Idzie sygnał przez konsoletę - diagramy i schematy blokowe konsolet

Mnie interesuje nie to, co w środku, a to, co jest na wierzchu, bo tym się posługuję w swojej pracy – potencjometrami, tłumikami, przyciskami, wskaźnikami, itd. Po co więc mam sobie zawracać głowę jakimiś schematami, diagramami itp.?

W takim razie inaczej. Czy wybierając się z jednego miejsca do drugiego bierzecie do ręki mapę, żeby zobaczyć jaką drogą jechać, aby dotrzeć najszybciej lub też najwygodniej? No, może obecnie, w dobie nawigacji satelitarnych, nie jest to już tak nagminne, ale parę lat temu chyba nikt przy zdrowych zmysłach nie wybierał się w nieznaną sobie trasę w ciemno, bez uprzednich „konsultacji” z mapą. Ale nawet obecnie bez mapy może być ciężko, jeśli np. wybierzemy się na wędrówkę po górach (ktoś jeszcze chodzi po górach??).

Wracając więc do tematu, schemat blokowy konsolety lub diagram przepływu sygnału przez poszczególne bloki funkcyjne miksera jest jak owa mapa (bo na „nawigację satelitarną” w tym temacie, póki co, liczyć nie możemy), która pozwala zrozumieć, jak w rzeczywistości działa nasza konsoleta, a wiedza ta z kolei pozwoli na optymalne wykorzystanie jej możliwości, bez konieczności zdawania się na metodę prób i błędów (bo, jak wiadomo, błędy mogą być nie tylko nieprzyjemne, ale – co gorsza – kosztowne).

KANAŁ WEJŚCIOWY

Żeby nie poruszać się od razu na zbyt głębokich i szerokich wodach, zajmiemy się w tym artykule chyba najistotniejszym fragmentem konsolety, gdzie dokonujemy najwięcej operacji – monofonicznym kanałem wejściowym. Oczywiście mowa będzie o konsoletach analogowych, bo z „cyfrakami” to już trochę inna „bajka”, bowiem tam w zasadzie większość obróbki dokonywana jest w jednym miejscu, tj. w procesorze.

Układ standardowego monofonicznego kanału wejściowego w konsolecie analogowej jest, mam nadzieję, wszystkim dobrze znany. Jest on bowiem bardzo podobny we wszystkich mikserach – może być tylko mniej lub bardziej rozbudowany, dysponując mniejszą lub większą liczbą bloków funkcyjnych i manipulatorów. I choć układ tychże manipulatorów (potencjometrów i przycisków) jest w dużej mierze bardzo zbliżony do rzeczywistej ścieżki sygnału (łatwiej jest bowiem zaprojektować płytkę PCB, w której kolejność zamontowanych elementów odpowiada kolejności przepływania przez nie sygnału, niż takiej, w której trzeba by kilkakrotnie krążyć z sygnałem tam i z powrotem), to jednak głównym powodem takiej, a nie innej konfiguracji układu potencjometrów i przycisków jest wygoda użytkowania. Na górze bowiem, a więc tam, gdzie trzeba sięgnąć najdalej, znajdują się bloki funkcyjne i manipulatory typu „ustaw i zapomnij”, czyli załączanie napięcia Phantom, filtru górnoprzepustowego czy odwracania polaryzacji sygnału, a także regulator czułości, którego w zasadzie intensywnie używa się podczas próby, a potem już tylko sporadycznie (jeśli na początku ustawimy go prawidłowo). Dalej blok, który również nie powinien nam zbyt często zaprzątać głowy podczas samego koncertu (znów – ustawiamy na próbie i powinno być „pozamiatane”), tj. korekcja barwy. Następnie kolej na wysyłki AUX, kręcenie którymi może już nam się częściej przytrafić, nie tylko w fazie konfiguracji i ustawiania brzmienia. I w końcu, na samym dole, czyli pod ręką, dochodzimy do tłumika kanału, którym będziemy posługiwać się najczęściej, a więc do którego dostęp powinien być najłatwiejszy. Podobnie z przyciskiem PFL czy SOLO oraz MUTE.

Jak natomiast wygląda to z elektrycznego punktu widzenia, tj. które bloki są na początku ścieżki sygnału, które w środku, a które na „wylocie”?

PRZYKŁAD 1

Spójrzmy na ilustrację 1 – schemat blokowy stosunkowo prostej konsolety analogowej. Poruszać się będziemy od lewej do prawej i od góry do dołu. Na początku musimy sygnał wprowadzić do kanału i już na „dzień dobry” możemy zauważyć, iż konsoleta oferuje dwa wejścia – jedno mikrofonowe XLR (jak wynika z rysunku), a drugie liniowe jack 1”. W przypadku tego pierwszego mamy możliwość podania załączanego osobnym przyciskiem zasilania Phantom o wartości +48 V, przy czym – o czym również informuje nas schemat – jest ono załączane globalnie dla wszystkich wejść; nie mamy możliwości załączania tego napięcia dla każdego z wejść oddzielnie. Nie jest to wszak wielki problem, gdyż nawet jeśli mamy napięcie fantomowe podane na wszystkie wejścia, a tylko do części z nich podłączone są mikrofony pojemnościowe takowego napięcia wymagające, to w sytuacji, gdy do pozostałych gniazd podłączymy symetrycznie „zwykłe” mikrofony dynamiczne nic złego im się nie stanie.

Ilustracja 1. Schemat blokowy monofonicznego kanału wejściowego konsolety z Przykładu 1…

Kolejny blok to przedwzmacniacz z regulacją czułości, przy czym znów widzimy, że rozwiązanie regulacji czułości sygnału jest wykonane niejako dwuetapowo. Sygnały mikrofonowe, a więc z definicji o niskim poziomie, są wzmacniane w pierwszym stopniu preampu, a następnie przechodzą przez drugi stopień – obydwa o regulowanym wzmocnieniu/ tłumieniu. Jeśli sygnał podany jest na jackowe wejście liniowe, omija pierwszy stopień, przechodząc tylko przez drugi, gdzie również można regulować jego wzmocnienie/tłumienie (skądinąd wiadomo, że w zakresie od -10 do +26 dBu, podczas gdy sygnał podany na wejście XLR można regulować w zakresie od -6 do +63 dBu – patrz ilustracja 2). Schemat pokazuje nam również, iż wetknięcie wtyku jack do gniazda sygnału liniowego zwiera sygnał, który z pierwszego stopnia, a więc z gniazda XLR, podawany jest za pośrednictwem gniazda jack na drugi stopień przedwzmacniacza. Stąd możemy wysnuć słuszny wniosek, iż nawet jeśli do obu gniazd – XLR-owego i jackowego – podłączymy różne sygnały, to „dalej” przejdzie i tak tylko sygnał z wejścia liniowego, a ten z mikrofonowego zostanie rozwarty. Można więc powiedzieć, że wejście liniowe jest w tym mikserze wejściem priorytetowym.

Ilustracja 2. … i rzeczywisty wygląd tegoż kanału.

Uważny Czytelnik zauważy, że prezentowany mikser nie ma załączanego tzw. PAD-a, czyli tłumienia sygnału, przeważnie o 20 dB. No tak, ale skoro jest osobne wejście mikrofonowe wysokiej czułości i liniowe dla mocniejszych sygnałów, to czy będzie nam on potrzebny? Kluczem do odpowiedzi na to pytanie jest sposób podawania napięcia Phantom – tylko na wejście XLR-owe, które jednak może przyjąć maksymalnie sygnał o poziomie +17 dBu, aby nie przesterować preampu, podczas gdy sygnał na wejściu liniowym będzie cały czas poniżej progu przesterowania, jeśli nie przekroczy 30 dBu (to z kolei wiemy po lekturze instrukcji). Jeśli więc na wejściu mikrofonowym pojawi się sygnał, dajmy na to o poziomie +20 dBu, to o 3 dB przekroczy on próg przesteru. Ktoś zapyta, ale skąd tak duży sygnał na wejściu mikrofonowym? Przecież jeśli będziemy mieć sygnał liniowy, wystarczy podłączyć go nie do gniazda XLR, ale jackowego, i po sprawie. Teoretycznie tak, ale problem wraca do nas, jak bumerang, jeśli chcemy użyć aktywnego D.I.-boxa, zasilanego napięciem fantomowym z konsolety. Jak pamiętamy, napięcie to jest podawane TYLKO na gniazda XLR, a więc odpada możliwość podłączenia takiego urządzenia do gniazda jackowego, które „zdzierży” wysoki poziom sygnału wejściowego, np. z klawisza lub sekwencera. Już na tym przykładzie widzimy więc, jak uważne, i ze zrozumieniem, analizowanie schematu blokowego pomaga w zrozumieniu mocnych i słabych stron danego urządzenia.

Wróćmy jednak na naszą „ścieżkę wojenną”. Za preampem mamy załączany filtr górnoprzepustowy o częstotliwości granicznej 100 Hz, którego załączanie – jak widzimy na schemacie – polega po prostu na jego fizycznym obejściu (zwarciu). Do czegoś może przydać nam się ta informacja? Ano np. do tego, że gdyby coś „niedobrego” stało się z blokiem filtra, tzn. coś tam uległo by uszkodzeniu, wyłączając go dedykowanym przyciskiem pozbywamy się go z toru audio, a więc nie powinien już nam bruździć w żaden sposób.

Kolejny etap wędrówki kończy się… wyjściem insertowym, które jednak w przypadku jego nieużywania podaje sygnał dalej bez żadnych „zanieczyszczeń”. Jeśli natomiast w gniazdo opisane jako „insert” wetkniemy nawet monofonicznego jacka (żeby skorzystać z możliwości zainsertowania owego kanału musimy dysponować jackiem stereo), spowodujemy rozwarcie ścieżki sygnałowej, a więc brak sygnału na „prawdziwym” wyjściu z kanału. Widzimy też, że „pobranie” sygnału z wyjścia insertowego ma miejsce jeszcze przed korekcją barwy, ale już po filtrze górnoprzepustowym.

Dalej napotykamy korektor barwy, o którym powiedzieć możemy tylko tyle, że jest trzypunktowy, z parametrycznym środkiem (ale z filtrem o stałej dobroci), i że nigdzie nie widać żadnego jego obejścia, a więc nie ma możliwości jego wyłączenia.

W kolejnym kroku sygnał nam się rozgałęzia, a więc zaczniemy od góry. Pierwsza gałąź to tylko wyprowadzenie sygnału na sygnalizację przesterowania – znów możemy zauważyć, że pomimo prawidłowego ustawienia „gaina” dioda przesteru mimo wszystko może świecić, a to w sytuacji, jeśli na korektorze podbijemy sygnał na tyle, że jego sumaryczny poziom przekroczy granice przesterowania.

Druga gałąź to załączana dedykowanym przyciskiem wysyłka sygnału na szynę PFL, dzięki czemu możemy podglądać poziom sygnału danego kanału na wskaźnikach, podsłuchać go na słuchawkach oraz wysłać go na wyjście dodatkowe ALT (Alternate), pozwalające np. na podłączenie dodatkowych monitorów (jeśli odpowiednio je skonfigurujemy). Tego wszystkiego możemy dowiedzieć się studiując dalszą część schematu, którą my dziś sobie podarujemy. Oczywiście syg nał ten, jak schemat i sama nazwa wskazuje (PFL – Pre Fader Listen), jest niezależny od ustawienia tłumika kanałowego, bowiem pobierany jest jeszcze przed nim.

Trzecia gałąź, która dalej znów się będzie rozgałęziać, na „dzień dobry” ma zainstalowany przycisk „mute”, tj. wyciszania, który tak naprawdę fizycznie rozwiera ścieżkę sygnałową. Dalej sygnał dociera do tłumika, a po nim mamy jeszcze regulację panoramy (a więc kolejność jest odwrotna, niż sugerowałoby to położenie regulatorów w kanale konsolety). Przed tłumikiem sygnał jest jeszcze przesyłany na dwa wyjścia AUX (AUX1 i AUX2), zaś po tłumiku na kolejne AUXy (AUX3 i AUX4), przy czym AUX3 można skonfigurować też jako „Pre”, a więc przed tłumikiem. Nie można jednak tego dokonać w prosty sposób, przyciskając jakiś wyprowadzony na wierzch przycisk, ale za pomocą jumpera na płycie wewnętrznej konsolety. Tak więc zabieg ten wykonuje się raczej „na zawsze”, a przynajmniej „na dłużej”, w przeciwieństwie do konsolet, które dostęp do takiej funkcji mają natychmiastowy poprzez wspomniany przycisk lub przyciski na panelu manipulacyjnym miksera.

I to w zasadzie koniec naszej wędrówki po kanale wejściowym konsolety z przykładu 1. Jak widać, może nam on wiele powiedzieć o samym przepływie sygnału oraz o funkcjonalności stołu – wiemy już np., że przycisk mute wycisza sygnał nie tylko na wyjściu głównym, ale również i na wyjściach AUX – zarówno tych skonfigurowanych jako „Pre”, jak i „Post” – natomiast niezależnie do jego pozycji cały czas sygnał w kanale możemy podsłuchać i obejrzeć na wskaźnikach (wciskając PFL), a także, jeśli tego będziemy chcieli, na wyjściu ALT. Wiemy też, że punkt insertowy jest umiejscowiony przed korektorem, ale już po filtrze górnoprzepustowy 100 Hz, itd.

Spójrzmy teraz dla porównania na

PRZYKŁAD 2

Nie będziemy oczywiście znów omawiać szczegółowo poszczególnych „kroków” sygnału w kanale, ale zobaczymy czym kanał wejściowy konsolety z tego przykładu różni się od tej z przykładu poprzedniego. Spójrzmy na ilustrację 3.

Ilustracja 3. Schemat blokowy monofonicznego kanału wejściowego konsolety z Przykładu 2.

Od razu widzimy, że mamy do czynienia z bardziej rozbudowanym mikserem – są wyjścia direct, 6 AUXów, podgrupy. Ale od początku. W tym przypadku mamy wspólny preamp, zarówno dla sygnałów mikrofonowych (z wejść XLR), jak i liniowych (jack TRS 1”), ze wspólną regulacją czułości. Jak to możliwe? Po prostu sygnał z wejścia jackowego jest „na dzień dobry” tłumiony o 20 dB, dzięki czemu potem można go wzmocnić tyle samo, co sygnały mikrofonowe, czyli o 60 dB. Taki bowiem jest zakres regulacji czułości przedwzmacniacza (5-60 dB), co, biorąc pod uwagę zadane wstępne tłumienie o -20 dB na wejściu jackowym dla sygnałów liniowych, oznacza regulację w zakresie od +15 dBu do -40 dBu. Również i w tym przypadku nie możemy podawać zbyt dużego sygnału na wejście XLR-owe, aby nie przesterować przedwzmacniacza (w tym przypadku jest to +15 dBu, zaś dla wejścia liniowego +30 dBu). Wcześniej jednak, przed regulacją czułości, mamy możliwość dokonania odwrócenia polaryzacji sygnału, czego w poprzednim przypadku nie mieliśmy. Inną nowością jest dodatkowe wyjście direct sygnału, przy czym mamy możliwość wyboru pomiędzy sygnałem „Pre”, czyli przed tłumikiem i przed korekcją (ale po filtrze górnoprzepustowym 100 Hz), lub „Post”, czyli po tłumiku. Wyboru tego dokonuje się, jak głosi napis na schemacie, za pomocą przycisku na panelu tylnym. I faktycznie, z tyłu konsolety, obok każdego gniazda „Direct”, jest taki „prztyczek” (patrz ilustracja 4).

 

Ilustracja 4. W konsolecie z Przykładu 2 wyboru trybu pracy wyjścia „Direct”
jako „Pre” lub „Post” dokonuje się za pomocą przycisku na panelu tylnym.

W naszym przykładowym mikserze istnieje też możliwość wyłączenia, czyli ominięcia, korektora. Łatwiej też jest skonfigurować wybrane AUXy (3 i 4) jako „Pre” lub „Post” – również za pomocą dedykowanego przycisku na panelu manipulacyjnym konsolety, usytuowanym między AUX2 i AUX3 (patrz ilustracja 5). AUXy 1 i 2 są „na sztywno” skonfigurowane jako „Pre”, a AUX5 i AUX6 jako „Post”. Ale czy aby na pewno? Otóż nie do końca. Owszem, domyślnie tak właśnie jest z „piątką” i „szóstką”, ale producent przewidział możliwość przełączenia ich w tryb „Pre”, o ile w takim trybie pracować będą w danej chwili AUXy 3 i 4 (wtedy wszystkie AUXy będą pracować w trybie „Pre”, co będzie niewątpliwie mile widziane w przypadku pracy „naszej” konsolety jako stołu monitorowego). Niestety, w tym przypadku nie jest już tak prosto – trzeba dobrać się do wnętrza urządzenia, gdyż przełączanie AUXów 5 i 6 w tryb „FOLLOW AUX 3-4” dokonuje się za pomocą jumpera na płytce PCB kanału. Taki sam jumper pozwala też na wybór tego, czy chcemy, aby AUXy pracujące w modzie „Pre” otrzymywały sygnał przed czy po korektorze (oczywiście o ile jest on w danym momencie włączony), przy czym domyślnie pracują w trybie „post eq”.

 

Ilustracja 5. Kanały mono konsolety z Przykładu 2.

Inną ciekawostką, którą można wykryć, przyglądając się schematowi, jest fakt, że o ile wymutowanie kanału wycisza sygnały na wyjściu głównym, grup i AUXach (również tych skonfigurowanych jako „Pre”), o tyle sygnał na wyjściu direct skonfigurowanym do pracy w modzie „Pre” już nam nie zniknie po wciśnięciu przycisku „mute”. Oczywiście, jeśli direct będzie w trybie „Post”, wyciszenie kanału wytnie też sygnał i na tym wyjściu. Widać więc znów, że wielu interesujących rzeczy dowiedzieliśmy się ze schematu blokowego, czego bez uważnego przestudiowania instrukcji użytkowania na sam „wygląd” konsolety raczej byśmy nie stwierdzili (no, może oprócz przełączania wyjścia direct jako „Pre” lub „Post”, w czym pomógłby nam czytelnie opisany przełącznik do tego służący). Ostatnia „nowość” to możliwość wysłania sygnału już po tłumiku i po regulacji panoramy nie tylko na szyny główne L i R, ale również na podgrupy, które w tym konkretnym mikserze są 4.

Na koniec jeszcze spójrzmy na

PRZYKŁAD 3

W tym przypadku mamy do czynienia z wielkoformatową, uniwersalną (o czym świadczy możliwość przełączania wszystkich AUXów parami jako „Pre” lub „Post”) konsoletą analogową, a więc mamy tu i wyjścia direct, i osiem AUXów (gdy pracują w trybie „pre” istnieje możliwość podawania sygnału na nie zarówno przed, jak i po korektorze), osiem grup a także tzw. grupy mutowania. Wystarczy zresztą spojrzeć na ilustrację 6. Nas w tym momencie najbardziej będzie interesował sam początek toru.

Ilustracja 6. Mikser z Przykładu 3 to wielkoformatowa, uniwersalna konsoleta analogowa.

Spójrzmy na ilustrację 7. Zauważmy, że choć – podobnie jak w poprzednich przykładach – mamy dwa rodzaje gniazd wejściowych, XLR i jack TRS, to jednak, inaczej niż tam nie są one „przypisane” odgórnie konkretnym sygnałom, tzn. XLR mikrofonowym, a jack – liniowym. W tym przypadku oba gniazda są równorzędne, opisane jako „input A” i „input B”. Oznacza to, że możemy „bezpiecznie” podać sygnał liniowy zarówno na wejście jackowe, jak i XLR, czy też – jeśli ktoś będzie miał taki kaprys – sygnał z mikrofonu również na wejście jack. Co prawda może to być tylko mikrofon dynamiczny, gdyż zasilanie fantomowe podawane jest wyłącznie na wejście XLR, ale fakt pozostaje faktem, że nie ma „sztywnego” przyporządkowania. A to wszystko dzięki będącemu drugim w kolejności, załączanemu tłumikowi o nietypowej wartości -26 dB (czego już, co prawda, nie dowiemy się ze schematu, ale powie nam o tym instrukcja). W ten sposób mamy dwa zakresy regulacji czułości: od -60 dBu do -16 dBu dla sygnałów mikrofonowych (bez załączonego tłumika) oraz od -34 dBu do +10 dBu, gdy załączymy PAD, co pozwala na „bezstresowe” podłączenie sygnału o poziomie liniowym do dowolnego z wejść – w tym również D.I-boksa do wejścia XLR, np. z sygnałem z klawisza, samplera lub innego „graidła”. Widać również, iż wejście jackowe jest priorytetowe – jeśli podłączymy sygnał zarówno do jednego, jak i do drugiego złącza, wetknięcie jacka do jego gniazda rozłączy sygnał z XLRa, i to właśnie ten pierwszy sygnał pojawi się w kanale.

Ilustracja 7. Schemat blokowy monofonicznego kanału wejściowego konsolety z Przykładu 3.

Może wystarczy. Nie chodzi wszak o to, by „rozgryzać” dziesiątki schematów różnorakich konsolet, ale aby pokazać, iż wielu ciekawych rzeczy można dowiedzieć się bez wczytywania w całą instrukcję użytkowania konsolety, a jedynie uważnie studiując jej schemat blokowy. I, oczywiście, jak „czytać” taki schemat. Mam nadzieję, że od teraz, jeśli już męczy lub nudzi Was wgryzanie się w dziesiątki stron instrukcji, zajrzycie choć na jej ostatnie strony (przeważnie, choć czasami schemat blokowy pojawia się na początku publikacji) i dzięki temu szybciej i łatwiej nawiążecie owocną współpracę z nową, nieznaną Wam jeszcze konsoletą.

Piotr Sadłoń

---

Autor korzystał z materiałów i instrukcji użytkowania urządzeń firm: Allen & Heath, Soundcraft i Yamaha.