalidade

Em gravações e mixagens, principalmente, o fator ganho é questão primária para um resultado final decente e agradável. Mas, em diversos equipamentos, não possuímos ajustes finos ou alertas que nos indiquem distorção/clip/overload. É nessas horas que sempre levo em consideração painéis completos e funcionais, por mais que me custe tempo de bancada e alguns dinheiros a mais; quando a gente precisa de um visual de fácil identificação é que a gente começa a considerar as escolhas...

Neste projeto tão especial e simples, consigo ajustar o sinal de entrada de forma individual com LEDs monitores de clip, e também posso compensar o PAN, se for preciso. Com o sinal já 'dentro' do PKL2v1, é aplicado o pré-amplificador transparente para compensar quaisquer perdas. Passado o pré, o sinal chega finalmente aos controles de saída, que possuem também os mesmos LEDs monitores de clip da entrada, mas aplicáveis ao sinal gerado pelo pré-amplificador transparente já atuado pelo potenciômetro. Complicou? Imagine que esse sinal possui três compensações, duas manuais e uma automática, de forma que o sinal de entrada é devidamente ajustado para que você ouça dentro de um nível adequado, sem distorções e com uma constante monitoria em duas fases: entrada e saída. O que 'sai' do PKL2v1 é um sinal constante, ajustável e controlado.

Mais uma vez foi adotado o gabinete de DVD-ROM, que possui um excelente espaço útil e perfil baixo, permitindo que todos os projetos sejam modulares e que possam formar um conjunto visualmente interessante. E também tem o fator blindagem, por ser completamente metálico e também muito bem construído.

Ah. E aquela ideiazinha de pintar os gabinetes do Projeto Labrador (esses montados em gabinete de DVD-ROM são todos catalogados assim) segue mais forte do que nunca. É muito provável que eu o faça dentro de algumas semanas...

Como não poderia deixar de existir, as fotos do projeto.

Painel frontal (azuis: saída / vermelhos: entrada) e os LEDs da
esquerda para direita: output peak level, power e input peak level

Outra coisa que pretendo adotar em breve são painéis impressos com as informações de uso. Até hoje, poucos foram os projetos que ganharam um painel informativo, sendo a maioria como o PKL2v1, sem qualquer informação para quem o vê. Por isso, sempre segui uma lógica visual ao montar os painéis, como nesse caso, da esquerda para a direita:

LED1 = Output Peak Level L | LED2 = Output Peak Level R | LEVEL A1 = Output L | LEVEL B1 = Output R 

Power LED 

LEVEL A2 = Input L | LEVEL B2 = Input R | LED1 = Input Peak Level L | LED2 = Input Peak Level R

Conector de força (220V) e os P10 IN/OUT

Os clássicos pezinhos comerciais da linha Labrador

De baixo para cima: HS-1875Mi, PKL2v1, ViAS e Home2Pro

Home studio (destaque: Behringer Q502USB)

Super LED verde do PKL2v1

Visão geral do PKL2v1

Fico devendo aquele vídeo demonstrativo de sempre. Até a próxima!

Log do projeto

27/11/2016 - Esquema elétrico definido, iniciando montagem do painel

10/12/2016 - Montagem e teste da fonte, acionamento dos LEDs frontais e dos circuitos monitores de sinal; fixação dos conectores traseiros e fiação blindada adicionada
11/12/2016 - Montagem do pré/bypass, ajustes de ganho e primeiros testes de audição; circuito afinado e compensado, filtros e linha configurados; equipamento segue para montagem em gabinete para testes finais
12/12/2016 - Montagem em gabinete, testes de audição e finalização de projeto; publicação em breve!


** 16/12/2016

E como promessa é dívida, aqui vai o vídeo demonstrativo bem na hora dos testes de aferição dos blocos.

Projeto Labrador - Mini Hi-End Mixer

Utilizando componentes discretos, acessíveis e fáceis de encontrar no mercado, o Mini Hi-End Mixer Labrador proporciona respostas de larga escala com toda qualidade que se é possível conseguir a partir de uma configuração prática e robusta

Para ilustrar melhor a finalidade deste projeto, retornemos alguns meses atrás na postagem onde falei sobre a configuração de um desktop que seria para produção musical. Bom, a máquina ficou um espetáculo mas como me mudei recentemente de uma casa (pequena) para um apartamento (menor ainda) optei por não trazer mais volumes e fiz uma troca com um amigo - aquele Jair, fornecedor de lixo eletrônico, lembra?! - numa câmera digital Fujifilm muito boa. Logo, a empreitada de montar o home studio foi naturalmente adiada e, somente agora, o fôlego começa a ser retomado. 

Mas voltando ao tópico e alguns anos no tempo para ilustrar melhor ainda a finalidade do projeto... 

Em meados de 2010, ainda morando em Itaguaí-RJ, comecei a gravar de forma grosseira e casual algumas músicas que já vinha compondo desde sempre. O resultado era razoável para quem pudesse saber como tudo aquilo estava sendo gravado. Daí entra o Léo na história - que na época era apenas um conhecido comum entre amigos - que ouviu aquele monte de hum, achou foda e quis saber mais. Nos encontramos duas ou três vezes na casa dele e enquanto eu prestava meus serviços técnicos em seu desktop - eu era técnico freelancer, depois técnico empresário; ele já gravava suas coisas também mas ainda não tinham dado a ele o mesmo valor que eu dei - a gente trocava ideias sobre música até que eu peguei o violão dele e toquei 'Fato Consumado'. Ele me pareceu espantado por isso e até hoje não sei o porquê. As semanas correram até que começamos a brincar lá em casa, voz e violão e baixo. Ele é o baixista mais criativo que já ouvi e para encurtar essa prosa que durou quase três anos entre dois discos gravados, muita história, equipamentos adquiridos em parceria, muitos DIY, uma banda formada e alguns shows importantes - como na minha despedida, que tocamos no Teatro Municipal da cidade; e alguns dias depois eu já estava morando aqui no Sul - isso sem falar nos fortes laços de amizade que criamos, eu - ou a música? - decidi que passava da hora de voltar a gravar. Depois que me mudei pro Sul compus algumas coisas muito interessantes mas não tive ainda meio$ para gravar. Criaram essa crise aí e tudo ficou mais difícil. Também tem o fato de que meus horários no trabalho novo são mais complicados para dedicar tempo para projetos paralelos. Depois de pesquisar o que seria mais barato e razoavelmente viável entre comprar uma mesa de som decente - em torno de R$ 450 - ou mandar vir pelos Correios uma mesa de som dos anos 90 que utilizamos bastante na banda - em torno de R$ 80 - optei por uma saída diferente: decidi criar a minha mesa de som. Opção louca que me encheu de ideias para conseguir um timbre que nenhuma mesa de R$ 450 me proporcionaria, e menos ainda a nossa mesa dos anos 90. Com essa premissa, nascia o Projeto Labrador.

Porque Labrador? 

Labradores são criaturas fantásticas: inteligentes, robustos, companheiros, naturalmente prestativos... basicamente por estas razões. E eu tenho um labrador caramelo de pouco mais de um ano chamado Cícero, para quem puder interessar. A ideia por trás do Projeto Labrador é fornecer o máximo de qualidade no áudio com recursos extras como saída para monitor, saída para fones de ouvido, três indicadores 'peak level', equalizador de três bandas no canal 1, canais 2 e 3 com equalização flat e um timbre exclusivo. Tentei encaixar no projeto o recurso de efeito externo (SEND/RETURN) mas o espaço interno e do painel foram fatores mais que determinantes para que eu desistisse da ideia. Simplesmente não haveria espaço para mais três potenciômetros e mais dois jacks P10. Em todo caso, saídas para fones e monitor são mais efetivas do que o efeito externo.

Características principais

• Um canal dedicado com equalizador de três bandas, peak level e controle de ganho
• Dois canais flat com ganho fixo
• Saída dedicada para monitor com peak level
• Saída dedicada para fones de ouvido
• Saídas independentes com controles de nível L + R e peak level
• Attenuator dedicado por canal com LEDs indicadores
• Utiliza qualquer fonte (de qualidade) que forneça pelo menos 350mA e tensões entre 9V e 12V (efetivamente, funcionaria entre 5V e 15V mas por questões de dissipação interna e da corrente dos LEDs, foi fixado um limite mais razoável)
• Baixíssimo nível de ruído, som presente e com profundidade
• Gabinete sólido e completamente blindado
• Conexões internas com cabos blindados e otimização total dos GND
• Potenciômetros lin e log de qualidade
• Esquema enxuto utilizando componentes baratos, discretos e eficientes
• Consumo extremamente baixo (poderia ser utilizado com pilhas e baterias)
• Tamanho reduzido tornando o projeto facilmente adaptável aos menores espaços

Fonte interna automática e eliminação de ruídos

Para minimizar os ruídos - irradiados ou não - algumas medidas preventivas foram adotadas. Em todas as tomadas +Vcc dos módulos pré-amplificadores e da própria entrada via jack P4 há desacoplamento com filtragem extra, nenhum cabo de energia se sobrepõe aos cabos de áudio e vice-versa; há total isolamento* entre os circuitos com barreiras físicas e lógicas, a fonte de energia é externa para reduzir quaisquer chances de ruídos; interconexão em massa de todos os pontos GND sem exceções, filtros contra cliques, chiados e ruídos em todos os jacks de entrada; filtragem coerente e utilização de circuitos clássicos de associação de resistores e capacitores para eliminar interferências e ruídos.

* fonte própria traz chave de isolamento de massas (terras, GND) entre a fonte e o mixer proporcionando total controle do acople e desacople quando em condições desfavoráveis de uso - essa fonte faz parte do esquema do projeto que não foi finalizado ao mesmo tempo que o mixer, mas nada impede que seja finalizada daqui algumas semanas...

O desenvolvimento do Projeto Labrador incluiu meios de reaproveitar fontes de sucata ou de aparelhos que são descartados rotineiramente como modem, roteador, switch e periféricos em geral. Todo o esquema funciona perfeitamente com tensões entre 9V e 12V com correntes mínimas de 350mA - tensões e correntes facilmente encontradas nessas fontes.

Ajustes e finalizações do projeto ocorreram em dois dias cansativos para conseguir um áudio final limpo, pesado, presente e maduro - algumas características dos melhores equipamentos já produzidos até hoje e que possuem mais de 30 anos de idade. A mesa de som dos anos 90 que falei anteriormente possui algumas dessas características e sem sombra de dúvidas pretendo restaurá-la um dia. Nem que seja somente restaurar por restaurar, terapeuticamente falando.

Attenuator

Três chaves com seus respectivos LEDs indicadores de ativação controlam a atenuação dos sinais nas entradas dos canais. Isso servirá, basicamente, quando se alterna a conexão entre fontes ativas e passivas, tornando a tomada de sinal coerente quando o controle de ganho não for suficientemente eficaz. Dessa forma, os sinais se manterão íntegros e sem deformações, o que é mais que desejável - e obviamente obrigatório - para produção musical.

Lixo eletrônico?

Sem dúvidas. Os mais atentos notarão que se trata de uma carcaça de CD-ROM. Para blindar a parte da frente do gabinete, que é naturalmente aberto para saída e entrada da bandeja, soldei uma tampa metálica que retirei da baia de um gabinete ATX. Fiz a mesma coisa na parte de trás, deixando espaço apenas para a conexão da fonte. A montagem é sólida, baseada em minúcias técnicas para eliminação de ruídos e para conferir boa resistência física. Com exceção dos potenciômetros, knobs e jacks P10, tudo é sucata - nova ou usada. O painel nem seria impresso, na verdade. Pretendia deixar 'no ferro' mesmo, para aparentar mais ainda com algo manual foi impresso e afixado mas não me convenceu, mesmo que tenha ficado bem legal. Logo, não hesitei em arrancar tudo e deixar 'no ferro', com cara de mau, focado em qualidade sonora e não em aparência. Assim como foi com o Vintage Pro II, o Projeto Labrador se destaca dos demais pelas características técnicas apuradas, foco na qualidade dos componentes e do projeto em si sem se preocupar tanto com a aparência física externa. Aqui entra a mesma pessoinha que me ajudou com este projeto e com este também: ela quem fez todo o painel do mixer de forma livre, conferindo todo um charme DIY pro aparelho. Então, sem mais delongas, algumas fotos do projeto.

Dia da furação do painel (com verba, ficaria
muito bom)

Painel montado (detalhe do canal 1 com eq)

Detalhe do attenuator (detalhe dos volumes do
monitor com peak e dos fones)

Painel traseiro com a chapa soldada, entrada para
fonte de alimentação e título do projeto

Conexão da fonte

Attenuator ativado nos três canais (LEDs indicadores)

Testes finais do projeto (sensacional!)

Como ficou a lateral? Assim.

Resultados excepcionais para custo baixíssimo

Log do projeto

02/11/2015 - Esquema elétrico definido
03/11/2015 - Iniciado planejamento do painel, características de timbre e auxiliares; em estudo indicadores visuais, suporte para monitor, fones de ouvido, efeito externo e balanceamento
15/11/2015 - Características definidas, aquisição de componentes críticos que estavam em falta e marcação do gabinete para furação e início da montagem
15/11/2015 - Gabinete furado e todas as funções foram definidas; silk do painel sendo gerado e montagem dos circuitos será iniciada
17/11/2015 - Esquema elétrico atualizado; fonte com design robusto e confiável com filtros AC/DC concluída; será iniciada a regulagem e distribuição das tensões para os circuitos dos pré-amplificadores
20/11/2015 - Iniciada a montagem dos pré-amplificadores, seleção dos LEDs indicadores, disposição dos componentes internamente e criação da arte do painel; ainda não definido o aspecto final do gabinete, mas provavelmente terá uma cara vintage =]
21/11/2015 - Boa parte do dia dedicada ao projeto rendeu toda a parte de pré-amplificação, equalizador, botões e indicadores LED; próximas etapas é conferir tudo, ligar os pontos +Vcc e fazer as primeiras audições e testes finais
22/11/2015 - Primeiros testes efetuados com rendimento muito próximo ao esperado; alguns ajustes já foram feitos para obter o melhor sinal possível (testes com violão elétrico e microfones) com a maior qualidade que conseguir tirar do circuito; painel afixado, LEDs definidos e já montados; falta finalizar a alimentação, fixar o botão POWER e ajustar alguns detalhes do painel para concluir o projeto
25/11/2015 - Finalização do projeto com fechamento do gabinete, medições finais de ruído aparente/cortes/consumo e outras coisas importantes para mim; esquema elétrico atualizado para arquivo pessoal;
26/11/2015 - Projeto Labrador publicado!