Yo compré un Zoom H2 de segunda mano, es un modelo antiguo, pero graba muy bien y con muchas opciones, compresor, limitador,auto gain,mp3 hasta 320 y wav hasta 96/24. Tiene jack 3.5 de entrada para conectarlo como mencionas, lo que pasa que al conectarlo, se anulan los propios micros del aparato.
Creo que si hay modelos que permiten grabar 2 pistas a la vez, pero no sabría decirte. O puedes comprar uno bastante decente como el Tascam DR-05 por 100€ para grabar de la mesa, y pillar uno de segunda mano (a mi me costo 25€) para grabar ambiente, y luego en post sincronizar a tu gusto.
mod
En mi caso, para grabar la sesión utilizaba un minidisc MZ-RH1, y posteriormente -ahora- un PCM-M10. Pero creo recordar que no puedes mezclar ambas fuentes (línea y lo que entra por los micrófonos).
Con toda sinceridad, yo lo que haría sería grabar la sesión con buena calidad (por ejemplo, como decía, el Sony PCM-M10, con la salida de la mesa directamente), y puedes usar un dictáfono para grabar el sonido ambiente (incluso aunque sea mono y en MP3). Suelen ser muy económicos (unos 20-50 euros).
Luego en el SoundForge/Vegas/programa de edición que uses los sincronizas y mezclas, y ya estaría.
Un saludote.
Con una zoom h4n puedes grabar la entrada de línea y el sonido ambiente a la vez, y la puedes encontrar por algo menos de 200 nueva. Creo que una tascam dr-40 también te podría valer con un precio parecido.