วงจรควบคุมอีควอไลเซอร์ / โทนเสียงพร้อมด้วยเสียงเบสเสียงแหลมและการควบคุมความถี่กลางโดยใช้ op

การควบคุมโทนเสียงหรือวงจรอีควอไลเซอร์แบบแอคทีฟโดยเฉพาะอย่างยิ่งเสียงเบสเสียงแหลมและการควบคุมกลางอีควอไลเซอร์เป็นวงจรสำคัญในการออกแบบเครื่องขยายเสียง โดยทั่วไปแล้วฟิลเตอร์อีควอไลเซอร์แบบแอคทีฟสามขั้นตอนต้องการการควบคุมเสียงเบสเสียงแหลมและเสียงกลางสามระดับ การควบคุมเสียงเบสช่วยให้สามารถส่งผ่านความถี่ต่ำได้ แต่บล็อกความถี่สูงและการควบคุมเสียงแหลมอนุญาตให้ส่งผ่านความถี่สูง แต่บล็อกความถี่ต่ำในขณะที่การควบคุม MID จะปรับสมดุลระหว่างความถี่สูงและความถี่ต่ำ ในโครงการนี้เราจะออกแบบวงจรควบคุมโทนแบบแอคทีฟที่ขับเคลื่อนโดยออปแอมป์พร้อมการออกแบบ PCB จะทำงานร่วมกับแหล่งจ่ายไฟ 12V และจะมีการควบคุมเสียงเบสเสียงแหลมและความถี่กลางเพื่อให้สามารถปรับเสียงเอาต์พุตได้ตามต้องการ คุณยังสามารถตรวจสอบวงจรเสียงแหลมอื่น ๆ ที่เราได้สร้างไว้ก่อนหน้านี้

เครื่องขยายเสียงระบบเสียงสเตอริโอพร้อมการควบคุมเสียงเบสและเสียงแหลมโดยใช้ทรานซิสเตอร์
วงจรควบคุมโทนเสียงอย่างง่ายพร้อมระบบควบคุมเสียงเบสและเสียงแหลม
High Power Bass และ Treble Control Circuit โดยใช้ LA4440

สำหรับโครงการนี้เราใช้บริการผลิต PCB ของ PCBWay เพื่อทำแผงวงจรของเรา ในส่วนต่อไปนี้ของบทความเราได้กล่าวถึงขั้นตอนทั้งหมดในการออกแบบสั่งซื้อและประกอบแผงวงจร PCB สำหรับวงจรอีควอไลเซอร์เสียงนี้

ส่วนประกอบที่จำเป็น

ส่วนประกอบที่จำเป็นในการสร้างวงจรควบคุมโทนโดยใช้ Op-Ampมีดังต่อไปนี้

100k- โพเทนชิออมิเตอร์ - 2 ชิ้น
470k- โพเทนชิออมิเตอร์ - 1 ชิ้น
TL072 เครื่องขยายเสียง
แหล่งจ่ายไฟ 12V
.1uF 35V ตัวเก็บประจุ
1.2nF 63V ตัวเก็บประจุ
100uF, 35V
10uF, 35V
2.2uF, 63V
ตัวต้านทาน 22k
22nF 63V ตัวเก็บประจุ
ตัวต้านทาน 270R
ตัวเก็บประจุ 33pF
ตัวเก็บประจุ 4.7nF 63V - 2 ชิ้น
47nF
1.8k - 2 ชิ้น
10uF, 25V - 2 ชิ้น
3.3k - 2 ชิ้น
47k - 2 ชิ้น
10k - 5 ชิ้น
PCB

แผนภาพวงจรปรับแต่งเสียง

แผนภาพวงจรเสียงแหลมเบสที่สมบูรณ์จะแสดงในภาพด้านล่าง ส่วนประกอบหลักในวงจรนี้คือ Op-Amp Op-Amp TL072 เป็นแอมพลิฟายเออร์เชิงปฏิบัติการยอดนิยมที่มีแอมพลิฟายเออร์สำหรับการทำงานแยกกันสองตัวในแพ็คเกจเสาหิน

คำอธิบายของวงจรมีดังต่อไปนี้ แต่คุณสามารถข้ามไปยังวิดีโอที่ท้ายหน้านี้ซึ่งจะอธิบายวิธีการทำงานของวงจรด้วย ด้านล่างของภาพที่แสดงให้เห็นถึงpinout ของ TL072P Op-Amp แอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการทั้งสองนี้แสดงในแผนผังเป็น IC1A และ IC1B

วงจร Op-Amp Buffer:

IC1A ถูกกำหนดค่าเป็นแอมพลิฟายเออร์บัฟเฟอร์กลับด้าน แอมพลิฟายเออร์บัฟเฟอร์นี้ให้เอาต์พุตบัฟเฟอร์ของสัญญาณอินพุตที่จะกรองหรือทำให้เท่ากันโดยฟิลเตอร์สามแบนด์ ตัวเก็บประจุ C4 เป็นตัวเก็บประจุแบบปิดกั้นที่บล็อกสัญญาณ DC และอนุญาตให้ส่งผ่านสัญญาณ AC เท่านั้น

ตัวต้านทาน R3 และ R4 ต้องถูกต้องและตรงกัน ขอแนะนำว่าอย่าเปลี่ยนค่าทั้งสองนี้ในขั้นตอนนี้ เอาต์พุต 2.2uF, ตัวเก็บประจุ C6 จะส่งผ่านสัญญาณจากเอาต์พุตที่บัฟเฟอร์

วงจรควบคุมความถี่เสียงเบสและเสียงแหลม:

ในขั้นต่อไป IC1B คือตัวกรองที่ใช้งานจริงซึ่งมีตัวกรองสัญญาณสามตัวที่เชื่อมต่อผ่านลูปข้อเสนอแนะเชิงลบ นี่คือความเป็นจริงการกรองเสียงเป็น happening-

รับอินพุตเชิงลบจากตัวเก็บประจุ 2.2uF op-amp IC1B ได้รับการกำหนดค่าอีกครั้งเป็นแอมพลิฟายเออร์แบบกลับด้านและกำลังรับอินพุทกลับด้านจาก IC1A และที่เอาต์พุตจะกลับด้านอีกครั้ง

ตัวกรองสามวงมีทั้งฟิลเตอร์ RC เนื่องจากไม่สามารถเปลี่ยนค่าตัวเก็บประจุได้จึงเปลี่ยนค่าตัวต้านทานตรงนี้โดยใช้โพเทนชิออมิเตอร์แบบแปรผัน ที่นี่ใช้ตัวต้านทาน R12 และตัวเก็บประจุ C11 เป็นค่าเกน การเปลี่ยนค่า R12 จะทำให้อัตราขยายเปลี่ยนไปด้วย

ในตัวกรองแรกที่เป็นตัวกรองเสียงเบส (ความถี่ต่ำ) วงจรเครือข่ายแรกคือ R8, Bass Potentiometer และ R9 คือความต้านทานรวมของตัวกรองและตัวเก็บประจุคือ C7 ในการกำหนดความถี่คัตออฟเราสามารถใช้สูตรด้านล่าง -

fc = 1 / 2piCR

fc คือความถี่ตัดและ C คือค่าตัวเก็บประจุ R คือความต้านทานทั้งหมดของเครือข่าย ดังนั้นการเปลี่ยนค่า pot ที่แตกต่างกันหรือการเปลี่ยนตัวเก็บประจุ C7 จะทำให้การตอบสนองความถี่ของ Bass filter (Low Pass filter) เปลี่ยนไป

การคำนวณความถี่คัทออฟสำหรับวงจรเบสและเสียงแหลม:

ตัวอย่างเช่นในวงจรข้างต้นค่าโพเทนชิออมิเตอร์คือ 100k ดังนั้นความต้านทานรวม 100k (Bass Pot) + 10k (R8) + 10k (R9) = 120k ดังนั้นตามสูตรการควบคุมเสียงเบสสามารถประมวลผลความถี่ได้ถึง 28 Hz

สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับตัวกรอง MID แต่แทนที่จะใช้ตัวกรองความถี่ต่ำหรือความถี่สูงจะใช้โครงสร้างตัวกรองแบนด์พาส

ความถี่ในการตัดสามารถรับใช้สูตรเดียวกันfc = 1 / 2piCR สามารถคำนวณย่านความถี่สูงสุดได้โดยใช้ตัวต้านทาน R6 และตัวเก็บประจุ C8 (ตามค่าแผนผังคือ 10.2 กิโลเฮิรตซ์) และสามารถคำนวณย่านความถี่ต่ำสุดได้โดยใช้ - ค่าโพเทนชิออมิเตอร์ MID + R10 เป็นความต้านทานรวมและตัวเก็บประจุ C9 (ตาม ค่าแผนผังคือ 70 Hz)

ในแถบฟิลเตอร์สุดท้ายเป็นการควบคุมโทนเสียงแหลมที่มีตัวกรองความถี่สูง สูตรไม่เปลี่ยนแปลง แต่เป็นfc = 1 / 2piCR เหมือนกัน ตัวต้านทานทั้งหมดคือตัวต้านทานเสียงแหลมและ R11 และตัวเก็บประจุคือ C10 เมื่อเสียงแหลมต่ำจนสุดนั่นหมายความว่าโพเทนชิออมิเตอร์เต็ม 470k โดยใช้ค่าแผนผังความถี่คัตออฟของฟิลเตอร์คือ - 71 Hz แต่ในโหมดเสียงแหลมเต็มเมื่อเปิดโพเทนชิออมิเตอร์อย่างสมบูรณ์ความต้านทานของโพเทนชิออมิเตอร์จะไม่มีนัยสำคัญและมีเพียงตัวต้านทาน R11 เท่านั้นที่มีผล ในสถานการณ์นี้ความถี่คัตออฟกลายเป็น -18 kHz เอาต์พุตได้มาจาก C12

วงจรการให้น้ำหนัก / ออฟเซ็ต:

เนื่องจากนี่เป็นแรงดันไฟฟ้าของรางเดี่ยวที่ไม่ได้ใช้รางลบสัญญาณอินพุตจึงต้องถูกชดเชย สาเหตุนี้เกิดจากการที่ op-amp ไม่สามารถขยายยอดลบของสัญญาณอินพุตในโหมดจ่ายไฟรางเดียว

ในการสร้างออฟเซ็ตตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าจะถูกวางไว้ในผลตอบรับเชิงบวกของ op-amp ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าจะหักล้างสัญญาณครึ่งหนึ่งของแรงดันไฟฟ้า เนื่องจากใช้แหล่งจ่ายไฟ 12V สัญญาณอินพุตจะถูกชดเชยด้วย 6V DC C1 และ C2 เป็นตัวเก็บประจุตัวกรองและ R1 และ R2 ใช้เพื่อสร้างตัวแบ่งแรงดันพร้อมกับตัวเก็บประจุตัวกรองเพิ่มเติม C3

การออกแบบ PCB กรองเสียงที่ใช้งานอยู่

PCB สำหรับวงจร Active Audio Filter ของเราออกแบบมาสำหรับตู้คู่ ฉันใช้ Eagle เพื่อออกแบบ PCB ของฉัน แต่คุณสามารถใช้ซอฟต์แวร์การออกแบบที่คุณเลือกได้ ภาพ 2D ของการออกแบบบอร์ดของฉันแสดงอยู่ด้านล่าง

ช่องเติมดินที่เพียงพอใช้เพื่อสร้างเส้นทางกราวด์ทั่วแผงวงจรอย่างถูกต้อง สัญญาณอินพุตและส่วนแรงดันไฟฟ้าอินพุตถูกสร้างขึ้นทางด้านซ้ายมือและเอาต์พุตจะถูกสร้างขึ้นทางด้านขวามือเพื่อการใช้งานที่ดีขึ้น ไฟล์ออกแบบที่สมบูรณ์สำหรับ Eagle พร้อมกับ Gerber สามารถดาวน์โหลดได้จากลิงค์ด้านล่าง

การออกแบบ PCB และ GERBER สำหรับวงจรควบคุมโทนเสียงพร้อมระบบควบคุมเสียงเบสและเสียงแหลม

ตอนนี้การออกแบบของเราพร้อมแล้วก็ถึงเวลาประดิษฐ์โดยใช้ไฟล์ Gerber ในการทำ PCB นั้นค่อนข้างง่ายเพียงทำตามขั้นตอนด้านล่าง -

สั่งซื้อ PCB จาก PCBWay

ขั้นตอนที่ 1: เข้าสู่ https://www.pcbway.com/ ลงทะเบียนหากนี่เป็นครั้งแรกของคุณ จากนั้นในแท็บ PCB Prototype ให้ป้อนขนาดของ PCB จำนวนเลเยอร์และจำนวน PCB ที่คุณต้องการ

ขั้นตอนที่ 2: ดำเนินการต่อโดยคลิกที่ปุ่ม 'เสนอราคาทันที' คุณจะเข้าสู่หน้าที่ตั้งค่าพารามิเตอร์เพิ่มเติมบางอย่างหากจำเป็นเช่นวัสดุที่ใช้ระยะห่างแทร็ก ฯลฯ แต่ส่วนใหญ่แล้วค่าเริ่มต้นจะใช้ได้ดี

ขั้นตอนที่ 3: ขั้นตอนสุดท้ายคือการอัปโหลดไฟล์ Gerber และดำเนินการชำระเงิน เพื่อให้แน่ใจว่ากระบวนการนี้ราบรื่น PCBWAY จะตรวจสอบว่าไฟล์ Gerber ของคุณถูกต้องหรือไม่ก่อนดำเนินการชำระเงิน ด้วยวิธีนี้คุณจะมั่นใจได้ว่า PCB ของคุณเป็นมิตรต่อการผลิตและจะไปถึงคุณอย่างมุ่งมั่น

การประกอบและทดสอบวงจรกรองเสียงที่ใช้งานอยู่

หลังจากนั้นไม่กี่วันเราได้รับ PCB ของเราในแพ็คเกจที่เรียบร้อย คุณภาพ PCB และบรรจุภัณฑ์ก็ดีเช่นเคย คุณสามารถดูบรรจุภัณฑ์ด้วยตัวคุณเอง

ชั้นบนสุดและชั้นล่างสุดของกระดานแสดงในภาพด้านล่าง เราเลือกสีแดงเป็นหน้ากากประสานเพียงเพราะมันดูน่าสนใจและ PCBway ให้สีมาสก์ทั้งหมดในราคาเดียวกันดังนั้นทำไมไม่สนุกกับสี PCB

ดังที่คุณสังเกตได้จากภาพด้านบนคุณภาพของ PCB นั้นดีมาก แทร็คแผ่นรองช่องว่างและช่องว่างอื่น ๆ ล้วนถูกประดิษฐ์ขึ้นอย่างสมบูรณ์ ฉันเริ่มประกอบบอร์ดทันทีที่ได้รับ คุณสามารถดูบอร์ดประกอบด้านล่าง

อย่างไรก็ตามสำหรับตัวเก็บประจุบางตัวการจัดอันดับแรงดันไฟฟ้าจะไม่ถูกต้องตามที่ต้องการ แต่ไม่ได้สร้างความแตกต่างใด ๆ ในเอาต์พุตของวงจร นอกจากนี้แอมพลิฟายเออร์ที่ใช้งานได้ TL072 จะถูกแทนที่ด้วยJRC4558เนื่องจาก IC ไม่พร้อมใช้งาน Op-Amp IC อื่น ๆ ยังสามารถใช้งานได้ แต่การแมปพินจะต้องตรงกับการแมปพินของ op-amp มาตรฐาน

วงจรทดสอบโดยใช้อินพุตเสียงจากแล็ปท็อปแหล่งจ่ายไฟ 12V และระบบเอาต์พุต 15W 2.1 Speaker ข้อมูลการทำงานและการทดสอบโดยละเอียดสามารถพบได้ในวิดีโอด้านล่าง

หวังว่าคุณจะสนุกกับบทช่วยสอนและเรียนรู้สิ่งที่เป็นประโยชน์ หากคุณมีคำถามหรือข้อสงสัยโปรดทิ้งไว้ในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง คุณยังสามารถใช้ฟอรัมของเราสำหรับคำถามทางเทคนิคอื่น ๆ