Схема звукового эквалайзера / регулировки тембра с регулировкой низких, высоких и средних частот с помощью op

Схема регулировки тембра или активного эквалайзера, особенно эквалайзера на основе управления низкими, высокими и средними частотами, является важной схемой в конструкции усилителя звука. Как правило, трехступенчатые активные фильтры эквалайзера требуют трех управляющих низких, высоких частот и средних частот. Регулятор низких частот позволяет проходить низкой частоте, но блокирует высокие частоты, а регулятор высоких частот позволяет проходить высокой частоте, но блокирует низкие частоты, тогда как регулятор MID балансирует между высокой и низкой частотой. В этом проекте мы разработаем активную схему управления тембром с питанием от операционного усилителя в виде печатной платы. Он будет работать от источника питания 12 В и будет иметь регулировку низких, высоких и средних частот.так что выходной звук может быть настроен по мере необходимости. Вы также можете проверить другие схемы низких частот, которые мы создали ранее.

Предусилитель стереоаудио с регулировкой низких и высоких частот с помощью транзисторов
Простая схема управления звуком с регулировкой низких и высоких частот
Цепь управления мощными басами и высокими частотами с использованием LA4440

Для этого проекта мы использовали услуги по производству печатных плат PCBWay для изготовления наших печатных плат. В следующих разделах статьи мы рассмотрели полную процедуру проектирования, заказа и сборки печатных плат для этой схемы звукового эквалайзера.

Необходимые компоненты

Компоненты, необходимые для построения этой схемы управления тембром с использованием операционного усилителя, приведены ниже.

100к - потенциометр - 2 шт.
470к- потенциометр - 1 шт.
Операционный усилитель TL072
Блок питания 12 В
Конденсатор 1 мкФ 35 В
Конденсатор 1,2 нФ 63 В
100 мкФ, 35 В
10 мкФ, 35 В
2,2 мкФ, 63 В
Резистор 22к
Конденсатор 22nF 63V
Резистор 270R
Конденсатор 33 пФ
Конденсатор 4,7 нФ 63 В - 2 шт.
47нФ
1,8 тыс. - 2 шт.
10uF, 25V - 2 шт.
3.3k - 2шт
47к - 2шт
10к - 5шт
Печатная плата

Принципиальная схема звукового эквалайзера

Полная принципиальная схема низких частот показана на изображении ниже. Основным компонентом этой схемы является операционный усилитель. Op-Amp TL072 - это популярный операционный усилитель, который состоит из двух отдельных операционных усилителей в одном монолитном корпусе.

Описание схемы приводится ниже, но вы также можете перейти к видео в конце этой страницы, в котором также объясняется, как работает схема. На изображении ниже показана распиновка операционного усилителя TL072P. Эти два операционных усилителя изображены на схеме как IC1A и IC1B.

Схема буфера операционного усилителя:

IC1A сконфигурирован как инвертирующий буферный усилитель. Этот буферный усилитель обеспечивает буферизованный выходной сигнал входного сигнала, который фильтруется или выравнивается трехполосными фильтрами. Конденсатор C4 - это блокирующий конденсатор, который блокирует сигнал постоянного тока и пропускает только сигнал переменного тока.

Резисторы R3 и R4 должны быть точными и согласованными. На данном этапе не рекомендуется изменять эти два значения. Выход 2.2uF, конденсатор C6 будет пропускать сигнал с буферизованного выхода.

Цепь управления средними, низкими и высокими частотами:

На следующем этапе IC1B является фактическим активным фильтром, который имеет три проходных фильтра, подключенных к контуру отрицательной обратной связи. Вот и происходит фактическая фильтрация тона -

Отрицательный вход поступает от конденсатора 2,2 мкФ. Операционный усилитель IC1B снова сконфигурирован как инвертирующий усилитель, и он принимает инвертирующий вход от IC1A, а на выходе он снова инвертируется.

Оба трехполосных фильтра являются RC-фильтрами. Поскольку номиналы конденсаторов не могут быть изменены, значение резистора изменяется здесь с помощью переменного потенциометра. Здесь резистор R12 и конденсатор C11 используются в качестве настройки усиления. Изменение значения R12 также изменит усиление.

В первом фильтре это фильтр низких частот (low pass). Первая сетевая цепь - это R8, потенциометр низких частот, а R9 - полное сопротивление фильтра, а конденсатор - C7. Чтобы определить частоту среза, можно использовать следующую формулу:

fc = 1 / 2piCR

Fc - частота среза, C - емкость конденсатора, R - полное сопротивление сети. Следовательно, изменение различных значений потенциометра или замена конденсатора C7 приведет к изменению частотной характеристики фильтра низких частот (фильтра низких частот).

Расчет частоты среза для цепи низких и высоких частот:

Например, в приведенной выше схеме значение потенциометра составляет 100 кОм. Следовательно, общее сопротивление, 100 кОм (Bass Pot) + 10 кОм (R8) + 10 кОм (R9) = 120 кОм. Таким образом, по формуле регулятор низких частот мог обрабатывать частоту до 28 Гц.

То же самое происходит и с фильтром MID. Но вместо фильтров нижних или верхних частот он использует конструкцию полосового фильтра.

Частоту среза можно получить по той же формуле fc = 1 / 2piCR. Самая высокая полоса может быть рассчитана с помощью резистора R6 и конденсатора C8 (согласно схематическому значению это 10,2 кГц), а самая низкая полоса может быть рассчитана с использованием значения потенциометра - MID + R10 в качестве общего сопротивления и конденсатора C9 (согласно схематическое значение, это 70 Гц).

В последней полосе фильтра это регулятор высоких частот с фильтром высоких частот. Формула не меняется, все та же fc = 1 / 2piCR. Общий резистор - это резистор Treble, а R11 и конденсатор - это C10. Когда высокие частоты полностью низкие, это означает, что потенциометр полностью 470 кОм, используя схематическое значение, частота среза фильтра составляет -71 Гц. Но во время полного режима высоких частот, когда потенциометр полностью включен, сопротивление потенциометра становится незначительным, и действует только резистор R11. В этой ситуации частота среза стала -18 кГц. Выходной сигнал получен от C12.

Цепь смещения / смещения:

Поскольку это напряжение питания одной шины, где отрицательная шина не используется, входной сигнал необходимо смещать. Это связано с неспособностью операционного усилителя усилить отрицательные пики входного сигнала в режиме питания с одной шиной.

Чтобы выполнить смещение, на положительную обратную связь операционного усилителя помещается делитель напряжения. Делитель напряжения смещает сигнал на половину напряжения питания. Поскольку он использует питание 12 В, входной сигнал смещается на 6 В постоянного тока. C1 и C2 - это конденсаторы фильтра, а R1 и R2 используются для создания делителя напряжения вместе с дополнительным конденсатором фильтра C3.

Дизайн печатной платы активного звукового фильтра

Печатная плата для нашей схемы активного аудиофильтра предназначена для двойного сайдборда. Я использовал Eagle для разработки своей печатной платы, но вы можете использовать любое программное обеспечение для проектирования по вашему выбору. 2D-изображение моего дизайна платы показано ниже.

Достаточные переходные отверстия для заземления используются для правильного создания пути заземления по всей печатной плате. Входной сигнал и раздел входного напряжения создаются с левой стороны, а выходной - с правой стороны для удобства использования. Полный файл дизайна для Eagle вместе с Gerber можно скачать по ссылке ниже.

Дизайн печатной платы и GERBER для схемы управления тембром с контролем низких и высоких частот

Теперь, когда наш дизайн готов, пришло время изготовить их с помощью файла Gerber. Сделать печатную плату довольно просто, просто выполните следующие действия:

Заказ печатной платы на PCBWay

Шаг 1. Зайдите на https://www.pcbway.com/, зарегистрируйтесь, если это ваш первый раз. Затем на вкладке PCB Prototype введите размеры вашей печатной платы, количество слоев и количество требуемых печатных плат.

Шаг 2: Продолжите, нажав кнопку «Цитировать сейчас». Вы попадете на страницу, где при необходимости установите несколько дополнительных параметров, таких как используемый материал, расстояние между дорожками и т. Д. Но в большинстве случаев значения по умолчанию будут работать нормально.

Шаг 3: Последний шаг - загрузить файл Gerber и продолжить оплату. Чтобы убедиться, что процесс проходит гладко, PCBWAY проверяет, действителен ли ваш файл Gerber, прежде чем продолжить платеж. Таким образом, вы можете быть уверены, что ваша печатная плата удобна для изготовления и будет доставлена к вам в соответствии с требованиями.

Сборка и тестирование схемы активного звукового фильтра

Через несколько дней мы получили нашу печатную плату в аккуратной упаковке. Качество печатной платы и упаковка как всегда были на хорошем уровне. Вы можете сами увидеть упаковку.

Верхний и нижний слои платы показаны на изображении ниже. Мы выбрали красный в качестве паяльной маски просто потому, что он привлекателен, а PCBway предлагает все цвета масок по той же цене, так почему бы не повеселиться с цветом печатной платы.

Как вы можете заметить на изображении выше, качество печатной платы очень хорошее. Дорожки, контактные площадки, переходные отверстия и другие зазоры были идеально изготовлены. Я начал сборку своей платы, как только получил ее. Собранную плату вы можете увидеть ниже.

Однако для некоторых конденсаторов номинальное напряжение неточно, как требуется, но это не влияет на выходной сигнал схемы. Также операционный усилитель TL072 заменен на JRC4558 в связи с отсутствием ИС. Другая микросхема операционного усилителя также может работать, но отображение контактов должно соответствовать стандартному отображению контактов операционного усилителя.

Схема тестируется с использованием аудиовхода от ноутбука, источника питания 12 В и системы вывода на динамик 2.1 мощностью 15 Вт. Подробную информацию о работе и тестировании можно найти в видео ниже.

Надеюсь, вам понравился урок и вы узнали что-то полезное. Если у вас есть какие-либо вопросы или сомнения, оставьте их в разделе комментариев ниже. Вы также можете использовать наши форумы для других технических вопросов.