Audio equalizer / tone kontrol kredsløb med bas, diskant og mellemfrekvens kontrol ved hjælp af op

Tone kontrol eller aktivt equalizer kredsløb, især bas, diskant og MID kontrol baseret Equalizer er et vigtigt kredsløb i lydforstærker design. Generelt kræver tre-trins aktive Equalizer-filtre tre kontrol bas, diskant og MID. Basreguleringen tillader lavfrekvens at passere, men blokerer højfrekvens, og diskantkontrol tillader højfrekvens at passere, men blokerer lavfrekvens, mens MID-kontrol balancerer mellem høj og lav frekvens. I dette projekt vil vi designe et aktivt tonekontrolkredsløb drevet af en op-forstærker med et printkortdesign. Det fungerer med en 12V strømforsyning og har bas, diskant og mellemfrekvensstyringså outputlyden kan justeres efter behov. Du kan også tjekke de andre bas diskant kredsløb, som vi har bygget tidligere.

Stereolydforforstærker med bas- og diskantkontrol ved hjælp af transistorer
Simpelt lydtone kontrol kredsløb med bas og diskant kontrol
Højtydende bas- og diskantkontrolkredsløb ved hjælp af LA4440

Til dette projekt brugte vi PCBWays PCB-produktionstjenester til at fremstille vores printkort. I de følgende afsnit af artiklen har vi dækket den komplette procedure til at designe, bestille og samle printkortene til dette lydudligningskredsløb.

Komponenter, der kræves

Komponenterne, der kræves for at opbygge dette tonestyringskredsløb ved hjælp af Op-Amp, er angivet nedenfor.

100k- potentiometer - 2 stk
470k- potentiometer - 1 stk
TL072 operationsforstærker
12V strømforsyning
.1uF 35V kondensator
1.2nF 63V kondensator
100uF, 35V
10uF, 35V
2.2uF, 63V
22 k modstand
22nF 63V kondensator
270R modstand
33pF kondensator
4.7nF 63V kondensator - 2 stk
47nF
1,8k - 2 stk
10uF, 25V - 2 stk
3,3k - 2stk
47k - 2stk
10k - 5stk
PCB

Audio Equalizer kredsløbsdiagram

Det komplette basdiskantdiagram vises i billedet nedenfor. Hovedkomponenten i dette kredsløb er Op-Amp. Op-Amp TL072 er en populær operationsforstærker, der har to individuelle funktionsforstærkere i en enkelt monolitisk pakke.

Forklaringen på kredsløbet er som følger, men du kan også springe til videoen i slutningen af denne side, som også forklarer, hvordan kredsløbet fungerer. Billedet nedenfor viser pinout af TL072P Op-Amp. Disse to operationelle forstærkere er afbildet i skematisk som IC1A og IC1B.

Op-Amp bufferkredsløb:

IC1A er konfigureret som en inverterende bufferforstærker. Denne bufferforstærker tilvejebringer et bufret output af det indgangssignal, der skal filtreres eller udlignes af trebåndsfiltrene. Kondensatoren C4 er en blokerende kondensator, der blokerer DC-signalet og kun tillader AC-signalet at passere.

Modstandene R3 og R4 skal være nøjagtige og matches. Det anbefales ikke at ændre disse to værdier på dette tidspunkt. Udgangen 2.2uF, C6 kondensator vil sende signalet fra den bufrede udgang.

Midtfrekvens-, bas- og diskantkontrolkredsløb:

I det næste trin er IC1B det faktiske aktive filter, der har tre passfilter forbundet over den negative feedback-loop. Her er den faktiske tonefiltrering, der sker-

Den negative indgang modtages fra 2.2uF kondensatoren. Op-amp IC1B er igen konfigureret som en inverterende forstærker, og den tager et inverterende input fra IC1A, og ved udgangen er det igen inverteret.

Trebåndsfiltrene er begge RC-filtre. Da kondensatorværdierne ikke kan ændres, ændres modstandsværdien her ved hjælp af et variabelt potentiometer. Her bruges modstanden R12 og kondensatoren C11 som forstærkningsindstilling. Ændring af R12-værdien ændrer også forstærkningen.

I det første filter, der er basfilteret (lavpas). Det første netværkskredsløb er R8, baspotentiometer og R9 er filterets samlede modstand, og kondensatoren er C7. For at bestemme afskæringsfrekvensen kan man bruge nedenstående formel-

fc = 1 / 2piCR

Fc er afskæringsfrekvensen, og C er kondensatorværdien, R er netværkets samlede modstand. Ændring i forskellige potværdier eller ændring af C7-kondensatoren ændrer derfor frekvensresponset for basfilteret (Low Pass filter).

Beregning af afskæringsfrekvens for bas- og diskantkredsløb:

For eksempel er potentiometerværdien i ovenstående kredsløb 100k. Derfor er den samlede modstand, 100k (Bass Pot) + 10k (R8) + 10k (R9) = 120k. Således som i formlen kunne baskontrollen behandle frekvensen op til 28 Hz.

Det samme sker for MID-filteret. Men i stedet for lavpas- eller højpasfiltre bruger den en båndpasfilterkonstruktion.

Afskæringsfrekvensen kan opnås ved hjælp af den samme formel fc = 1 / 2piCR. Det højeste bånd kan beregnes ved hjælp af modstanden R6 og kondensator C8 (som den skematiske værdi er 10,2 kHz), og det laveste bånd kan beregnes ved hjælp af - MID-potentiometerværdien + R10 som den samlede modstand og kondensator C9 (som pr. den skematiske værdi er 70 Hz).

I det sidste filterbånd er det en diskantkontrol med et højpasfilter. Formlen ændres ikke, den er den samme fc = 1 / 2piCR. Den samlede modstand er diskantmodstanden, og R11 og kondensatoren er C10. Når diskanten er helt lav, betyder det, at potentiometeret er fuldt 470k ved hjælp af den skematiske værdi, filterets afskæringsfrekvens er - 71 Hz. Men under fuld diskantilstand, når potentiometeret er tændt helt, bliver potentiometerets modstand ubetydelig, og kun modstanden R11 træder i kraft. I denne situation blev afskæringsfrekvensen -18 kHz. Outputtet fås fra C12.

Biasing / Offset Circuit:

Da dette er en enkelt skinne forsyningsspænding, hvor den negative skinne ikke bruges, skal indgangssignalet forskydes. Dette skyldes op-forstærkerens manglende evne til at forstærke negative toppe i indgangssignalet i en enkelt skinne strømforsyningstilstand.

For at gøre forskydningen placeres en spændingsdeler på tværs af den positive feedback fra op-amp. Spændingsdeleren udligner signalhalvdelen af forsyningsspændingen. Da det bruger 12V forsyning, bliver indgangssignalet forskudt med 6V DC. C1 og C2 er filterkondensatorer, og R1 og R2 bruges til at fremstille spændingsdeleren sammen med en ekstra filterkondensator C3.

Aktivt lydfilter PCB-design

Printkortet til vores Active Audio Filter-kredsløb er designet til en dobbelt skænk. Jeg har brugt Eagle til at designe min PCB, men du kan bruge enhver Design-software efter eget valg. 2D-billedet af mit kortdesign er vist nedenfor.

Tilstrækkelig jordfyldningsvias bruges til korrekt at skabe jordstien over hele printkortet. Indgangssignalet og indgangsspændingssektionen oprettes på venstre side, og udgangen oprettes på højre side for bedre brugervenlighed. Den komplette designfil til Eagle sammen med Gerber kan downloades fra nedenstående link.

Printkortdesign og GERBER til tonekontrolkredsløb med bas- og diskantkontrol

Nu, hvor vores design er klar, er det tid til at få dem fabrikeret ved hjælp af Gerber-filen. For at få printkortet gjort er ganske let, skal du blot følge nedenstående trin-

Bestilling af printkort fra PCBWay

Trin 1: Gå ind på https://www.pcbway.com/, tilmeld dig, hvis det er første gang. Indtast derefter dimensionerne på din PCB, antallet af lag og antallet af PCB, du har brug for, på fanen PCB Prototype.

Trin 2: Fortsæt ved at klikke på knappen 'Citér nu'. Du føres til en side, hvor du kan indstille et par yderligere parametre, hvis det kræves, som det anvendte materiale, sporafstand osv. Men for det meste fungerer standardværdierne fint.

Trin 3: Det sidste trin er at uploade Gerber-filen og fortsætte med betalingen. For at sikre, at processen er glat, verificerer PCBWAY, om din Gerber-fil er gyldig, inden du fortsætter med betalingen. På denne måde kan du være sikker på, at dit print er fabrikationsvenligt og når dig som engageret.

Samling og test af det aktive lydfilterkredsløb

Efter et par dage modtog vi vores printkort i en pæn pakke. PCB-kvaliteten og emballagen var som altid god. Du kan selv se emballagen.

Det øverste lag og det nederste lag af tavlen vises i nedenstående billede. Vi har valgt rødt som loddemasken, simpelthen fordi den er attraktiv, og PCBway giver alle maskefarver til samme pris, så hvorfor ikke have det sjovt med PCB-farver.

Som du kan bemærke fra ovenstående billede, er kvaliteten af printkortet meget god. Sporene, puderne, viaerne og andre frigange var alle perfekt fabrikeret. Jeg begyndte at samle mit bord, så snart jeg modtog det. Du kan se det samlede bord nedenfor.

For nogle få kondensatorer er spændingsværdierne imidlertid ikke nøjagtige efter behov, men det gør ikke nogen forskelle i kredsløbsudgangen. Operationsforstærkeren TL072 udskiftes også med JRC4558 på grund af IC'ens utilgængelighed. Anden Op-Amp IC kan også fungere, men pin-kortlægningen skal matches med standard-op-amp pin-kortlægningen.

Kredsløbet testes ved hjælp af en lydindgang fra en bærbar computer, en 12V strømforsyning og et 15W 2.1 højttalerudgangssystem. De detaljerede arbejds- og testoplysninger kan findes i videoen nedenfor.

Håber du nød tutorialen og lærte noget nyttigt. Hvis du har spørgsmål eller tvivl, skal du lade dem være i kommentarfeltet nedenfor. Du kan også bruge vores fora til andre tekniske spørgsmål.