Mạch điều chỉnh âm thanh / cân bằng âm thanh với điều khiển âm trầm, âm bổng và tần số trung bình sử dụng op

Mạch điều khiển âm sắc hay Mạch cân bằng hoạt động đặc biệt là điều khiển âm trầm, âm bổng, và điều khiển MID Equalizer là một mạch quan trọng trong thiết kế bộ khuếch đại âm thanh. Nói chung, các bộ lọc Equalizer hoạt động ba giai đoạn yêu cầu ba điều khiển bass, treble và MID. Điều khiển âm trầm cho phép tần số thấp đi qua nhưng chặn tần số cao và điều khiển âm bổng cho phép tần số cao đi qua nhưng chặn tần số thấp, trong khi điều khiển MID cân bằng giữa tần số cao và thấp. Trong dự án này, chúng tôi sẽ thiết kế một mạch điều khiển Tone hoạt động được cung cấp bởi một op-amp có thiết kế PCB. Nó sẽ hoạt động với nguồn điện 12V và sẽ có điều khiển âm trầm, âm bổng và tần số trung bìnhđể âm thanh đầu ra có thể được điều chỉnh theo yêu cầu. Bạn cũng có thể kiểm tra các mạch bass treble khác mà chúng tôi đã xây dựng trước đó.

• Bộ tiền khuếch đại âm thanh nổi với điều khiển Bass và Treble bằng bóng bán dẫn
• Mạch điều khiển giai điệu âm thanh đơn giản với điều khiển Bass và Treble
• Mạch điều khiển âm trầm và âm bổng công suất cao sử dụng LA4440

Đối với dự án này, chúng tôi đã sử dụng dịch vụ sản xuất PCB của PCBWay để làm bảng mạch của chúng tôi. Trong các phần tiếp theo của bài viết, chúng tôi đã đề cập đến quy trình hoàn chỉnh để thiết kế, đặt hàng và lắp ráp bảng mạch PCB cho mạch cân bằng âm thanh này.

Thành phần bắt buộc

Các thành phần cần thiết để xây dựng mạch điều khiển Tone này sử dụng Op-Amp được đưa ra dưới đây.

1. 100k- chiết áp - 2 chiếc
2. 470k- chiết áp - 1 chiếc
3. Bộ khuếch đại hoạt động TL072
4. Nguồn điện 12V
5. Tụ.1uF 35V
6. Tụ điện 1.2nF 63V
7. 100uF, 35V
8. 10uF, 35V
9. 2,2uF, 63V
10. Điện trở 22k
11. Tụ 22nF 63V
12. Điện trở 270R
13. Tụ 33pF
14. Tụ điện 4,7nF 63V - 2 chiếc
15. 47nF
16. 1,8k - 2 chiếc
17. 10uF, 25V - 2 chiếc
18. 3,3k - 2 cái
19. 47k - 2 chiếc
20. 10k - 5 chiếc
21. PCB

Sơ đồ mạch cân bằng âm thanh

Sơ đồ mạch bass treble hoàn chỉnh được hiển thị trong hình dưới đây. Thành phần chính trong mạch này là Op-Amp. Op-Amp TL072 là một bộ khuếch đại hoạt động phổ biến có hai bộ khuếch đại hoạt động riêng lẻ trong một gói nguyên khối duy nhất.

Giải thích về mạch như sau, nhưng bạn cũng có thể bỏ qua video ở cuối trang này cũng giải thích cách hoạt động của mạch. Hình ảnh dưới đây cho thấy sơ đồ chân của TL072P Op-Amp. Hai bộ khuếch đại hoạt động này được mô tả trong sơ đồ là IC1A và IC1B.

Mạch đệm Op-Amp:

IC1A được cấu hình như một bộ khuếch đại đệm đảo ngược. Bộ khuếch đại đệm này cung cấp đầu ra có đệm của tín hiệu đầu vào được lọc hoặc cân bằng bởi bộ lọc ba băng tần. Tụ C4 là tụ ngăn chặn tín hiệu DC và chỉ cho tín hiệu AC đi qua.

Các điện trở R3 và R4 cần phải chính xác và phù hợp. Không nên thay đổi hai giá trị này ở giai đoạn này. Đầu ra 2.2uF, tụ điện C6 sẽ chuyển tín hiệu từ đầu ra có đệm.

Mạch điều khiển tần số trung, âm trầm và âm bổng:

Trong giai đoạn tiếp theo, IC1B là bộ lọc hoạt động thực tế có ba bộ lọc vượt qua được kết nối qua vòng phản hồi tiêu cực. Đây là quá trình lọc âm thực tế đang diễn ra-

Đầu vào âm được nhận từ tụ điện 2,2uF. Op-amp IC1B lại được định cấu hình như một bộ khuếch đại đảo và nó đang lấy một đầu vào đảo ngược từ IC1A và ở đầu ra, nó lại được đảo ngược.

Bộ lọc ba dải đều là bộ lọc RC. Vì không thể thay đổi các giá trị của tụ điện, nên giá trị điện trở được thay đổi ở đây bằng cách sử dụng một chiết áp biến đổi. Ở đây, điện trở R12 và tụ điện C11 được sử dụng làm cài đặt độ lợi. Thay đổi giá trị R12 cũng sẽ thay đổi độ lợi.

Trong bộ lọc đầu tiên đó là bộ lọc âm trầm (thông thấp). Mạch mạng thứ nhất là R8, chiết áp Bass và R9 là tổng trở của bộ lọc và tụ điện là C7. Để xác định tần số cắt, người ta có thể sử dụng công thức dưới đây-

fc = 1 / 2piCR

Fc là tần số cắt và C là giá trị của tụ điện, R là tổng trở của mạng. Do đó, việc thay đổi các giá trị nồi khác nhau hoặc thay đổi tụ C7 sẽ làm thay đổi đáp tuyến tần số của bộ lọc Bass (bộ lọc Low Pass).

Tính toán tần số ngắt cho mạch Bass và Treble:

Ví dụ, trong mạch trên, giá trị chiết áp là 100k. Do đó, tổng trở kháng, 100k (Bass Pot) + 10k (R8) + 10k (R9) = 120k. Do đó, theo công thức, bộ điều khiển âm trầm có thể xử lý tần số lên đến 28 Hz.

Điều tương tự cũng xảy ra đối với bộ lọc MID. Nhưng thay vì bộ lọc thông thấp hoặc thông cao, nó sử dụng cấu trúc bộ lọc thông dải.

Tần số cắt có thể thu được bằng cách sử dụng cùng một công thức fc = 1 / 2piCR. Băng tần cao nhất có thể được tính bằng cách sử dụng điện trở R6 và tụ điện C8 (theo giá trị sơ đồ, nó là 10,2 kHz) và băng tần thấp nhất có thể được tính bằng cách sử dụng - giá trị chiết áp MID + R10 làm tổng trở và tụ điện C9 (theo giá trị giản đồ là 70 Hz).

Ở dải bộ lọc cuối cùng, nó là phần điều khiển âm treble với bộ lọc thông cao. Công thức không thay đổi, nó giống nhau fc = 1 / 2piCR. Tổng trở là điện trở Treble, R11 và tụ điện là C10. Khi âm bổng ở mức thấp hoàn toàn, nghĩa là chiết áp hoàn toàn là 470k sử dụng giá trị giản đồ, tần số cắt của bộ lọc là - 71 Hz. Nhưng trong chế độ treble hoàn toàn, khi chiết áp được bật hoàn toàn, điện trở của chiết áp trở nên không đáng kể và chỉ có điện trở R11 mới có tác dụng. Trong tình huống này, tần số cắt trở thành -18 kHz. Đầu ra thu được từ C12.

Mạch xu hướng / bù đắp:

Vì đây là điện áp cung cấp đường sắt đơn mà đường ray âm không được sử dụng, tín hiệu đầu vào cần được bù đắp. Điều này là do op-amp không có khả năng khuếch đại các đỉnh âm của tín hiệu đầu vào ở chế độ cung cấp điện một ray.

Để tạo ra sự bù đắp, một bộ chia điện áp được đặt trên phản hồi tích cực của op-amp. Bộ phân áp sẽ bù tín hiệu một nửa điện áp cung cấp. Vì nó đang sử dụng nguồn cung cấp 12V, tín hiệu đầu vào được bù bằng 6V DC. C1 và C2 là tụ lọc và R1 và R2 được sử dụng để làm phân áp cùng với một tụ lọc bổ sung C3.

Thiết kế PCB Bộ lọc Âm thanh Hoạt động

PCB cho mạch Lọc Âm thanh Hoạt động của chúng tôi được thiết kế cho một bảng mạch đôi. Tôi đã sử dụng Eagle để thiết kế PCB của mình nhưng bạn có thể sử dụng bất kỳ phần mềm Thiết kế nào mà bạn chọn. Hình ảnh 2D của thiết kế bảng của tôi được hiển thị bên dưới.

Các vias lấp đất đầy đủ được sử dụng để tạo đường tiếp đất đúng cách trên toàn bộ bảng mạch. Tín hiệu đầu vào và phần điện áp đầu vào được tạo ở phía bên trái và đầu ra được tạo ở phía bên phải để có khả năng sử dụng tốt hơn. Bạn có thể tải xuống tệp Thiết kế hoàn chỉnh cho Eagle cùng với Gerber từ liên kết bên dưới.

• Thiết kế PCB và GERBER cho mạch Điều khiển giai điệu với Điều khiển Bass và Treble

Bây giờ, Thiết kế của chúng tôi đã sẵn sàng, đã đến lúc chúng được chế tạo bằng cách sử dụng tệp Gerber. Để thực hiện PCB khá dễ dàng, chỉ cần làm theo các bước dưới đây-

Đặt hàng PCB từ PCBWay

Bước 1: Truy cập https://www.pcbway.com/, đăng ký nếu đây là lần đầu tiên của bạn. Sau đó, trong tab PCB Prototype, nhập kích thước PCB của bạn, số lớp và số lượng PCB bạn yêu cầu.

Bước 2: Tiến hành bằng cách nhấp vào nút 'Báo giá ngay'. Bạn sẽ được đưa đến một trang để đặt một vài thông số bổ sung nếu cần, như vật liệu được sử dụng, khoảng cách theo dõi, v.v. Nhưng hầu hết, các giá trị mặc định sẽ hoạt động tốt.

Bước 3: Bước cuối cùng bạn tải file Gerber lên và tiến hành thanh toán. Để đảm bảo quá trình diễn ra suôn sẻ, PCBWAY xác minh xem tệp Gerber của bạn có hợp lệ hay không trước khi tiến hành thanh toán. Bằng cách này, bạn có thể chắc chắn rằng PCB của bạn được chế tạo thân thiện và sẽ đến tay bạn theo cam kết.

Lắp ráp và kiểm tra mạch lọc âm thanh hoạt động

Sau một vài ngày, chúng tôi nhận được PCB của mình trong một gói gọn gàng. Chất lượng PCB và bao bì vẫn tốt như mọi khi. Bạn có thể xem bao bì cho chính mình.

Lớp trên cùng và lớp dưới cùng của bảng được hiển thị trong hình dưới đây. Chúng tôi đã chọn màu đỏ làm mặt nạ hàn, đơn giản vì nó hấp dẫn và PCBway cung cấp tất cả các màu mặt nạ với cùng một mức giá, vậy tại sao bạn không vui vẻ với màu PCB.

Như bạn có thể nhận thấy từ hình ảnh trên, chất lượng của PCB rất tốt. Các đường ray, các tấm đệm, vias và các khoảng trống khác đều được chế tạo hoàn hảo. Tôi đã bắt đầu lắp ráp bảng của mình ngay sau khi tôi nhận được nó. Bạn có thể xem bảng lắp ráp bên dưới.

Tuy nhiên, đối với một số tụ điện, xếp hạng điện áp không chính xác theo yêu cầu nhưng nó không tạo ra bất kỳ sự khác biệt nào trong đầu ra mạch. Ngoài ra, bộ khuếch đại hoạt động TL072 được thay thế bằng JRC4558 do không có sẵn vi mạch. IC Op-Amp khác cũng có thể hoạt động nhưng ánh xạ chân phải phù hợp với ánh xạ chân op-amp tiêu chuẩn.

Mạch được kiểm tra bằng cách sử dụng đầu vào âm thanh từ máy tính xách tay, nguồn điện 12V và hệ thống đầu ra Loa 2.1 15W. Thông tin chi tiết về hoạt động và thử nghiệm có thể được tìm thấy trong video bên dưới.

Hy vọng bạn thích hướng dẫn và học được điều gì đó hữu ích. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi hoặc nghi ngờ nào, hãy để lại trong phần bình luận bên dưới. Bạn cũng có thể sử dụng diễn đàn của chúng tôi cho các câu hỏi kỹ thuật khác.