Audio equalizer / tonekontrollkrets med bass, diskant og midtfrekvenskontroll ved hjelp av op

Tonekontroll eller Aktiv equalizer-krets, spesielt bass-, diskant- og MID-kontrollbasert Equalizer, er en viktig krets innen lydforsterkerdesign. Generelt krever tretrinns aktive Equalizer-filtre tre kontroll bass, diskant og MID. Basskontrollen gjør at lavfrekvensen kan passere, men blokkerer høy frekvens, og diskantkontrollen lar høyfrekvensen passere, men blokkerer lavfrekvens, mens MID-kontrollen balanserer mellom høy og lav frekvens. I dette prosjektet vil vi designe en aktiv tonekontrollkrets drevet av en op-amp med PCB-design. Den vil fungere med 12V strømforsyning og vil ha bass-, diskant- og midtfrekvensstyringslik at utgangslyden kan justeres etter behov. Du kan også sjekke ut de andre bass diskantkretsene som vi har bygget tidligere.

Stereolydforforsterker med bass- og diskantkontroll ved hjelp av transistorer
Enkel lydtonekontrollkrets med bass- og diskantkontroll
Høy effekt bass- og diskantkontrollkrets ved bruk av LA4440

For dette prosjektet brukte vi PCBWays PCB-produksjonstjenester for å lage kretskortene våre. I de følgende avsnittene av artikkelen har vi dekket den komplette prosedyren for å designe, bestille og montere PCB-kortene for denne lydutjevningskretsen.

Komponenter kreves

Komponentene som kreves for å bygge denne tonekontrollkretsen ved hjelp av Op-Amp er gitt nedenfor.

100k- potensiometer - 2 stk
470k- potensiometer - 1 stk
TL072 operasjonsforsterker
12V strømforsyning
.1uF 35V kondensator
1.2nF 63V kondensator
100uF, 35V
10uF, 35V
2.2uF, 63V
22k motstand
22nF 63V kondensator
270R motstand
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 kretsdiagram

Det komplette kretsdiagrammet for bass diskant er vist på bildet nedenfor. Hovedkomponenten i denne kretsen er Op-Amp. Op-Amp TL072 er en populær operasjonsforsterker som har to individuelle operasjonsforsterkere i en enkelt monolitisk pakke.

Forklaringen på kretsen er som følger, men du kan også hoppe til videoen på slutten av denne siden som også forklarer hvordan kretsen fungerer. Bildet nedenfor viser pinout av TL072P Op-Amp. Disse to operasjonelle forsterkerne er avbildet i skjematisk som IC1A og IC1B.

Op-Amp bufferkrets:

IC1A er konfigurert som en inverterende bufferforsterker. Denne bufferforsterkeren gir en bufret utgang fra inngangssignalet som skal filtreres eller utjevnes av trebåndsfiltrene. Kondensatoren C4 er en blokkerende kondensator som blokkerer DC-signalet og bare lar AC-signalet passere.

Motstandene R3 og R4 må være nøyaktige og matches. Det anbefales ikke å endre disse to verdiene på dette stadiet. Utgangen 2.2uF, C6 kondensator vil sende signalet fra den bufrede utgangen.

Midtfrekvens-, bass- og diskantkontrollkrets:

I neste trinn er IC1B det faktiske aktive filteret som har tre passfilter koblet over den negative tilbakemeldingssløyfen. Her er den faktiske tonefiltreringen som skjer -

Den negative inngangen mottas fra 2.2uF kondensatoren. Op-amp IC1B er igjen konfigurert som en inverterende forsterker, og den tar en inverterende inngang fra IC1A, og ved utgangen blir den igjen invertert.

Trebåndsfiltrene er begge RC-filtre. Siden kondensatorverdiene ikke kan endres, endres motstandsverdien her ved hjelp av et variabelt potensiometer. Her brukes motstanden R12 og kondensatoren C11 som forsterkningsinnstilling. Endring av R12-verdien vil også endre forsterkningen.

I det første filteret som er bassfilteret (low pass). Den første nettverkskretsen er R8, basspotensiometer og R9 er filterets totale motstand og kondensatoren er C7. For å bestemme avskjæringsfrekvensen kan man bruke formelen nedenfor -

fc = 1 / 2piCR

Fc er avskjæringsfrekvensen og C er kondensatorverdien, R er den totale motstanden til nettverket. Derfor vil endring i forskjellige pottverdier eller endring av C7-kondensator endre frekvensresponsen til bassfilteret (Low Pass filter).

Beregning av kuttfrekvens for bass- og diskantkrets:

For eksempel, i den ovennevnte kretsen, er potensiometerverdien 100k. Derfor er den totale motstanden, 100k (Bass Pot) + 10k (R8) + 10k (R9) = 120k. I henhold til formelen kan basskontrollen behandle frekvensen opp til 28 Hz.

Det samme skjer for MID-filteret. Men i stedet for lavpass- eller høypassfiltre, bruker den en båndpassfilterkonstruksjon.

Kuttfrekvensen kan oppnås med samme formel fc = 1 / 2piCR. Det høyeste båndet kan beregnes ved hjelp av motstanden R6 og kondensatoren C8 (i henhold til skjematisk verdi er den 10,2 kHz), og det laveste båndet kan beregnes ved hjelp av - MID-potensiometerverdien + R10 som total motstand og kondensator C9 (som pr. den skjematiske verdien, den er 70 Hz).

I det siste filterbåndet er det en diskanttonekontroll med høypassfilter. Formelen endres ikke, den er den samme fc = 1 / 2piCR. Den totale motstanden er diskantmotstanden, og R11 og kondensatoren er C10. Når diskanten er helt lav, betyr det at potensiometeret er helt 470k ved bruk av skjematisk verdi, er filterets avskjæringsfrekvens - 71 Hz. Men under full diskant-modus, når potensiometeret er slått på helt, blir potensiometerets motstand ubetydelig og bare motstanden R11 trer i kraft. I denne situasjonen ble avskjæringsfrekvensen -18 kHz. Utgangen er hentet fra C12.

Biasing / Offset Circuit:

Siden dette er en enkelt skinneforsyningsspenning der den negative skinnen ikke brukes, må inngangssignalet bli forskjøvet. Dette er på grunn av manglende evne til op-amp til å forsterke negative topper av inngangssignalet i en enkelt skinne strømforsyningsmodus.

For å gjøre forskyvningen plasseres en spenningsdeler over den positive tilbakemeldingen fra op-amp. Spenningsdeleren vil kompensere for signalhalvdelen av forsyningsspenningen. Siden den bruker 12V forsyning, blir inngangssignalet forskjøvet med 6V DC. C1 og C2 er filterkondensatorene, og R1 og R2 brukes til å lage spenningsdeleren sammen med en ekstra filterkondensator C3.

Aktiv lydfilter PCB-design

PCB for vår aktive lydfilterkrets er designet for en dobbel skjenk. Jeg har brukt Eagle til å designe PCB-en, men du kan bruke hvilken som helst designprogramvare du ønsker. 2D-bildet av taveldesignet mitt er vist nedenfor.

Tilstrekkelig bakkefyllingsvias brukes til å lage bakken riktig over kretskortet. Inngangssignalet og inngangsspenningsseksjonen blir opprettet på venstre side og utgangen er opprettet på høyre side for bedre brukervennlighet. Den komplette designfilen for Eagle sammen med Gerber kan lastes ned fra lenken nedenfor.

PCB Design og GERBER for tonekontrollkrets med bass- og diskantkontroll

Nå som vårt design er klart, er det på tide å få dem fabrikert ved hjelp av Gerber-filen. For å få PCB ferdig er ganske enkelt, følg bare trinnene nedenfor -

Bestille PCB fra PCBWay

Trinn 1: Gå inn på https://www.pcbway.com/, registrer deg hvis dette er første gang. Deretter skriver du inn dimensjonene på PCB-en, antall lag og antall PCB du trenger i kategorien PCB-prototype.

Trinn 2: Fortsett ved å klikke på "Sitat nå" -knappen. Du blir ført til en side der du kan angi noen ekstra parametere hvis nødvendig, som materialet som brukes, sporavstand osv. Men for det meste vil standardverdiene fungere bra.

Trinn 3: Det siste trinnet er å laste opp Gerber-filen og fortsette med betalingen. For å sikre at prosessen er jevn, verifiserer PCBWAY om Gerber-filen din er gyldig før du fortsetter med betalingen. På denne måten kan du være sikker på at PCB er fabrikasjonsvennlig og vil nå deg som engasjert.

Montering og testing av den aktive lydfilterkretsen

Etter noen dager mottok vi PCB-en i en ryddig pakke. PCB-kvaliteten og emballasjen var god som alltid. Du kan se emballasjen selv.

Det øverste laget og det nederste laget av brettet vises i bildet nedenfor. Vi har valgt rødt som loddemasken, rett og slett fordi den er attraktiv og PCBway gir alle maskefarger til samme pris, så hvorfor ikke ha det gøy med PCB-farger.

Som du kan merke av bildet ovenfor, er PCB-kvaliteten veldig god. Sporene, putene, viasene og andre klareringer var alle perfekt produsert. Jeg begynte å montere brettet mitt så snart jeg mottok det. Du kan se det monterte brettet nedenfor.

For noen få kondensatorer er spenningsverdiene imidlertid ikke nøyaktige etter behov, men det gjør ingen forskjeller i kretsutgangen. Operasjonsforsterkeren TL072 blir også erstattet med JRC4558 på grunn av utilgjengeligheten av IC. Annen Op-Amp IC kan også fungere, men pin-kartleggingen må matches med standard op-amp pin-mapping.

Kretsen er testet ved hjelp av lydinngang fra en bærbar datamaskin, en 12V strømforsyning og et 15W 2.1 høyttalerutgangssystem. Den detaljerte arbeids- og testinformasjonen finner du i videoen nedenfor.

Håper du likte opplæringen og lærte noe nyttig. Hvis du har spørsmål eller tvil, kan du legge dem i kommentarfeltet nedenfor. Du kan også bruke forumene våre for andre tekniske spørsmål.