設計有源音調控制電路的教程

音調控制或有源均衡器電路，尤其是基于低音、高音和 MID 控制的均衡器是音頻放大器設計中的重要電路。通常，三級有源均衡器濾波器需要三個控制低音、高音和 MID。低音控制允許低頻通過但阻止高頻，高音控制允許高頻通過但阻止低頻，而MID控制在高頻和低頻之間進行平衡。在這個項目中，我們將設計一個由帶有 PCB 設計的運算放大器供電的有源音調控制電路。它將與 12V 電源一起工作，并具有低音、高音和中頻控制以便可以根據需要調整輸出音頻。

所需組件

下面給出了使用運算放大器構建此音調控制電路所需的組件。

100k- 電位器 - 2 個

470k- 電位器 - 1 個

TL072運算放大器

12V電源

.1uF 35V 電容器

1.2nF 63V 電容

100uF，35V

10uF，35V

2.2uF，63V

22k電阻

22nF 63V電容

270R電阻

33pF電容

4.7nF 63V 電容 - 2 個

47nF

1.8k - 2 個

10uF， 25V - 2 個

3.3k - 2 個

47k - 2 個

10k - 5 個

印刷電路板

音頻均衡器電路圖

完整的低音高音電路圖如下圖所示。該電路的主要組件是運算放大器。運算放大器 TL072 是一種流行的運算放大器，在單個單片封裝中具有兩個獨立的運算放大器。

電路的解釋如下，但您也可以跳到本頁末尾的視頻，該視頻也解釋了電路的工作原理。下圖顯示了TL072P Op-Amp的引腳排列。這兩個運算放大器在示意圖中被描述為 IC1A 和 IC1B。

運算放大器緩沖電路：

IC1A 配置為反相緩沖放大器。該緩沖放大器提供輸入信號的緩沖輸出，以通過三頻帶濾波器進行濾波或均衡。電容C4是阻隔直流信號，只允許交流信號通過的隔直電容。

電阻器 R3 和 R4 需要準確且匹配。建議在此階段不要更改這兩個值。輸出 2.2uF、C6 電容將傳遞來自緩沖輸出的信號。

中頻、低音和高音控制電路：

在下一階段，IC1B 是實際的有源濾波器，它具有跨負反饋回路連接的三個通濾波器。這是正在發(fā)生的實際音調過濾-

負輸入來自 2.2uF 電容。運算放大器 IC1B 再次配置為反相放大器，它從 IC1A 獲取反相輸入，并在輸出端再次反相。

三波段濾波器都是RC 濾波器。由于電容值無法更改，因此此處使用可變電位器更改電阻值。這里，電阻器R12和電容器C11用作增益設置。改變 R12 值也會改變增益。

在第一個濾波器中是低音濾波器（低通）。第一個網絡電路是R8，低音電位器，R9是濾波器的總電阻，電容是C7。要確定截止頻率，可以使用以下公式 -

fc = 1 / 2piCR

fc 是截止頻率，C 是電容值，R 是網絡的總電阻。因此，改變不同的電位器值或改變C7電容會改變低音濾波器（低通濾波器）的頻率響應。

計算低音和高音電路的截止頻率：

例如，在上述電路中，電位器的值為 100k。因此，總電阻，100k（低音鍋）+ 10k（R8）+ 10k（R9）= 120k。因此，根據公式，低音控制可以處理高達 28 Hz 的頻率。

MID 過濾器也會發(fā)生同樣的事情。但它不是使用低通或高通濾波器，而是使用帶通濾波器結構。

可以使用相同的公式fc = 1 / 2piCR獲得截止頻率。最高頻段可以使用電阻 R6 和電容 C8 計算（根據原理圖值，它是 10.2 kHz），最低頻段可以使用 - MID 電位器值 + R10 作為總電阻和電容 C9 計算（根據示意圖值，它是 70 Hz）。

在最后一個濾波器頻段，它是一個帶有高通濾波器的高音控制。公式沒有改變，它是相同的fc = 1 / 2piCR。總電阻是高音電阻，R11和電容是C10。當高音完全低時，這意味著電位器使用原理圖值完全為 470k，濾波器的截止頻率為 - 71 Hz。但在全高音模式下，當電位器完全導通時，電位器的阻值變得微不足道，只有電阻R11起作用。在這種情況下，截止頻率變?yōu)?-18 kHz。輸出是從 C12 獲得的。

偏置/偏移電路：

由于這是一個不使用負軌的單軌電源電壓，因此需要對輸入信號進行偏移。這是由于運算放大器無法在單軌電源模式下放大輸入信號的負峰值。

為了產生偏移，在運算放大器的正反饋兩端放置一個分壓器。分壓器將抵消電源電壓的一半信號。由于它使用 12V 電源，輸入信號偏移 6V DC。C1和C2是濾波電容，R1和R2用于制作分壓器以及一個額外的濾波電容C3。

有源音頻濾波器 PCB 設計

我們的有源音頻濾波器電路的 PCB 設計用于雙側板。我使用 Eagle 來設計我的 PCB，但您可以使用您選擇的任何設計軟件。我的電路板設計的 2D 圖像如下所示。

足夠的接地填充通孔用于在整個電路板上正確創(chuàng)建接地路徑。輸入信號和輸入電壓部分在左側創(chuàng)建，輸出在右側創(chuàng)建，以提高可用性。

組裝和測試有源音頻濾波器電路

板的頂層和底層如下圖所示。我們選擇紅色作為阻焊層，僅僅是因為它很有吸引力，而且 PCBway 以相同的價格提供所有的掩膜顏色，所以為什么不享受 PCB 顏色的樂趣。

從上圖中可以看出，PCB 的質量非常好。軌道、焊盤、通孔和其他間隙都被完美地制造出來。我一收到它就開始組裝我的電路板。你可以在下面看到組裝好的板子。

然而，對于少數(shù)電容器，額定電壓并不按要求準確，但不會對電路輸出產生任何影響。此外，運算放大器 TL072 因 IC 不可用而更換為JRC4558。其他運算放大器 IC 也可以工作，但引腳映射必須與標準運算放大器引腳映射匹配。

該電路使用來自筆記本電腦的音頻輸入、12V 電源和 15W 2.1 揚聲器輸出系統(tǒng)進行測試。