Sommatore passivo

Ciao a tutti,
sono nuovissimo nel forum ma ho più volte seguito vari topic che mi hanno aiuto in non poche occasioni.
Vengo al dunque,

Sto lavorando ad un piccolissimo sommatore audio passivo, che dovrebbe sommare appunto un ingresso stereo ed uno mono, su un'unica uscita cuffie stereo. I segnali di ingresso provengono da dispositivi con un'impedenza di uscita fra gli 8 e i 32 ohm. Il segnale mono deve finire su entrambi L e R OUT cercando di compromettere il meno possibile la stereofonia, per quanto per forza di cose ci sarà crosstalk. Per di più, a causa del segnale particolarmente debole del dispositivo mono, l'obbiettivo resta quello di attenuare assolutamente il meno possibile (nei limiti, per l'appunto, del possibile).

Le mie competenze di elettronica sono piuttosto basilari. In rete ho trovato vari spunti e schemi che ho adattato alle mie esigenze. Al momento sto lavorando ad un semplice circuito di somma passiva con un resistore in serie su ogni ingresso (cercherò il prima possibile di caricare schema elettrico). Per far sì che i segnali si attenuino il meno possibile sono arrivato a poggiare resistori dal valore di soli 47 ohm su ogni ingresso, ma mi sembra davvero troppo poco e temo di andare a sforzare troppo la circuiteria dei due dispositivi che intendo sommare.
In alcuni schemi trovati online ho visto che qualcuno utilizza un piccolo condensatore in serie all'ingresso, prima ancora del resistore. In cosa agevolerebbe (perdonate l'ignoranza)?
Ho poi visto circuiti con op-amp che però richiedono un'alimentazione, e il mio obiettivo principale è quello di ridurre al minimo le dimensioni (sacrificando ovviamente un pò di prestazioni), e di non utilizzare alcuna alimentazione esterna. Se non sbaglio mi ero imbattuto anche in una discussione in cui @valterneri dava preziosi suggerimenti ad un utente che stava lavorando su qualcosa di simile.

Insomma, grazie in anticipo a chi vorrà e potrà aiutarmi!

è un problema nuovo, non so in rete, ma qui non ricordo 

di solito da due si vuole ottenere tre:



nel tuo caso da tre devi ottenere due:



come vedi i sommatori sono due, e i problemi di calcolo dei resistori sono differenti

un passo indietro:
un circuito così potrebbe servire ad un musicista che riceve il mix dal fonico,
ma che ha bisogno di sentir meglio se stesso, e allo stereo ci somma il proprio strumento ...
in un caso così ti consiglierei di non costruire nulla, ma di trovare un qualcosa di professionale
che svolga la stessa funzione, in modo migliore e più sicuro

in tutti gli altri casi di vita privata è divertente costruire (spesso "accroccare")
e si può fare

Riepilogo i dati, ma ne manca uno:
- i due segnali provengono da uscite a bassa impedenza per cuffia 
- il segnale mono è più debole di quello stereo
- lo stereo in uscita deve pilotare una cuffia

il dato mancante è questo: che impedenza ha la cuffia che verrà usata?

Però ho una curiosità (perplessità):
perché il segnale mono arriva da un'uscita singola e non è bicanale?
e perché è debole? le uscite cuffie di solito sono regolabili.

Ancora un dato utile:
il segnale stereo in arrivo, invece, è abbondante o è giusto giusto quanto serve?
questo perché andrà inevitabilmente attenuato,
quindi, per lui, c'è spazio per abbastanza attenuazione o per poca?

Grazie mille intanto della risposta!
Il riepilogo delle info che hai fatto è corretto. Provo a darti qualche informazione aggiuntiva.

Dal segnale stereo ho margine di guadagno (non molto, ma un po’ di margine c’è). Dal segnale mono, come ti dicevo, margine non c’è. O meglio, per completezza di informazioni, il segnale mono proviene da un dispositivo variabile nel tempo, ma che potrà avere un livello di uscita anche molto basso (come in questo caso di partenza). Qualora si dovesse avere un segnale maggiore, potrò sempre andare ad intervenire sul controllo del dispositivo stesso, o addirittura aggiungere un pot per controllare ulteriormente il volume, ma avevo volutamente tralasciato questo aspetto per iniziare a imbastire una discussione sulla progettualità generale del circuito.
Per quanto riguarda invece il perché il segnale mono è mono. Purtroppo è cosi e basta, proviene da un singolo TS. Quello che potrei fare sarebbe modificare il connettore con un TRS e saldare lo stesso segnale su TIP e RING, ma ai fini pratici non cambierebbe nulla rispetto a portare nel sommatore un semplice TS e ‘splittare’ il segnale al suo interno, o sbaglio?

Spero di essere riuscito a spiegarmi in mono decente. Grazie ancora!


EDIT: Ah, l’impedenza delle cuffie utilizzate! Avevo intenzionalmente trascurato l’informazione, per quanto essenziale, perché le cuffie stesse posso variare (e quindi l’impedenza). Intanto lavorerei pensando a delle cuffie da 70ohm, per quanto vorrei si possa ottenere un risultato decente anche con cuffie a più bassa o più alta impedenza. Lo so, è tutto un compromesso, ma tant’è!

il circuito di base è semplicissimo, e forse è uguale a quello che già immaginavi



ora il problema è l'assegnare i valori ai resistori che ovviamente a due a due saranno uguali,
ma non saranno tutti uguali, perché i due orizzontali oltre a fare da mix devono anche ripareggiare i livelli,
cioè dovranno abbassare L e R per portarli al livello del segnale mono,
dato che ovviamente non si può fare viceversa


prima però ti spiego tre cose che non sai:

1) i condensatori si usano per "estrarre" il segnale musicale quando nello stesso filo
ci scorre anche la corrente continua,
ma nelle uscite linea o cuffia la CC non c'è mai, quindi i condensatori non servono mai
(sono gli ingressi microfonici che hanno questo problema)

2) l'impedenza di uscita di un pre cuffia da 32 Ohm non è 32 Ohm,
ti spiego con un esempio:
gli amplificatori con impedenza d'uscita 4 o 8 Ohm
hanno in realtà impedenze d'uscita bassissime, nell'ordine di 0,2 - 0,02 Ohm,
4 o 8 Ohm non è la loro impedenza, ma il carico minimo applicabile, che è tutt'altra cosa

per combattere la diafonia che trasformerà lo stereo in un po' meno stereo
occorrerebbe conoscere la vera impedenza d'uscita del circuito del segnale mono,
ma purtroppo non la sappiamo e ce la dobbiamo immaginare

tanto hai già capito che gli adattatori passivi sono una coperta corta,
la tiri di qua e ti scopri di là 


3) potenziometri adattatori di livello: divorano potenza verso massa
e purtroppo quindi non si possono usare quando si hanno già problemi di livello,
i resistori variabili si ...... ma peggiorano la diafonia    (per motivi circuitali, non qualitativi)


Bene! e i valori dei resistori quali saranno?
non è possibile calcolarli teoricamente, perché saranno un compromesso,
faccio alcune prove in laboratorio e ti dico ... a presto!



Ovviamente un qualunque micro-mixer risolverebbe bene il problema,
ma è un po' scomodo,
di pre cuffia portatili piccoli e professionali con la funzione mix non ne ho trovati
(quelli che sono "STEREO/MONO/MIX" miscelano mono con mono)
di più grossotti e costosi invece ce ne sono

Che dire, intanto un grande grazie!

Sì, il circuito è esattamente quello che ho fatto io. In più ho provato ad aggiungere un trimmer logaritmico a 10k appena prima del nodo da cui partono le resistenze del mono. Per i volori dei resistori, gli ultimi test li avevo fatti con 100 ohm ciascuna sul segnale stereo e appena 10 ohm ciascuna per il mono. La stereofonia ovviamente era compromessa ma non del tutto.
Insomma, a funzionare funziona pure… ma dal basso delle mie scarse conoscenze mi chiedo se un’impedenza così bassa possa fare qualche danno ai dispositivi.

E grazie ancora anche per gli spunti che approfondirò senz’altro!

Di dispositivi già pronti, piccoli e senza alimentazione esterna, purtroppo non ce ne sono (o almeno, dopo approfondite e lunghissime ricerche non ho trovato nulla)

"100 Ohm sullo stereo e 10 Ohm sul mono"

quando c'è molta differenza tra i due resistori aumenta la diafonia
e per questo inizierei con 22 Ohm sul mono, non meno

non ci sarà mai alcun problema di sovraccarico, non preoccupartene,
il carico è sempre la cuffia da 70 Ohm + i resistori in serie,
per lo stereo è 100 + 22//70 = 118
per il mono è (22 + 70//100)/2 = 32 minimo (perché 100 salirà)

il trimmer da 10K sul mono, no! è controproducente,
aumenta la diafonia e aumenta la necessità di diminuire lo stereo

sullo stereo inizierei con i 100 che avevi messo

se per equilibrarlo al mono devi salire oltre i 120
occorre trovare un altro sistema di attenuazione con altri due resistori verso massa
e due di preattenuazione (un attenuatore a T)

non puoi in alcun caso inserire regolatori di volume sul mono,
il mono va regolato dalla fonte, o accettato così com'è

Perfetto, grazie. Non ho alcun modo di attenuare (anche per pochi step) il segnale mono all’occorrenza? Ad esempio con un piccolo deviatore a 3 posizioni che porta il segnale a 3 resistitori diversi (che poi in realtà sono 6)? Non mi serve un potenziometro. Una sorta di switch pad a 0/-6/-12 (valori casuali) basta e avanza. O dico castronerie?

Si, sicuramente si.
Stabilito e provato che il circuito che pensiamo funziona
poi è possibile variarlo nel modo più comodo e semplice possibile.

Il primo prototipo lo farei del tutto sperimentale,
senza né estetica né affidabilità, praticamente in aria,
poi quello giusto con scatolina e varianti.

Assolutamente d’accordo! Provo quanto prima con 20ohm di resistenza sul mono (per ora mi ritrovo solo qualche resistenza da 10 che posso mettere in serie). Grazie ancora

Allora, ho fatto dei primi test. Con i resistori da 22 ohm su i due segnali mono il segnale è sufficientemente buono. Ipotizzando di inserire un 'pad' prima dello sdoppio del mono, mi sembra che aggiungendo un resistore fino a 330 ohm non accada nulla di udibile sullo stereo in termini di diafonia. Già così penso potrebbe andare.

Se proprio volessimo ulteriormente complicarci la vita, ma giusto così, pour parler, c'è ancora una cosa che mi piacerebbe implementare, sempre su sto benedetto mono. Trattandosi di un segnale di comunicazione, ogni volta che il push to talk viene attivato si avverte un fastidioso transiente (tipo un bump) in apertura e chiusura della comunicazione. Il volume di per sè della comunicazione sarebbe anche giusto, ma il transiente è molto potente e fastidioso. C'è modo di controllare questo bump, magari con un piccolo condensatore, per ''comprimerlo'' a un volume ragionevole?

il resistore variabile per adattare il livello del mono
messo così?



sarebbe molto meglio metterne due così:
(un doppio variabile)



nel secondo modo si hanno due vantaggi notevoli:
1) man mano che si attenua il mono si ha anche una diminuzione della diafonia,
più lo si attenua e più la diafonia diminuisce
2) man mano che si attenua il mono si fa crescere di un poco lo stereo,
una specie di lieve dissolvenza

il motivo è semplice:
il punto di biforcazione è il nodo di minor impedenza del circuito,
questo per merito dell'impedenza interna del pre mono,
più lo si allontana da M e più questo nodo perde efficacia nel combattere la diafonia,
i due rami diventano quasi flottanti, anziché ancorati all'impedenza di uscita di M

il motivo per il quale lo stereo leggermente cresce coll'aumentare dei resistori obliqui
è semplice: perché perde efficacia il partitore tra R orizzontale e R obliqua

il problema dei krak è risolvibile solo alla fonte, dentro questo circuitino no.

Appena riscontrato breadbord alla mano. Speravo di ridurre il numero di componenti, ma che saranno mai un paio di resistore in più!
Per i valori dei resistori ci sono indicazioni di sorta, o sono più o meno libero di attenuare quanto mi serve?

col secondo schema sei completamente libero,
aumentare i resistori obliqui non fa che bene, potresti anche esagerare
per tenere il mono basso
e quando arriva lo scrocchio della comunicazione lo alzi,
così hai risolto anche il problema del rumore di commutazione

però attenzione:
più i potenziometri sono alti, più sono delicati se ci scorre troppa corrente
quando sono quasi del tutto chiusi (cioè con pochi Ohm),
direi che 1000 Ohm è il limite, ma 470 o 220 forse è meglio (se si trovano)
ma tutto è sperimentale e solo te puoi decidere, oltre allo schema base

se vuoi attenuare anche lo stereo si procede in un altro modo
cioè, non si aumenta il resistore orizzontale, ma si crea un T.

E allora direi che ci siamo. Ultimissimo chiarimento per l’uso del resistore variabile. Posso usare un semplice trimmer/pot senza saldare a massa il terzo piedino? Oppure conviene uno switch DP3T che mi porti su resistori fissi così da non avere il problema che avrei con il pot tutto chiuso?

il terzo piede lo puoi saldare assieme al centrale variabile,
non cambia nulla però mi piace di più

se dei due piedi esterni usi o l'uno o l'altro
puoi scegliere se attenuare o amplificare in senso orario o antiorario

il potenziometro non va mai a zero,
perché i 22 Ohm è come se facessero parte di lui (ovvero limitano la corrente)

se in media il potenziometro lo terrai sempre abbastanza attivo
potrai aumentare il resistore obliquo
(tra aumentarlo e lasciarlo com'è non cambia nulla per qualità o diafonia,
cambia solo che potrai avere più escursione verso il meno, se mai fosse necessario)

se avrai invece troppa escursione verso il meno
significa semplicemente che il potenziometro è troppo ampio

Capitolo a parte:
data la presenza di resistori tra pilota e cuffia,
se la cuffia è un po' scura, aggiungendo due condensatori in parallelo ai resistori
potresti equalizzarla

Grazie ancora! È stato un piacevole e assai utile scambio!