Audio-Equalizer / Tonregelkreis mit Bass-, Höhen- und Mittelfrequenzregelung mit op

Die Klangregelung oder die aktive Equalizer-Schaltung, insbesondere der auf Bass-, Höhen- und MID-Steuerung basierende Equalizer, ist eine wichtige Schaltung im Design von Audioverstärkern. Im Allgemeinen erfordern dreistufige aktive Equalizer-Filter drei Steuerbässe, Höhen und Mitten. Der Bassregler lässt die Niederfrequenz durch, blockiert jedoch die Hochfrequenz, und der Höhenregler lässt die Hochfrequenz durch, blockiert jedoch die Niederfrequenz, während der MID-Regler zwischen Hoch- und Niederfrequenz balanciert. In diesem Projekt werden wir einen aktiven Tonsteuerkreis entwerfen , der von einem Operationsverstärker mit PCB-Design gespeist wird. Es funktioniert mit einem 12-V-Netzteil und verfügt über eine Bass-, Höhen- und Mittelfrequenzregelungso dass das Audio-Ausgang nach Bedarf angepasst werden kann. Sie können sich auch die anderen Bass-Höhenschaltungen ansehen, die wir zuvor gebaut haben.

• Stereo-Audio-Vorverstärker mit Bass- und Höhenregelung über Transistoren
• Einfache Audio Tone Control Circuit mit Bass- und Höhenregelung
• Hochleistungs-Bass- und Höhenregelkreis mit LA4440

Für dieses Projekt haben wir die Leiterplattenherstellungsdienste von PCBWay zur Herstellung unserer Leiterplatten verwendet. In den folgenden Abschnitten des Artikels haben wir das gesamte Verfahren zum Entwerfen, Bestellen und Zusammenbauen der Leiterplatten für diese Audio-Equalizer-Schaltung beschrieben.

Erforderliche Komponenten

Die Komponenten, die zum Aufbau dieser Tonsteuerschaltung mit einem Operationsverstärker erforderlich sind, sind unten angegeben.

1. 100k-Potentiometer - 2 Stk
2. 470k-Potentiometer - 1 Stck
3. Operationsverstärker TL072
4. 12V Stromversorgung
5. .1uF 35V Kondensator
6. 1,2 nF 63 V Kondensator
7. 100 uF, 35 V.
8. 10 uF, 35 V.
9. 2,2 uF, 63 V.
10. 22k Widerstand
11. 22nF 63V Kondensator
12. 270R Widerstand
13. 33pF Kondensator
14. 4,7 nF 63 V Kondensator - 2 Stck
15. 47nF
16. 1,8k - 2 Stk
17. 10 uF, 25 V - 2 Stk
18. 3,3k - 2St
19. 47k - 2St
20. 10k - 5St
21. PCB

Audio Equalizer Schaltplan

Das vollständige Schaltbild der Bass-Höhen ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Die Hauptkomponente in dieser Schaltung ist der Operationsverstärker. Der Operationsverstärker TL072 ist ein beliebter Operationsverstärker mit zwei einzelnen Operationsverstärkern in einem einzigen monolithischen Gehäuse.

Die Erklärung der Schaltung lautet wie folgt. Sie können jedoch auch zum Video am Ende dieser Seite springen, in dem auch die Funktionsweise der Schaltung erläutert wird. Das folgende Bild zeigt die Pinbelegung des Operationsverstärkers TL072P. Diese beiden Operationsverstärker sind im Schema als IC1A und IC1B dargestellt.

Operationsverstärker-Pufferschaltung:

Der IC1A ist als invertierender Pufferverstärker konfiguriert. Dieser Pufferverstärker liefert einen gepufferten Ausgang des Eingangssignals, das von den Dreibandfiltern gefiltert oder ausgeglichen werden soll. Der Kondensator C4 ist ein Sperrkondensator, der das Gleichstromsignal blockiert und nur das Wechselstromsignal durchlässt.

Die Widerstände R3 und R4 müssen genau und abgestimmt sein. Es wird empfohlen, diese beiden Werte zu diesem Zeitpunkt nicht zu ändern. Der Kondensator des Ausgangs 2,2 uF, C6 leitet das Signal vom gepufferten Ausgang weiter.

Steuerkreis für Mittelfrequenz, Bässe und Höhen:

In der nächsten Stufe ist IC1B das tatsächlich aktive Filter, bei dem drei Durchlassfilter über die negative Rückkopplungsschleife angeschlossen sind. Hier ist der eigentliche Ton Filtration ist happening-

Der negative Eingang wird vom 2,2 uF-Kondensator empfangen. Der Operationsverstärker IC1B ist wieder als invertierender Verstärker konfiguriert und nimmt einen invertierenden Eingang vom IC1A und am Ausgang wieder invertiert.

Die Drei-Band-Filter sind beide RC-Filter. Da die Kondensatorwerte nicht geändert werden können, wird der Widerstandswert hier mit einem variablen Potentiometer geändert. Hier werden der Widerstand R12 und der Kondensator C11 als Verstärkungseinstellung verwendet. Durch Ändern des R12-Werts wird auch die Verstärkung geändert.

Im ersten Filter ist das der Bassfilter (Tiefpass). Die erste Netzwerkschaltung ist R8, das Basspotentiometer und R9 ist der Gesamtwiderstand des Filters und der Kondensator ist C7. Um die Grenzfrequenz zu bestimmen, kann man die folgende Formel verwenden:

fc = 1 / 2piCR

Fc ist die Grenzfrequenz und C ist der Kondensatorwert, R ist der Gesamtwiderstand des Netzwerks. Wenn Sie also verschiedene Pot-Werte ändern oder den C7-Kondensator ändern, ändert sich der Frequenzgang des Bassfilters (Tiefpassfilter).

Berechnung der Grenzfrequenz für Bass- und Höhenschaltung:

In der obigen Schaltung beträgt der Potentiometerwert beispielsweise 100 k. Daher ist der Gesamtwiderstand 100k (Bass Pot) + 10k (R8) + 10k (R9) = 120k. Somit könnte gemäß der Formel der Bassregler die Frequenz bis zu 28 Hz verarbeiten.

Das gleiche passiert für den MID-Filter. Anstelle eines Tiefpass- oder Hochpassfilters wird jedoch eine Bandpassfilterkonstruktion verwendet.

Die Grenzfrequenz kann unter Verwendung der gleichen Formel fc = 1 / 2piCR erhalten werden. Das höchste Band kann unter Verwendung des Widerstands R6 und des Kondensators C8 berechnet werden (gemäß dem schematischen Wert beträgt es 10,2 kHz), und das niedrigste Band kann unter Verwendung des - MID-Potentiometerwerts + R10 als Gesamtwiderstand und des Kondensators C9 (gemäß) berechnet werden der schematische Wert beträgt 70 Hz).

Im letzten Filterband handelt es sich um eine Höhenregelung mit einem Hochpassfilter. Die Formel ändert sich nicht, es ist das gleiche fc = 1 / 2piCR. Der Gesamtwiderstand ist der Höhenwiderstand, und der R11 und der Kondensator sind der C10. Wenn die Höhen vollständig niedrig sind, dh das Potentiometer unter Verwendung des schematischen Werts vollständig 470 k beträgt, beträgt die Grenzfrequenz des Filters - 71 Hz. Während des vollständigen Höhenmodus, wenn das Potentiometer vollständig eingeschaltet ist, wird der Widerstand des Potentiometers unbedeutend und nur der Widerstand R11 wird wirksam. In dieser Situation betrug die Grenzfrequenz -18 kHz. Die Ausgabe erfolgt über den C12.

Vorspannungs- / Versatzschaltung:

Da dies eine Einzelschienenversorgungsspannung ist, bei der die negative Schiene nicht verwendet wird, muss das Eingangssignal versetzt werden. Dies ist auf die Unfähigkeit des Operationsverstärkers zurückzuführen, negative Spitzen des Eingangssignals in einem Einzelschienen-Stromversorgungsmodus zu verstärken.

Um den Offset herzustellen, wird ein Spannungsteiler über die positive Rückkopplung des Operationsverstärkers gelegt. Der Spannungsteiler versetzt die Signalhälfte der Versorgungsspannung. Da eine 12-V-Versorgung verwendet wird, wird das Eingangssignal um 6 V DC versetzt. C1 und C2 sind die Filterkondensatoren und R1 und R2 werden verwendet, um den Spannungsteiler zusammen mit einem zusätzlichen Filterkondensator C3 herzustellen.

Active Audio Filter PCB Design

Die Platine für unsere Active Audio Filter-Schaltung ist für ein doppeltes Sideboard ausgelegt. Ich habe Eagle zum Entwerfen meiner Leiterplatte verwendet, aber Sie können jede Design-Software Ihrer Wahl verwenden. Das 2D-Bild meines Board-Designs ist unten dargestellt.

Ausreichende Durchlässe für die Erdung werden verwendet, um den Erdungspfad auf der gesamten Leiterplatte ordnungsgemäß zu erstellen. Das Eingangssignal und der Eingangsspannungsabschnitt werden auf der linken Seite und der Ausgang auf der rechten Seite zur besseren Benutzerfreundlichkeit erstellt. Die vollständige Designdatei für Eagle zusammen mit dem Gerber kann über den unten stehenden Link heruntergeladen werden.

• PCB Design und GERBER für Tonregelkreis mit Bass- und Höhenregelung

Jetzt, da unser Design fertig ist, ist es Zeit, sie mithilfe der Gerber-Datei herzustellen. Befolgen Sie einfach die folgenden Schritte, um die Leiterplatte fertigzustellen.

PCB bei PCBWay bestellen

Schritt 1: Rufen Sie https://www.pcbway.com/ auf und melden Sie sich an, wenn Sie zum ersten Mal hier sind. Geben Sie dann auf der Registerkarte PCB Prototype die Abmessungen Ihrer Leiterplatte, die Anzahl der Schichten und die Anzahl der benötigten Leiterplatten ein.

Schritt 2: Klicken Sie auf die Schaltfläche "Jetzt zitieren". Sie werden zu einer Seite weitergeleitet, auf der Sie bei Bedarf einige zusätzliche Parameter festlegen können, z. B. das verwendete Material, den Spurabstand usw. Meistens funktionieren die Standardwerte jedoch einwandfrei.

Schritt 3: Der letzte Schritt besteht darin, die Gerber-Datei hochzuladen und mit der Zahlung fortzufahren. Um sicherzustellen, dass der Prozess reibungslos verläuft, überprüft PCBWAY, ob Ihre Gerber-Datei gültig ist, bevor Sie mit der Zahlung fortfahren. Auf diese Weise können Sie sicher sein, dass Ihre Leiterplatte herstellungsfreundlich ist und Sie als engagiert erreicht.

Zusammenbau und Test der aktiven Audiofilterschaltung

Nach ein paar Tagen erhielten wir unsere Leiterplatte in einer ordentlichen Verpackung. Die Leiterplattenqualität und Verpackung war wie immer gut. Sie können die Verpackung selbst sehen.

Die obere und die untere Schicht der Platine sind im folgenden Bild dargestellt. Wir haben Rot als Lötmaske gewählt, einfach weil es attraktiv ist und PCBway alle Maskenfarben zum gleichen Preis anbietet. Warum also nicht Spaß mit PCB-Farben haben?

Wie Sie dem obigen Bild entnehmen können, ist die Qualität der Leiterplatte sehr gut. Die Schienen, die Pads, Durchkontaktierungen und andere Abstände wurden alle perfekt hergestellt. Ich begann mit der Montage meines Boards, sobald ich es erhalten hatte. Sie können die zusammengebaute Platine unten sehen.

Bei einigen Kondensatoren sind die Nennspannungen zwar nicht genau, erfordern jedoch keine Unterschiede in der Schaltungsleistung. Außerdem wird der Operationsverstärker TL072 aufgrund der Nichtverfügbarkeit des IC durch JRC4558 ersetzt. Andere Operationsverstärker-ICs können ebenfalls funktionieren, aber die Pin-Zuordnung muss mit der Standard-Pin-Zuordnung des Operationsverstärkers übereinstimmen.

Die Schaltung wird mit einem Audioeingang von einem Laptop, einem 12-V-Netzteil und einem 15-W-2.1-Lautsprecherausgangssystem getestet. Die detaillierten Arbeits- und Testinformationen finden Sie im folgenden Video.

Ich hoffe, Ihnen hat das Tutorial gefallen und Sie haben etwas Nützliches gelernt. Wenn Sie Fragen oder Zweifel haben, lassen Sie diese im Kommentarbereich unten. Sie können unsere Foren auch für andere technische Fragen nutzen.