- Súčasti sú povinné
- Schéma zapojenia zvukového ekvalizéra
- Dizajn DPS s aktívnym zvukovým filtrom
- Objednávanie DPS z PCBWay
- Zostavenie a testovanie obvodu aktívneho zvukového filtra
Ovládanie tónov alebo obvod aktívneho ekvalizéra, najmä basy, výšky a ekvalizér založený na ovládaní MID, je dôležitým obvodom v dizajne audio zosilňovača. Spravidla trojstupňové aktívne filtre ekvalizéra vyžadujú tri ovládacie basy, výšky a stredy. Ovládanie basov umožňuje prechod nízkej frekvencie, ale blokuje vysokú frekvenciu a riadenie výšok umožňuje prechod vysokej frekvencie, ale blokuje nízku frekvenciu, zatiaľ čo riadenie MID vyváži medzi vysokou a nízkou frekvenciou. V tomto projekte navrhneme aktívny riadiaci obvod tónov napájaný operačným zosilňovačom s dizajnom PCB. Bude fungovať s napájaním 12 V a bude mať ovládanie basov, výšok a stredných frekvenciíaby bolo možné podľa potreby upraviť výstupný zvuk. Môžete sa tiež pozrieť na ďalšie basové výšky, ktoré sme vytvorili skôr.
- Stereofónny predzosilňovač zvuku s ovládaním basov a výšok pomocou tranzistorov
- Jednoduchý obvod ovládania zvukových tónov s ovládaním basov a výšok
- Vysokovýkonný ovládací obvod basov a výšok pomocou LA4440
Pre tento projekt sme na výrobu našich dosiek plošných spojov využili služby výroby PCB spoločnosti PCBWay. V nasledujúcich častiach článku sme sa zaoberali kompletným postupom navrhovania, objednávania a montovania dosiek plošných spojov pre tento obvod audio ekvalizéra.
Súčasti sú povinné
Ďalej sú uvedené komponenty potrebné na zostavenie tohto riadiaceho obvodu tónov pomocou Op-Amp.
- 100k- potenciometer - 2 ks
- 470k- potenciometer - 1 ks
- Operačný zosilňovač TL072
- Napájanie 12V
- Kondenzátor.1uF 35V
- Kondenzátor 1,2nF 63V
- 100uF, 35V
- 10uF, 35V
- 2,2uF, 63V
- 22k rezistor
- Kondenzátor 22nF 63V
- Rezistor 270R
- Kondenzátor 33pF
- Kondenzátor 4,7nF 63V - 2 ks
- 47nF
- 1,8k - 2 ks
- 10uF, 25V - 2 ks
- 3,3 tis. - 2 ks
- 47k - 2ks
- 10k - 5ks
- DPS
Schéma zapojenia zvukového ekvalizéra
Kompletná schéma zapojenia vysokých tónov je znázornená na obrázku nižšie. Hlavnou súčasťou tohto obvodu je Op-Amp. Op-Amp TL072 je populárny operačný zosilňovač, ktorý má dva samostatné operačné zosilňovače v jednom monolitickom balení.
Vysvetlenie obvodu je nasledujúce, ale môžete tiež prejsť na video na konci tejto stránky, ktoré tiež vysvetľuje, ako obvod funguje. Na nasledujúcom obrázku je znázornené zapojenie zosilňovača TL072P Op-Amp. Tieto dva operačné zosilňovače sú v schéme znázornené ako IC1A a IC1B.
Obvod vyrovnávacej pamäte operačného zosilňovača:
IC1A je nakonfigurovaný ako invertujúci vyrovnávací zosilňovač. Tento vyrovnávací zosilňovač poskytuje vyrovnaný výstup vstupného signálu, ktorý sa má filtrovať alebo vyrovnať pomocou trojpásmových filtrov. Kondenzátor C4 je blokovací kondenzátor, ktorý blokuje jednosmerný signál a umožňuje prechod iba striedavého signálu.
Rezistory R3 a R4 musia byť presné a párované. V tejto fáze sa odporúča nemeniť tieto dve hodnoty. Výstupný kondenzátor 2,2uF, C6 bude prenášať signál z medzipamäťového výstupu.
Obvod riadenia strednej frekvencie, basov a výšok:
V ďalšom štádiu je IC1B skutočným aktívnym filtrom, ktorý má tri priepustné filtre pripojené cez slučku negatívnej spätnej väzby. Tu sa deje skutočná filtrácia tónov -
Záporný vstup sa prijíma z kondenzátora 2,2uF. Operačný zosilňovač IC1B je opäť nakonfigurovaný ako invertujúci zosilňovač a odoberá invertujúci vstup z IC1A a na výstupe je opäť invertovaný.
Trojpásmové filtre sú obidva RC filtre. Pretože hodnoty kondenzátora nie je možné zmeniť, hodnota odporu sa tu zmení pomocou variabilného potenciometra. Tu sa ako nastavenie zosilnenia použijú rezistor R12 a kondenzátor C11. Zmena hodnoty R12 tiež zmení zisk.
V prvom filtri, ktorým je basový filter (dolná priepusť). Prvý sieťový obvod je R8, basový potenciometer a R9 je celkový odpor filtra a kondenzátor je C7. Na určenie medznej frekvencie je možné použiť nasledujúci vzorec -
fc = 1 / 2piCR
Fc je medzná frekvencia a C je hodnota kondenzátora, R je celkový odpor siete. Preto zmena rôznych hodnôt potu alebo zmena kondenzátora C7 zmení frekvenčnú odozvu basového filtra (dolnopriepustný filter).
Výpočet medznej frekvencie pre obvod basov a výšok:
Napríklad vo vyššie uvedenom obvode je hodnota potenciometra 100k. Preto je celkový odpor 100k (Bass Pot) + 10k (R8) + 10k (R9) = 120k. Podľa vzorca teda ovládanie basov dokáže spracovať frekvenciu až 28 Hz.
To isté sa deje s filtrom MID. Namiesto dolnopriepustných alebo hornopriepustných filtrov však využíva konštrukciu pásmového filtra.
Medznú frekvenciu je možné získať pomocou rovnakého vzorca fc = 1 / 2piCR. Najvyššie pásmo sa dá vypočítať pomocou odporu R6 a kondenzátora C8 (podľa schematickej hodnoty je to 10,2 kHz) a najnižšie pásmo sa dá vypočítať pomocou hodnoty - potenciometra - MID + R10 ako celkového odporu a kondenzátora C9 (podľa schematická hodnota, je to 70 Hz).
V poslednom pásme filtra je to ovládanie vysokých tónov s vysokopriepustným filtrom. Vzorec sa nezmení, je to rovnaké fc = 1 / 2piCR. Celkový odpor je výškový rezistor a R11 a kondenzátor sú C10. Keď sú výšky úplne nízke, to znamená, že potenciometer je pomocou schématickej hodnoty úplne 470k, medzná frekvencia filtra je - 71 Hz. Ale počas režimu plných výšok, keď je potenciometer úplne zapnutý, sa odpor potenciometra stane nevýznamným a začne sa uplatňovať iba odpor R11. V tejto situácii sa medzná frekvencia zmenila na -18 kHz. Výstup sa získava z C12.
Predpínací / ofsetový obvod:
Pretože sa jedná o napájacie napätie jednej koľajnice, pri ktorom sa záporná koľajnica nepoužíva, je potrebné vyrovnať vstupný signál. Je to spôsobené neschopnosťou operačného zosilňovača zosilniť záporné špičky vstupného signálu v režime napájania na jednej koľajnici.
Na vykonanie posunutia sa cez kladnú spätnú väzbu operačného zosilňovača umiestni delič napätia. Delič napätia vyrovná polovicu signálu napájacieho napätia. Pretože používa napájanie 12V, je vstupný signál kompenzovaný o 6V DC. C1 a C2 sú filtračné kondenzátory a R1 a R2 sa používajú na výrobu deliča napätia spolu s ďalším filtračným kondenzátorom C3.
Dizajn DPS s aktívnym zvukovým filtrom
DPS pre náš obvod aktívneho audio filtra je navrhnutý pre dvojitý príborník. Na návrh DPS som použil program Eagle, ale môžete použiť akýkoľvek návrhový softvér podľa vášho výberu. 2D obrázok môjho návrhu dosky je zobrazený nižšie.
Na správne vytvorenie uzemňovacej cesty po celej doske plošných spojov sa používa dostatočné množstvo priechodiek pre uzemnenie. Vstupný signál a časť vstupného napätia sú vytvorené na ľavej strane a výstup je vytvorený na pravej strane pre lepšiu použiteľnosť. Celý návrhový súbor pre Eagle spolu s Gerberom si môžete stiahnuť z odkazu nižšie.
- Dizajn dosiek plošných spojov a GERBER pre obvod ovládania tónov s ovládaním basov a výšok
Teraz, keď je náš Dizajn pripravený, je čas nechať si ich vyrobiť pomocou súboru Gerber. Hotové PCB je celkom jednoduché, jednoducho postupujte podľa krokov uvedených nižšie -
Objednávanie DPS z PCBWay
Krok 1: Prejdite na stránku https://www.pcbway.com/ a zaregistrujte sa, ak ste prvýkrát. Potom na karte Prototyp PCB zadajte rozmery vašej PCB, počet vrstiev a požadovaný počet PCB.
Krok 2: Pokračujte kliknutím na tlačidlo „Citovať teraz“. Dostanete sa na stránku, kde môžete v prípade potreby nastaviť niekoľko ďalších parametrov, ako je použitý materiál, rozstup koľají atď. Predvolené hodnoty však väčšinou fungujú dobre.
Krok 3: Posledným krokom je nahranie súboru Gerber a pokračovanie v platbe. Pred pokračovaním v platbe PCBWAY overuje, či je váš súbor Gerber platný, aby sa ubezpečil, že proces je hladký. Týmto spôsobom si môžete byť istí, že vaša doska s plošnými spojmi je vhodná pre výrobu a že sa k vám dostane ako zaviazaná.
Zostavenie a testovanie obvodu aktívneho zvukového filtra
Po niekoľkých dňoch sme dostali náš DPS v úhľadnom balení. Kvalita PCB a balenie boli ako vždy dobré. O balení sa môžete presvedčiť sami.
Horná vrstva a spodná vrstva dosky sú zobrazené na obrázku nižšie. Ako spájkovaciu masku sme vybrali červenú, jednoducho preto, lebo je atraktívna a PCBway poskytuje všetky farby masky za rovnakú cenu, tak prečo sa nebaviť s farbou PCB.
Ako si môžete všimnúť na vyššie uvedenom obrázku, kvalita DPS je veľmi dobrá. Koľaje, podložky, priechody a ďalšie odstupy boli perfektne vyrobené. Svoju dosku som začal montovať hneď, ako som ju dostal. Zostavenú dosku môžete vidieť nižšie.
Avšak pre niekoľko kondenzátorov nie sú menovité hodnoty napätia presné, ako sa vyžaduje, nerobia však žiadne rozdiely vo výstupe obvodu. Taktiež je operačný zosilňovač TL072 nahradený JRC4558 z dôvodu nedostupnosti integrovaného obvodu. Fungovať môžu aj ďalšie IC Op-Amp, ale mapovanie pinov musí byť zladené so štandardným mapovaním pinov op-amp.
Obvod sa testuje pomocou zvukového vstupu z notebooku, napájania 12 V a výstupného systému reproduktorov 2,1 W 15 W. Podrobné informácie o práci a testovaní nájdete vo videu nižšie.
Dúfam, že sa vám výukový program páčil a dozvedeli ste sa niečo užitočné. Ak máte akékoľvek otázky alebo pochybnosti, nechajte ich v sekcii komentárov nižšie. Môžete tiež použiť naše fóra pre ďalšie technické otázky.