Аудио еквалайзер / схема за управление на тона с бас, високи и средни честоти с използване на оп

Контролът на тона или активната схема на еквалайзера, особено басите, високите честоти и базиран на MID контрол Еквалайзерът е важна схема в дизайна на аудио усилвателя. Като цяло, тристепенните активни еквалайзерни филтри изискват три ниски, високи и средни честоти. Басовият контрол позволява преминаването на ниската честота, но блокира високата честота, а контролът на високите честоти позволява преминаването на високата честота, но блокира ниската честота, докато MID контролът балансира между висока и ниска честота. В този проект ще проектираме активна схема за управление на тона, захранвана от операционен усилвател с дизайн на печатни платки. Той ще работи с 12V захранване и ще има бас, високи и средни честотитака че изходният звук да може да се регулира според изискванията. Можете също така да разгледате и другите басови вериги, които сме изградили по-рано.

Предварително усилвател за стерео аудио с управление на басите и високите честоти с помощта на транзистори
Обикновена схема за управление на звуковите тонове с контрол на басите и високите честоти
Силна верига за регулиране на басите и високите честоти с използване на LA4440

За този проект използвахме услугите за производство на печатни платки на PCBWay, за да направим нашите платки. В следващите раздели на статията разгледахме пълната процедура за проектиране, поръчка и сглобяване на платките на печатни платки за тази верига за аудио еквалайзер.

Необходими компоненти

Компонентите, необходими за изграждането на тази схема за управление на тона с помощта на Op-Amp, са дадени по-долу.

100k- потенциометър - 2 бр
470k- потенциометър - 1 бр
TL072 операционен усилвател
12V захранване
.1uF 35V кондензатор
1.2nF 63V кондензатор
100uF, 35V
10uF, 35V
2.2uF, 63V
22k резистор
22nF 63V кондензатор
270R резистор
33pF кондензатор
4.7nF 63V кондензатор - 2 бр
47nF
1,8к - 2 бр
10uF, 25V - 2 бр
3.3k - 2бр
47k - 2бр
10k - 5бр
ПХБ

Схема на аудио еквалайзера

Пълната схема на басовите високи честоти е показана на изображението по-долу. Основният компонент в тази схема е Op-Amp. Op-Amp TL072 е популярен операционен усилвател, който има два отделни операционни усилвателя в един монолитен пакет.

Обяснението на схемата е както следва, но можете също да преминете към видеото в края на тази страница, което също обяснява как работи веригата. Изображението по-долу показва щифта на TL072P Op-Amp. Тези два операционни усилвателя са изобразени в схемата като IC1A и IC1B.

Op-Amp буферна схема:

IC1A е конфигуриран като инвертиращ буферен усилвател. Този буферен усилвател осигурява буфериран изход на входния сигнал, който трябва да бъде филтриран или изравнен от трилентовите филтри. Кондензаторът С4 е блокиращ кондензатор, който блокира постояннотоковия сигнал и позволява само преминаването на променливотоковия сигнал.

Резисторите R3 и R4 трябва да бъдат точни и съчетани. На този етап се препоръчва да не се променят тези две стойности. Изходният кондензатор 2.2uF, C6 ще предаде сигнала от буферирания изход.

Верига за управление на средни честоти, баси и високи честоти:

На следващия етап IC1B е действителният активен филтър, който има три проходни филтъра, свързани през веригата за отрицателна обратна връзка. Ето действителната филтрация на тонове се случва-

Отрицателният вход се получава от кондензатора 2.2uF. Операционният усилвател IC1B отново е конфигуриран като инвертиращ усилвател и приема инвертиращ вход от IC1A и на изхода отново се инвертира.

Трилентовите филтри са и RC филтри. Тъй като стойностите на кондензатора не могат да се променят, стойността на резистора се променя тук с помощта на променлив потенциометър. Тук резисторът R12 и кондензаторът C11 се използват като настройка за усилване. Промяната на стойността на R12 също ще промени печалбата.

В първия филтър, който е басов филтър (нискочестотен). Първата мрежова верига е R8, Bass потенциометър и R9 е общото съпротивление на филтъра, а кондензаторът е C7. За да се определи граничната честота, може да се използва формулата по-долу -

fc = 1 / 2piCR

Fc е граничната честота и C е стойността на кондензатора, R е общото съпротивление на мрежата. Следователно, промяната в различни стойности на пота или промяната на кондензатора C7 ще промени честотната характеристика на Bass филтъра (Low Pass филтър).

Изчисляване на честотата на прекъсване за бас и високи честоти:

Например в горната верига стойността на потенциометъра е 100k. Следователно, общото съпротивление, 100k (Bass Pot) + 10k (R8) + 10k (R9) = 120k. По този начин, съгласно формулата, контролът на басите може да обработва честотата до 28 Hz.

Същото се случва и с MID филтъра. Но вместо нискочестотни или високочестотни филтри, той използва лентови филтри.

Граничната честота може да бъде получена по същата формула fc = 1 / 2piCR. Най-високият обхват може да бъде изчислен с помощта на резистор R6 и кондензатор C8 (според схематичната стойност това е 10,2 kHz), а най-ниският обхват може да бъде изчислен с помощта на - MID стойност на потенциометъра + R10 като общото съпротивление и кондензатор C9 (според схематичната стойност е 70 Hz).

В последната лента на филтъра това е контрол на високите тонове с високочестотен филтър. Формулата не се променя, тя е същата fc = 1 / 2piCR. Общият резистор е резистор Treble, а R11 и кондензаторът са C10. Когато високите честоти са напълно ниски, това означава, че потенциометърът е напълно 470k, използвайки схематичната стойност, граничната честота на филтъра е - 71 Hz. Но по време на пълния режим на високите честоти, когато потенциометърът е напълно включен, съпротивлението на потенциометъра става незначително и само резисторът R11 влиза в сила. В тази ситуация граничната честота стана -18 kHz. Резултатът се получава от C12.

Верига за отклонение / офсет:

Тъй като това е захранващо напрежение с една релса, където отрицателната шина не се използва, входният сигнал трябва да бъде изместен. Това се дължи на неспособността на операционния усилвател да усили отрицателните пикове на входния сигнал в режим на захранване с една релса.

За да се направи отместването, делител на напрежението се поставя върху положителната обратна връзка на операционния усилвател. Делителят на напрежението ще компенсира половината от сигнала на захранващото напрежение. Тъй като използва захранване 12V, входният сигнал се компенсира от 6V DC. C1 и C2 са филтърните кондензатори, а R1 и R2 се използват за направата на делителя на напрежението заедно с допълнителен филтриращ кондензатор C3.

Активен звуков филтър Дизайн на печатни платки

Печатната платка за нашата верига за активен аудио филтър е предназначена за двоен бюфет. Използвал съм Eagle за проектиране на моята PCB, но можете да използвате всеки софтуер за дизайн по ваш избор. 2D изображението на моя дизайн на дъска е показано по-долу.

За правилното създаване на земната пътека по цялата платка се използват достатъчно запълване на земята. Входният сигнал и секцията на входното напрежение се създават от лявата страна, а изходът се създава от дясната страна за по-добра използваемост. Пълният файл за дизайн на Eagle заедно с Gerber може да бъде изтеглен от линка по-долу.

Дизайн на печатни платки и GERBER за схема за контрол на тона с контрол на басите и високите честоти

Сега, когато нашият дизайн е готов, е време да ги накараме да бъдат изработени с помощта на файла Gerber. За да направите печатната платка е доста лесно, просто следвайте стъпките по-долу

Поръчка на печатни платки от PCBWay

Стъпка 1: Влезте в https://www.pcbway.com/, регистрирайте се, ако за първи път. След това в раздела PCB Prototype въведете размерите на вашата PCB, броя на слоевете и броя на PCB, който ви е необходим.

Стъпка 2: Продължете, като кликнете върху бутона „Цитирай сега“. Ще бъдете отведени до страница, където да зададете няколко допълнителни параметъра, ако е необходимо, като използвания материал, разстоянието между пистите и т.н. Но най-вече стойностите по подразбиране ще работят добре.

Стъпка 3: Последната стъпка е да качите файла Gerber и да продължите с плащането. За да се увери, че процесът е гладък, PCBWAY проверява дали вашият Gerber файл е валиден, преди да продължи с плащането. По този начин можете да сте сигурни, че вашата PCB е удобна за изработка и ще се свърже с вас като ангажирана.

Сглобяване и тестване на веригата за активен аудио филтър

След няколко дни получихме нашата ПХБ в чист пакет. Качеството на печатната платка и опаковката бяха добри както винаги. Можете сами да видите опаковката.

Най-горният и долният слой на дъската са показани на изображението по-долу. Избрахме червеното като маска за запояване, просто защото е привлекателно и PCBway предлага всички цветове на маската на една и съща цена, така че защо да не се забавлявате с цвят на печатни платки.

Както можете да забележите от горното изображение, качеството на печатната платка е много добро. Пътеките, подложките, виасите и други разрешения бяха идеално изработени. Започнах да сглобявам дъската си веднага щом я получих. Можете да видите сглобената дъска по-долу.

Въпреки това, за няколко кондензатори, номиналните стойности на напрежението не са точни, както се изисква, но това не прави никакви разлики в изхода на веригата. Също така оперативният усилвател TL072 се заменя с JRC4558 поради липсата на интегрална схема. Други интегрални схеми на Op-Amp също могат да работят, но картографирането на щифтовете трябва да бъде съчетано със стандартното картографиране на щифтовете на op-amp.

Схемата е тествана с помощта на аудио вход от лаптоп, 12V захранване и 15W изходна система за високоговорители 2.1. Подробната информация за работа и тестване може да бъде намерена във видеото по-долу.

Надявам се, че ви е харесал урока и сте научили нещо полезно. Ако имате някакви въпроси или съмнения, оставете ги в раздела за коментари по-долу. Можете да използвате нашите форуми и за други технически въпроси.