- Požadované komponenty
- Obvodové schéma audio ekvalizéru
- Design desek plošných spojů s aktivním zvukovým filtrem
- Objednání desky plošných spojů z PCBWay
- Sestavení a testování obvodu aktivního zvukového filtru
Ovládání tónů nebo aktivní ekvalizér, zejména basy, výšky a MID ekvalizér založený na ovládání MID, je důležitým obvodem v konstrukci audio zesilovače. Obecně platí, že třístupňové aktivní filtry ekvalizéru vyžadují tři ovládací basy, výšky a střední tóny. Ovládání basů umožňuje průchod nízké frekvence, ale blokuje vysokou frekvenci a ovládání výšek umožňuje průchod vysoké frekvence, ale blokuje nízkou frekvenci, zatímco ovládání MID balancuje mezi vysokou a nízkou frekvencí. V tomto projektu navrhneme aktivní ovládací obvod Tone napájený operačním zesilovačem s designem PCB. Bude fungovat s napájením 12 V a bude mít ovládání basů, výšek a středních frekvencítakže výstupní zvuk lze upravit podle potřeby. Můžete si také prohlédnout další basové výškové obvody, které jsme sestavili dříve.
- Stereofonní předzesilovač zvuku s ovládáním basů a výšek pomocí tranzistorů
- Jednoduchý ovládací obvod zvukových tónů s ovládáním basů a výšek
- Vysoce výkonný ovládací obvod basů a výšek pomocí LA4440
Pro tento projekt jsme využili služeb výroby PCB společnosti PCBWay k výrobě našich desek plošných spojů. V následujících částech článku jsme se zabývali celým postupem návrhu, objednávky a montáže desek plošných spojů pro tento obvod audio ekvalizéru.
Požadované komponenty
Níže jsou uvedeny komponenty potřebné k sestavení tohoto ovládacího obvodu tónů pomocí Op-Amp.
- 100k - potenciometr - 2 ks
- 470k- potenciometr - 1 ks
- Operační zesilovač TL072
- 12V napájecí zdroj
- Kondenzátor.1uF 35V
- Kondenzátor 1,2nF 63V
- 100uF, 35V
- 10uF, 35V
- 2,2 uF, 63 V
- 22k rezistor
- Kondenzátor 22nF 63V
- Rezistor 270R
- 33pF kondenzátor
- 4,7nF 63V kondenzátor - 2 ks
- 47nF
- 1,8k - 2 ks
- 10uF, 25V - 2 ks
- 3,3 tis. - 2 ks
- 47k - 2ks
- 10k - 5ks
- PCB
Obvodové schéma audio ekvalizéru
Kompletní schéma zapojení výšek basů je zobrazeno na obrázku níže. Hlavní složkou v tomto obvodu je Op-Amp. Op-Amp TL072 je populární operační zesilovač, který má dva samostatné operační zesilovače v jednom monolitickém balení.
Vysvětlení obvodu je následující, ale můžete také přeskočit na video na konci této stránky, které také vysvětluje, jak obvod funguje. Níže uvedený obrázek ukazuje pinout TL072P Op-Amp. Tyto dva operační zesilovače jsou ve schématu znázorněny jako IC1A a IC1B.
Obvod vyrovnávací paměti op-zesilovače:
IC1A je konfigurován jako invertující vyrovnávací zesilovač. Tento vyrovnávací zesilovač poskytuje tlumený výstup vstupního signálu, který má být filtrován nebo vyrovnán třípásmovými filtry. Kondenzátor C4 je blokovací kondenzátor, který blokuje stejnosměrný signál a umožňuje pouze průchod střídavého signálu.
Rezistory R3 a R4 musí být přesné a sladěné. V této fázi se nedoporučuje tyto dvě hodnoty měnit. Výstupní kondenzátor 2,2uF, C6 předá signál z výstupu s vyrovnávací pamětí.
Obvod ovládání středních frekvencí, basů a výšek:
V další fázi je IC1B skutečný aktivní filtr, který má tři smyčkové filtry připojené přes smyčku negativní zpětné vazby. Zde je vlastní filtrační tón je happening-
Záporný vstup je přijímán z kondenzátoru 2,2uF. Operační zesilovač IC1B je opět konfigurován jako invertující zesilovač a přijímá invertující vstup z IC1A a na výstupu je opět invertován.
Trojpásmové filtry jsou oba RC filtry. Protože hodnoty kondenzátoru nelze změnit, změní se zde hodnota odporu pomocí variabilního potenciometru. Zde se jako nastavení zisku použije odpor R12 a kondenzátor C11. Změna hodnoty R12 také změní zisk.
V prvním filtru, kterým je basový filtr (dolní propust). První síťový obvod je R8, basový potenciometr a R9 je celkový odpor filtru a kondenzátor je C7. K určení mezní frekvence lze použít následující vzorec -
fc = 1 / 2piCR
Fc je mezní frekvence a C je hodnota kondenzátoru, R je celkový odpor sítě. Proto změna různých hodnot potu nebo změna kondenzátoru C7 změní frekvenční odezvu basového filtru (dolní propust).
Výpočet mezní frekvence pro obvod basů a výšek:
Například ve výše uvedeném obvodu je hodnota potenciometru 100k. Proto celkový odpor, 100k (Bass Pot) + 10k (R8) + 10k (R9) = 120k. Podle vzorce by tedy ovládání basů mohlo zpracovávat frekvenci až 28 Hz.
Totéž se děje s filtrem MID. Ale místo nízkoprůchodových nebo hornoprůchodových filtrů používá konstrukci pásmových filtrů.
Mezní frekvenci lze získat pomocí stejného vzorce fc = 1 / 2piCR. Nejvyšší pásmo lze vypočítat pomocí odporu R6 a kondenzátoru C8 (podle schematické hodnoty je to 10,2 kHz) a nejnižší pásmo lze vypočítat pomocí hodnoty - MID potenciometru + R10 jako celkového odporu a kondenzátoru C9 (podle Schematická hodnota je 70 Hz).
V posledním pásmu filtru je to ovládání výškových tónů s vysokoprůchodovým filtrem. Vzorec se nemění, je to stejné fc = 1 / 2piCR. Celkový odpor je Trebleův odpor a R11 a kondenzátor jsou C10. Když jsou výšky zcela nízké, to znamená, že potenciometr je plně 470k pomocí schematické hodnoty, mezní frekvence filtru je - 71 Hz. Ale během režimu plných výšek, kdy je potenciometr zcela zapnutý, se odpor potenciometru stane nevýznamným a použije se pouze odpor R11. V této situaci se mezní frekvence stala -18 kHz. Výstup je získáván z C12.
Předpínací / ofsetový obvod:
Jelikož se jedná o napájecí napětí na jedné liště, kde se záporná lišta nepoužívá, je třeba vstupní signál vyrovnat. To je způsobeno neschopností operačního zesilovače zesílit záporné špičky vstupního signálu v režimu napájení na jedné liště.
Aby bylo možné provést offset, je přes kladnou zpětnou vazbu operačního zesilovače umístěn dělič napětí. Dělič napětí vyrovná polovinu signálu napájecího napětí. Protože používá napájení 12V, je vstupní signál kompenzován o 6V DC. C1 a C2 jsou filtrační kondenzátory a R1 a R2 se používají k výrobě děliče napětí spolu s dalším filtračním kondenzátorem C3.
Design desek plošných spojů s aktivním zvukovým filtrem
Deska plošných spojů pro náš obvod aktivního zvukového filtru je navržena pro dvojitý příborník. K návrhu desky plošných spojů jsem použil program Eagle, ale můžete použít jakýkoli návrhový software podle vašeho výběru. 2D obrázek mého návrhu desky je zobrazen níže.
K řádnému vytvoření uzemňovací cesty po celé desce plošných spojů se používá dostatečné množství průchodů uzemnění. Vstupní signál a část vstupního napětí jsou vytvořeny na levé straně a výstup je vytvořen na pravé straně pro lepší použitelnost. Celý návrhový soubor pro Eagle spolu s Gerberem si můžete stáhnout z níže uvedeného odkazu.
- Design PCB a GERBER pro obvod ovládání tónů s ovládáním basů a výšek
Nyní, když je náš Design připraven, je čas nechat si je vyrobit pomocí souboru Gerber. Chcete-li udělat desku plošných spojů docela snadné, jednoduše postupujte podle následujících kroků -
Objednání desky plošných spojů z PCBWay
Krok 1: Vstupte na https://www.pcbway.com/, zaregistrujte se, pokud jste poprvé. Poté na kartě Prototyp desky plošných spojů zadejte rozměry desky plošných spojů, počet vrstev a požadovaný počet desek plošných spojů.
Krok 2: Pokračujte kliknutím na tlačítko „Citovat nyní“. Budete přesměrováni na stránku, kde můžete v případě potřeby nastavit několik dalších parametrů, jako je použitý materiál, rozestup stop atd. Výchozí hodnoty ale většinou fungují dobře.
Krok 3: Posledním krokem je nahrání souboru Gerber a pokračování platby. Před pokračováním v platbě PCBWAY ověří, zda je váš soubor Gerber platný, aby byl proces hladký. Tímto způsobem si můžete být jisti, že vaše deska plošných spojů je přátelská k výrobě a dostane se k vám jako oddaná.
Sestavení a testování obvodu aktivního zvukového filtru
Po několika dnech jsme dostali náš PCB v úhledném balení. Kvalita PCB a balení byly jako vždy dobré. Balení můžete vidět sami.
Horní vrstva a spodní vrstva desky jsou zobrazeny na obrázku níže. Jako pájecí masku jsme zvolili červenou, jednoduše proto, že je atraktivní a PCBway poskytuje všechny barvy masky za stejnou cenu, tak proč se nebavit s barvou PCB.
Jak si můžete všimnout z výše uvedeného obrázku, kvalita desky plošných spojů je velmi dobrá. Stopy, podložky, průchody a další vzdálenosti byly perfektně vymyšlené. Jakmile jsem obdržel desku, začal jsem ji sestavovat. Níže můžete vidět sestavenou desku.
U několika kondenzátorů však nejsou hodnoty napětí přesné, jak je požadováno, ale nedělají žádné rozdíly ve výstupu obvodu. Také operační zesilovač TL072 je nahrazen JRC4558 kvůli nedostupnosti IC. Fungovat mohou i další IC Op-Amp, ale mapování pinů musí odpovídat standardnímu mapování pinů operačních zesilovačů.
Obvod je testován pomocí zvukového vstupu z notebooku, napájecího zdroje 12 V a výstupního systému reproduktorů 2,1 W. Podrobné informace o práci a testování naleznete ve videu níže.
Doufám, že se vám výukový program líbil a naučili jste se něco užitečného. Máte-li jakékoli dotazy nebo pochybnosti, nechte je v sekci komentářů níže. Můžete také použít naše fóra pro další technické dotazy.