Audio-equalizer / toonregelcircuit met regeling van lage, hoge en middenfrequentie met op

Toonregeling of actief equalizercircuit, met name op bas-, treble- en MID-regeling. Equalizer is een belangrijk circuit in het ontwerp van audioversterkers. Over het algemeen hebben drietraps actieve equalizerfilters drie regelaars voor bas, treble en MID nodig. De basregelaar laat de lage frequentie door, maar blokkeert de hoge frequentie en de treble-regeling laat de hoge frequentie door maar blokkeert de lage frequentie, terwijl de MID-regelaar balanceert tussen hoge en lage frequentie. In dit project zullen we een actief toonregelcircuit ontwerpen dat wordt aangedreven door een op-amp met een PCB-ontwerp. Het werkt met een 12V-voeding en heeft regeling voor lage, hoge en middenfrequentiezodat de outputaudio naar wens kan worden aangepast. Je kunt ook de andere bass treble-circuits bekijken die we eerder hebben gebouwd.

• Stereo-audio-voorversterker met bas- en treble-regeling met behulp van transistors
• Eenvoudig audiotoonregelcircuit met bas- en treble-regeling
• High Power Bass en Treble-regelcircuit met LA4440

Voor dit project hebben we PCBWay's PCB-fabricagediensten gebruikt om onze printplaten te maken. In de volgende secties van het artikel hebben we de volledige procedure behandeld voor het ontwerpen, bestellen en monteren van de printplaten voor dit audio-equalizercircuit.

Componenten vereist

De componenten die nodig zijn om dit toonregelcircuit met Op-Amp te bouwen, worden hieronder weergegeven.

1. 100k - potentiometer - 2 st
2. 470k-potentiometer - 1 st
3. TL072 operationele versterker
4. 12V voeding
5. .1uF 35V Condensator
6. 1.2nF 63V condensator
7. 100uF, 35V
8. 10uF, 35V
9. 2.2uF, 63V
10. 22k weerstand
11. 22nF 63V condensator
12. 270R weerstand
13. 33pF condensator
14. 4.7nF 63V condensator - 2 st
15. 47nF
16. 1.8k - 2 stuks
17. 10uF, 25V - 2 stuks
18. 3.3k - 2 stuks
19. 47k - 2 stuks
20. 10k - 5st
21. Printplaat

Schakelschema audio-equalizer

Het volledige schakelschema van de hoge tonen voor lage tonen wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding. Het belangrijkste onderdeel van dit circuit is de Op-Amp. De Op-Amp TL072 is een populaire operationele versterker met twee afzonderlijke operationele versterkers in één monolithisch pakket.

De uitleg van het circuit is als volgt, maar je kunt ook direct naar de video aan het einde van deze pagina gaan waarin ook wordt uitgelegd hoe het circuit werkt. De onderstaande afbeelding toont de pinout van TL072P Op-Amp. Deze twee operationele versterkers worden in het schema weergegeven als IC1A en IC1B.

Op-Amp-buffercircuit:

De IC1A is geconfigureerd als een inverterende bufferversterker. Deze bufferversterker zorgt voor een gebufferde uitvoer van het ingangssignaal dat door de driebandfilters moet worden gefilterd of geëgaliseerd. De condensator C4 is een blokkeercondensator die het DC-signaal blokkeert en alleen het AC-signaal doorlaat.

De weerstanden R3 en R4 moeten nauwkeurig zijn en op elkaar zijn afgestemd. Het wordt aanbevolen om deze twee waarden in dit stadium niet te wijzigen. De output 2.2uF, C6 condensator zal het signaal van de gebufferde output doorgeven.

Middenfrequentie-, bas- en treble-regelcircuit:

In de volgende fase is IC1B het daadwerkelijke actieve filter met drie doorlaatfilters die zijn aangesloten over de negatieve feedbacklus. Hier is de feitelijke toonfiltratie die plaatsvindt-

De negatieve input wordt ontvangen van de 2.2uF condensator. De op-amp IC1B is opnieuw geconfigureerd als een inverterende versterker en neemt een inverterende input van de IC1A en aan de uitgang is deze opnieuw geïnverteerd.

De driebandsfilters zijn beide RC-filters. Omdat de condensatorwaarden niet kunnen worden gewijzigd, wordt hier de weerstandswaarde gewijzigd met behulp van een variabele potentiometer. Hier worden de weerstand R12 en condensator C11 gebruikt als de versterkingsinstelling. Het veranderen van de R12-waarde zal ook de gain veranderen.

In het eerste filter is dat het basfilter (laagdoorlaat). Het eerste netwerkcircuit is R8, baspotentiometer en R9 is de totale weerstand van het filter en de condensator is C7. Om de afsnijfrequentie te bepalen, kan men de onderstaande formule gebruiken:

fc = 1 / 2piCR

De fc is de afsnijfrequentie en C is de condensatorwaarde, de R is de totale weerstand van het netwerk. Daarom zal het veranderen van verschillende potwaarden of het veranderen van de C7-condensator de frequentierespons van het basfilter (laagdoorlaatfilter) veranderen.

Afsnijfrequentie berekenen voor bas- en treble-schakeling:

In het bovenstaande circuit is de potentiometerwaarde bijvoorbeeld 100k. Daarom is de totale weerstand 100k (baspot) + 10k (R8) + 10k (R9) = 120k. Dus volgens de formule zou de basregeling de frequentie tot 28 Hz kunnen verwerken.

Hetzelfde gebeurt voor het MID-filter. Maar in plaats van een laagdoorlaat- of hoogdoorlaatfilter, gebruikt het een banddoorlaatfilterconstructie.

De afsnijfrequentie kan worden verkregen met dezelfde formule fc = 1 / 2piCR. De hoogste band kan worden berekend met behulp van de weerstand R6 en condensator C8 (volgens de schematische waarde is deze 10,2 kHz) en de laagste band kan worden berekend met behulp van de - MID potentiometerwaarde + R10 als de totale weerstand en condensator C9 (volgens de schematische waarde is 70 Hz).

In de laatste filterband is het een treble-toonregeling met een hoogdoorlaatfilter. De formule verandert niet, het is dezelfde fc = 1 / 2piCR. De totale weerstand is de Treble-weerstand en de R11 en de condensator zijn de C10. Wanneer de hoge tonen volledig laag zijn, betekent dit dat de potentiometer volledig 470k is met behulp van de schematische waarde, de afsnijfrequentie van het filter is - 71 Hz. Maar tijdens de volledige treble-modus, wanneer de potentiometer volledig is ingeschakeld, wordt de weerstand van de potentiometer onbeduidend en treedt alleen de weerstand R11 in werking. In deze situatie werd de afsnijfrequentie -18 kHz. De output wordt verkregen van de C12.

Biasing / Offset Circuit:

Aangezien dit een voedingsspanning voor een enkele rail is waarbij de negatieve rail niet wordt gebruikt, moet het ingangssignaal worden gecompenseerd. Dit komt door het onvermogen van de op-amp om negatieve pieken van het ingangssignaal te versterken in een voedingsmodus met een enkele rail.

Om de offset te maken, wordt een spanningsdeler over de positieve feedback van de op-amp geplaatst. De spanningsdeler verschuift de signaalhelft van de voedingsspanning. Omdat het 12V-voeding gebruikt, wordt het ingangssignaal gecompenseerd met 6V DC. De C1 en C2 zijn de filtercondensatoren en de R1 en R2 worden gebruikt om de spanningsdeler te maken, samen met een extra filtercondensator C3.

Active Audio Filter PCB-ontwerp

De printplaat voor ons Active Audio Filter-circuit is ontworpen voor een dubbel dressoir. Ik heb Eagle gebruikt om mijn PCB te ontwerpen, maar je kunt elke ontwerpsoftware van je keuze gebruiken. De 2D-afbeelding van mijn bordontwerp wordt hieronder weergegeven.

Er worden voldoende via's voor het vullen van de grond gebruikt om het aardpad over de hele printplaat correct te creëren. Het ingangssignaal en het ingangsspanningsgedeelte worden aan de linkerkant gemaakt en de uitvoer wordt aan de rechterkant gemaakt voor een betere bruikbaarheid. Het complete Design-bestand voor Eagle samen met de Gerber kan worden gedownload via onderstaande link.

• PCB-ontwerp en GERBER voor toonregelcircuit met bas- en treble-regeling

Nu ons ontwerp klaar is, is het tijd om ze te laten fabriceren met behulp van het Gerber-bestand. Om de printplaat af te krijgen is vrij eenvoudig, volg gewoon de onderstaande stappen-

PCB bestellen bij PCBWay

Stap 1: Ga naar https://www.pcbway.com/, meld u aan als dit de eerste keer is. Voer vervolgens op het tabblad PCB-prototype de afmetingen van uw PCB, het aantal lagen en het aantal PCB's dat u nodig heeft in.

Stap 2: Ga verder door op de knop 'Nu citeren' te klikken. U wordt naar een pagina geleid waar u indien nodig een paar aanvullende parameters kunt instellen, zoals het gebruikte materiaal, de spoorafstand, enz. Maar meestal werken de standaardwaarden prima.

Stap 3: De laatste stap is om het Gerber-bestand te uploaden en door te gaan met de betaling. Om ervoor te zorgen dat het proces soepel verloopt, controleert PCBWAY of uw Gerber-bestand geldig is voordat u verdergaat met de betaling. Zo weet u zeker dat uw printplaat fabricagevriendelijk is en u als toegewijd zult bereiken.

Monteren en testen van het actieve audiofiltercircuit

Na een paar dagen kregen we onze print in een nette verpakking. De PCB-kwaliteit en verpakking waren zoals altijd goed. U kunt de verpakking zelf zien.

De bovenste laag en de onderste laag van het bord worden weergegeven in de onderstaande afbeelding. We hebben rood gekozen als het soldeermasker, simpelweg omdat het aantrekkelijk is en PCBway alle maskerkleuren biedt voor dezelfde prijs, dus waarom zou je geen plezier beleven aan PCB-kleur?

Zoals je kunt zien aan de bovenstaande afbeelding, is de kwaliteit van de printplaat erg goed. De tracks, de pads, via's en andere spelingen waren allemaal perfect vervaardigd. Ik begon mijn bord te monteren zodra ik het had ontvangen. Je kunt het geassembleerde bord hieronder zien.

Voor een paar condensatoren zijn de spanningswaarden echter niet nauwkeurig zoals vereist, maar het maakt geen verschil in de circuituitgang. Ook is de operationele versterker TL072 vervangen door JRC4558 vanwege het niet beschikbaar zijn van de IC. Andere Op-Amp IC's kunnen ook werken, maar de pin-mapping moet overeenkomen met de standaard op-amp-pin-mapping.

Het circuit wordt getest met behulp van een audio-ingang van een laptop, een 12V-voeding en een 15W 2.1-luidsprekeruitgangssysteem. De gedetailleerde werk- en testinformatie is te vinden in de onderstaande video.

Ik hoop dat je de tutorial leuk vond en iets nuttigs hebt geleerd. Als u vragen of twijfels heeft, laat deze dan achter in het commentaargedeelte hieronder. U kunt ook onze forums gebruiken voor andere technische vragen.