Equalizzatore audio / circuito di controllo dei toni con controllo dei bassi, degli acuti e delle medie frequenze mediante op

Controllo dei toni o circuito equalizzatore attivo, in particolare bassi, alti e controllo MID L'equalizzatore è un circuito importante nella progettazione di amplificatori audio. In genere, i filtri equalizzatore attivi a tre stadi richiedono tre controlli bassi, alti e medi. Il controllo dei bassi consente il passaggio della bassa frequenza ma blocca l'alta frequenza e il controllo degli alti consente il passaggio dell'alta frequenza ma blocca la bassa frequenza, mentre il controllo MID bilancia tra alta e bassa frequenza. In questo progetto, progetteremo un circuito di controllo del tono attivo alimentato da un amplificatore operazionale con un design PCB. Funzionerà con un alimentatore a 12V e avrà il controllo dei bassi, degli acuti e delle medie frequenzein modo che l'audio in uscita possa essere regolato come richiesto. Puoi anche controllare gli altri circuiti dei bassi alti che abbiamo costruito in precedenza.

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Per questo progetto abbiamo utilizzato i servizi di produzione di PCB di PCBWay per realizzare i nostri circuiti. Nelle sezioni seguenti dell'articolo abbiamo coperto la procedura completa per progettare, ordinare e assemblare le schede PCB per questo circuito equalizzatore audio.

Componenti richiesti

Di seguito sono riportati i componenti necessari per costruire questo circuito di controllo del tono utilizzando Op-Amp.

1. Potenziometro 100k - 2 pz
2. 470k- potenziometro - 1 pz
3. Amplificatore operazionale TL072
4. Alimentazione 12V
5. Condensatore.1uF 35V
6. Condensatore 1.2nF 63V
7. 100uF, 35V
8. 10uF, 35V
9. 2,2uF, 63V
10. Resistenza da 22k
11. Condensatore 22nF 63V
12. Resistenza 270R
13. Condensatore 33pF
14. Condensatore 4,7nF 63V - 2 pz
15. 47nF
16. 1.8k - 2 pezzi
17. 10uF, 25V - 2 pezzi
18. 3,3 k - 2 pezzi
19. 47k - 2 pezzi
20. 10k - 5 pezzi
21. PCB

Schema del circuito dell'equalizzatore audio

Lo schema elettrico completo dei bassi acuti è mostrato nell'immagine sottostante. Il componente principale in questo circuito è l'amplificatore operazionale. L'Op-Amp TL072 è un popolare amplificatore operazionale che dispone di due singoli amplificatori operazionali in un unico pacchetto monolitico.

La spiegazione del circuito è la seguente, ma potete anche saltare al video alla fine di questa pagina che spiega anche come funziona il circuito. L'immagine sotto mostra il pinout dell'amplificatore operazionale TL072P. Questi due amplificatori operazionali sono rappresentati nello schema come IC1A e IC1B.

Circuito buffer amplificatore operazionale:

L'IC1A è configurato come un amplificatore buffer invertente. Questo amplificatore buffer fornisce un'uscita bufferizzata del segnale di ingresso che deve essere filtrato o equalizzato dai filtri a tre bande. Il condensatore C4 è un condensatore di blocco che blocca il segnale CC e consente solo il passaggio del segnale CA.

I resistori R3 e R4 devono essere precisi e abbinati. Si consiglia di non modificare questi due valori in questa fase. L'uscita 2.2uF, condensatore C6 passerà il segnale dall'uscita bufferizzata.

Circuito di controllo delle frequenze medie, dei bassi e degli acuti:

Nella fase successiva, IC1B è il filtro attivo effettivo che ha tre filtri passanti collegati attraverso il circuito di feedback negativo. Ecco l'effettivo filtraggio del tono che sta accadendo-

L'ingresso negativo viene ricevuto dal condensatore 2.2uF. L'amplificatore operazionale IC1B è nuovamente configurato come amplificatore invertente e riceve un ingresso invertente dall'IC1A e all'uscita viene nuovamente invertito.

I filtri a tre bande sono entrambi filtri RC. Poiché i valori del condensatore non possono essere modificati, il valore del resistore viene modificato qui utilizzando un potenziometro variabile. Qui, il resistore R12 e il condensatore C11 vengono utilizzati come impostazione del guadagno. Cambiando il valore R12 cambierà anche il guadagno.

Nel primo filtro che è il filtro dei bassi (passa basso). Il primo circuito di rete è R8, potenziometro Bass e R9 è la resistenza totale del filtro e il condensatore è C7. Per determinare la frequenza di taglio, è possibile utilizzare la formula seguente:

fc = 1 / 2piCR

La fc è la frequenza di taglio e C è il valore del condensatore, la R è la resistenza totale della rete. Pertanto, la modifica di diversi valori di potenziometro o la modifica del condensatore C7 cambierà la risposta in frequenza del filtro Bass (filtro passa basso).

Calcolo della frequenza di taglio per il circuito dei bassi e degli acuti:

Ad esempio, nel circuito sopra, il valore del potenziometro è 100k. Pertanto, la resistenza totale, 100k (Bass Pot) + 10k (R8) + 10k (R9) = 120k. Quindi, come da formula, il controllo dei bassi potrebbe elaborare la frequenza fino a 28 Hz.

La stessa cosa accade per il filtro MID. Ma invece di filtri passa basso o passa alto, utilizza una struttura di filtro passa banda.

La frequenza di taglio può essere ottenuta utilizzando la stessa formula fc = 1 / 2piCR. La banda più alta può essere calcolata utilizzando il resistore R6 e il condensatore C8 (come da valore schematico, è 10,2 kHz) e la banda più bassa può essere calcolata usando il valore del potenziometro - MID + R10 come resistenza totale e il condensatore C9 (come da il valore schematico, è 70 Hz).

Nell'ultima banda del filtro, è un controllo dei toni alti con un filtro passa-alto. La formula non cambia, è la stessa fc = 1 / 2piCR. Il resistore totale è il resistore Treble e l'R11 e il condensatore sono il C10. Quando gli alti sono completamente bassi, significa che il potenziometro è completamente 470k usando il valore schematico, la frequenza di taglio del filtro è - 71 Hz. Ma durante la modalità acuti completa, quando il potenziometro è completamente acceso, la resistenza del potenziometro diventa insignificante e solo il resistore R11 ha effetto. In questa situazione, la frequenza di taglio diventa -18 kHz. L'uscita è ottenuta dal C12.

Circuito di polarizzazione / offset:

Poiché si tratta di una tensione di alimentazione del binario singolo in cui non viene utilizzato il binario negativo, il segnale di ingresso deve essere compensato. Ciò è dovuto all'incapacità dell'amplificatore operazionale di amplificare i picchi negativi del segnale di ingresso in una modalità di alimentazione a binario singolo.

Per effettuare l'offset, un partitore di tensione viene posizionato attraverso il feedback positivo dell'amplificatore operazionale. Il partitore di tensione compenserà la metà del segnale della tensione di alimentazione. Poiché utilizza l'alimentazione a 12V, il segnale di ingresso è compensato da 6V CC. C1 e C2 sono i condensatori di filtro e R1 e R2 sono utilizzati per realizzare il partitore di tensione insieme a un condensatore di filtro aggiuntivo C3.

Progettazione PCB con filtro audio attivo

Il PCB per il nostro circuito Active Audio Filter è progettato per un doppio sideboard. Ho usato Eagle per progettare il mio PCB ma puoi utilizzare qualsiasi software di progettazione di tua scelta. L'immagine 2D del disegno della mia tavola è mostrata di seguito.

Si utilizzano sufficienti vie di riempimento del terreno per creare correttamente il percorso di terra su tutto il circuito. Il segnale di ingresso e la sezione della tensione di ingresso vengono creati sul lato sinistro e l'uscita viene creata sul lato destro per una migliore usabilità. Il file di progettazione completo per Eagle insieme al Gerber può essere scaricato dal collegamento sottostante.

• PCB Design e GERBER per circuito di controllo del tono con controllo dei bassi e degli acuti

Ora che il nostro design è pronto, è tempo di fabbricarlo utilizzando il file Gerber. Per completare il PCB è abbastanza semplice, segui semplicemente i passaggi seguenti:

Ordinazione di PCB da PCBWay

Passaggio 1: accedi a https://www.pcbway.com/, registrati se è la prima volta. Quindi, nella scheda Prototipo PCB, inserisci le dimensioni del tuo PCB, il numero di strati e il numero di PCB richiesto.

Passaggio 2: procedi facendo clic sul pulsante "Cita ora". Verrai indirizzato a una pagina in cui impostare alcuni parametri aggiuntivi se necessario, come il materiale utilizzato, la spaziatura delle tracce, ecc. Ma soprattutto, i valori predefiniti funzioneranno bene.

Passaggio 3: il passaggio finale è caricare il file Gerber e procedere con il pagamento. Per assicurarsi che il processo sia fluido, PCBWAY verifica se il file Gerber è valido prima di procedere con il pagamento. In questo modo, puoi essere certo che il tuo PCB è facile da fabbricare e ti raggiungerà come impegnato.

Assemblaggio e test del circuito del filtro audio attivo

Dopo alcuni giorni, abbiamo ricevuto il nostro PCB in un pacco pulito. La qualità e la confezione del PCB erano buone come sempre. Puoi vedere la confezione di persona.

Lo strato superiore e lo strato inferiore del tabellone sono mostrati nell'immagine sottostante. Abbiamo scelto il rosso come maschera di saldatura, semplicemente perché è attraente e PCBway fornisce tutti i colori delle maschere allo stesso prezzo, quindi perché non divertirsi con il colore PCB.

Come puoi notare dall'immagine sopra, la qualità del PCB è molto buona. I binari, le pastiglie, le vie e gli altri spazi liberi erano tutti perfettamente fabbricati. Ho iniziato a montare la mia tavola non appena l'ho ricevuta. Puoi vedere la scheda assemblata di seguito.

Tuttavia, per alcuni condensatori, i valori di tensione non sono precisi come richiesto, ma non fa alcuna differenza nell'uscita del circuito. Inoltre, l'amplificatore operazionale TL072 viene sostituito con JRC4558 a causa dell'indisponibilità dell'IC. Possono funzionare anche altri circuiti integrati op-amp, ma la mappatura dei pin deve essere abbinata alla mappatura dei pin dell'amplificatore operazionale standard.

Il circuito viene testato utilizzando un ingresso audio da un laptop, un alimentatore da 12 V e un sistema di uscita per altoparlanti 2.1 da 15 W. Le informazioni dettagliate sul lavoro e sui test possono essere trovate nel video qui sotto.

Spero ti sia piaciuto il tutorial e hai imparato qualcosa di utile. Se hai domande o dubbi, lasciali nella sezione commenti qui sotto. Puoi anche utilizzare i nostri forum per altre domande tecniche.