Petit mixeur audio: une conception polyvalente et modulable

Les mixeurs audio commerciaux sont largement disponibles. Cette conception propose une alternative modulable en séparant le système en étapes distinctes. Chaque module peut également être réutilisé dans d'autres projets.

Deux Versions

La première version de ce projet a été réalisée avec des potentiomètres de la série Alps RK09 et ne comportait que deux circuits imprimés. Le premier accueillait les commandes de niveau et de panoramique. Le second gérait le mixage et le volume principal. Cette première version, équipée d’une entrée micro et de deux entrées ligne, a été utilisée pour le monitoring de mon mixeur de terrain dans le cadre d’un projet de boîtier DI pour smartphone .

La seconde version du mixeur audio a été réalisée avec des potentiomètres de la série Bourns PTV111 et adaptée suite à un retour d’un lecteur du Labs concernant l’influence négative du contrôle de panoramique sur le réglage de niveau. En insérant un amplificateur opérationnel tamponné entre ces deux potentiomètres, le problème a été résolu. Ainsi, au lieu d’un simple NE5534, j’ai ajouté un étage de préamplification à l’entrée, en adoptant le NE5532 de Texas Instruments, un amplificateur opérationnel double à faible bruit.

Cette nouvelle version du petit mixeur audio se compose de trois cartes, comme illustré à la Figure 1:

• Entrée
• Niveau & Panoramique
• Mixage & Volume principal

Schéma électrique

Le schéma électrique est présenté à la Figure 2. Bien que j’aie commencé le préamplificateur avec une prise NJ5FD-V, je suis rapidement passé au modèle NRJ6HF en raison de sa taille, de sa disponibilité et de son prix. J’ai utilisé la broche TN afin que, en l’absence de signal, l’entrée soit mise à la masse.

J’ai ajouté un petit filtre d’entrée LC composé d’une perle de ferrite (ou d’un VK200) et d’un condensateur X7R de 100 pF. Le condensateur CIN (22 µF) élimine toute composante continue. Le marquage sérigraphique du circuit imprimé Entrée/Préampli est illustré à la Figure 3.

R_IN (22 kΩ) définit l’impédance d’entrée. Vous pouvez adapter sa valeur en fonction de vos sources. Le gain de OP1A se calcule selon la formule 20 log (1 + R_CR/R_FT) soit ici 10 dB. Par exemple, pour obtenir un gain de 30 dB, vous pouvez utiliser RFT = 1 kΩ et RCR = 47 kΩ afin de réaliser un préamplificateur pour instrument. Dans ce cas, R_IN can go up to 100 kΩ or more (see instrument characteristics) and C_IN can go down to 1 µF.

La sortie du préamplificateur OP1A est reliée au potentiomètre de NIVEAU  P1 (A), situé sur la carte Niveau & Panoramique, illustrée à la Figure 4. Depuis le curseur de P1 (B), le signal est dirigé vers OP1B, qui fonctionne comme un suiveur de tension (gain unitaire), afin d’éviter toute influence sur le niveau lors du réglage du potentiomètre de PAN . Cependant, ce tampon reste optionnel et peut être remplacé par un cavalier (B-C) placé sous le circuit imprimé du potentiomètre.

R1 to R4 and P2 constitute the pan potentiometer’s circuitry. When the cursor is on the right, R1 is grounded, thus putting the left channel at 0 V potential via R3. When the cursor is on the left, R2 is grounded, thus putting the right channel at 0 V potential via R4. In the mid-position, there is a balance of the left and right signals. In this central position of the PAN pot, the signal is attenuated by 10 dB since R1 (10 kΩ) and half of the potentiometer (5 kΩ) constitutes an attenuator whose formula is: 20 log (10 k + 5 k) / 5 k = 20 log 3. The same applies to the calculation with R3. No problem because the preamp provides a gain of 10 dB and the pan pot a loss of 10 dB: we thus connect to the L&R bus at 0 dB.

Chaque module d’entrée est découplé par des condensateurs de 100 nF. Les résistances R de 22 Ω peuvent servir de shunt pour mesurer le courant dans chaque branche de l’amplificateur opérationnel et s’ouvrent en cas de court-circuit.

Le module d’entrée peut être reproduit N fois, selon le nombre d’entrées souhaité. Dans mon cas, les espacements sont de 20,32 mm entre les canaux mais aussi entre les potentiomètres LEVEL et PAN . Étrange ? Non, nous sommes ici sur un pas impérial (8 × 2,54 mm). Je réalise toujours mon plan de perçage avec mon logiciel de conception de circuits imprimés afin de garantir une parfaite correspondance.

Étape finale

Ensuite, OP2A et OP2B sont montés en configuration sommation inverseuse, avec un gain calculé selon : 20 log R5/R3, ainsi que 20 log R6/R4. Le signal est ensuite traité par la carte Mixage & Volume principal (Figure 5) comportant le potentiomètre MASTER stéréo, suivi de l’étage final, qui fournit un gain de 10 dB (20 log R9/R7 et 20 log R10/R8). Cela permet d’obtenir un niveau de sortie de 0 dB avec la commande Master réglée à 70 % de sa course, et de pouvoir augmenter le niveau de sortie si nécessaire, notamment en cas de signaux d’entrée atténués.

En sortie, un amplificateur pour casque ou d’autres modules peuvent être raccordés. J’ai également prévu une petite prise jack 3,5 mm (L & R OUT) qui peut être reliée à la nouvelle génération de Porta-Recorder. Vous remarquerez R13 et R14, deux résistances de 600 Ω placées en série avec ce connecteur. Leur rôle est d’éviter de surcharger le NE5532 en cas de connexion erronée d’un casque (souvent de 32 Ω ou moins, de nos jours). Ces résistances auront peu ou pas d’effet sur le signal d’une entrée aval de 10 à 22 kΩ. Des connecteurs RCA (cinch) peuvent également être envisagés pour cette sortie. R11 et R12 sont des résistances de tirage à la masse (pull-down) destinées à éviter toute accumulation de tension au niveau des condensateurs de séparation DC C3 et C4.

Les trois bornes A, B et C du module de préamplification seront câblées avec leurs homologues sur la carte Niveau & Panoramique. Trois cartes que l’on peut avantageusement disposer dans un boîtier métallique, de préférence. Dans mon cas, j’ai utilisé un boîtier Hammond 1590DFL (188 × 120 × 56 mm).

La séparation des fonctions Préampli, Niveau & Panoramique, Mixage & Volume principal me permet de faire évoluer mes propres créations. Augmenter le nombre d’entrées ne pose donc aucun problème. J’ajoute également une entrée auxiliaire stéréo optionnelle sur jack 3,5 mm. Deux résistances de sommation (22 kΩ) relient le bus L&R. Il est facile de câbler directement ce connecteur. Très pratique pour ajouter des sources telles qu’une radio portable, un PC, une tablette, etc. Le volume peut être réglé directement sur ces appareils.

Autres considérations

La phase du signal de sortie est identique à celle des signaux d’entrée, car l’étage de préamplification utilise des amplificateurs opérationnels non inverseurs, et la sommation repose sur deux circuits inverseurs qui se compensent. Le NE5532 est une référence incontournable en audio, mais il existe de nombreux amplificateurs opérationnels compatibles qui peuvent être utilisés dans ce projet. Je teste souvent mes circuits avec des TL072 et, si le résultat est satisfaisant, je passe ensuite au NE5532. En vous appuyant sur ces schémas, vous pouvez intégrer les potentiomètres de votre choix. Pour en savoir plus, consultez des ouvrages tels que le National Semiconductors Audio Handbook ou Small Signal Audio Design de Douglas Self, présenté dans la rubrique Produit associé de cet article.

Laissez libre cours à votre imagination pour le plaisir de l’écoute !

Des questions sur le petit mixeur audio?

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Note de la rédaction : Cet article (240262-04) est paru dans le numéro spécial Elektor Circuit Special 2025.