Circuito de control de tono / ecualizador de audio con control de frecuencias medias, agudas y graves mediante op

Control de tono o circuito de ecualizador activo, especialmente bajo, agudos y control MID El ecualizador es un circuito importante en el diseño de amplificadores de audio. Generalmente, los filtros de ecualizador activos de tres etapas requieren tres controles de graves, agudos y medios. El control de graves permite que pase la frecuencia baja pero bloquea la frecuencia alta y el control de agudos permite que pase la frecuencia alta pero bloquea la frecuencia baja, mientras que el control MID se equilibra entre la frecuencia alta y baja. En este proyecto, diseñaremos un circuito de control de tono activo alimentado por un amplificador operacional con un diseño de PCB. Funcionará con una fuente de alimentación de 12V y tendrá control de graves, agudos y frecuencias mediaspara que el audio de salida se pueda ajustar según sea necesario. También puede consultar los otros circuitos de graves y agudos que hemos construido anteriormente.

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Para este proyecto utilizamos los servicios de fabricación de PCB de PCBWay para hacer nuestras placas de circuito. En las siguientes secciones del artículo, hemos cubierto el procedimiento completo para diseñar, ordenar y ensamblar las placas PCB para este circuito ecualizador de audio.

Componentes requeridos

Los componentes necesarios para construir este circuito de control de tono usando Op-Amp se indican a continuación.

1. Potenciómetro 100k - 2 piezas
2. 470k- potenciómetro - 1 pieza
3. Amplificador operacional TL072
4. Fuente de alimentación 12V
5. Condensador de.1uF 35V
6. Condensador de 1.2nF 63V
7. 100 uF, 35 V
8. 10 uF, 35 V
9. 2,2 uF, 63 V
10. Resistencia 22k
11. Condensador de 22nF 63V
12. Resistencia 270R
13. Condensador 33pF
14. Condensador 4.7nF 63V - 2 piezas
15. 47nF
16. 1.8k - 2 piezas
17. 10uF, 25V - 2 piezas
18. 3.3k - 2 piezas
19. 47k - 2 piezas
20. 10k - 5 piezas
21. tarjeta de circuito impreso

Diagrama de circuito del ecualizador de audio

El diagrama completo del circuito de graves y agudos se muestra en la siguiente imagen. El componente principal de este circuito es el amplificador operacional. El Op-Amp TL072 es un amplificador operacional popular que tiene dos amplificadores operacionales individuales en un solo paquete monolítico.

La explicación del circuito es la siguiente, pero también puede saltar al video al final de esta página que también explica cómo funciona el circuito. La siguiente imagen muestra el pinout del amplificador operacional TL072P. Estos dos amplificadores operacionales se representan en el esquema como IC1A e IC1B.

Circuito de búfer de amplificador operacional:

El IC1A está configurado como amplificador de búfer inversor. Este amplificador de búfer proporciona una salida de búfer de la señal de entrada para ser filtrada o ecualizada por los filtros de tres bandas. El condensador C4 es un condensador de bloqueo que bloquea la señal de CC y solo permite que pase la señal de CA.

Las resistencias R3 y R4 deben ser precisas y estar emparejadas. Se recomienda no alterar estos dos valores en esta etapa. El condensador de salida 2.2uF, C6 pasará la señal de la salida con búfer.

Circuito de control de frecuencias medias, graves y agudos:

En la siguiente etapa, IC1B es el filtro activo real que tiene tres filtros de paso conectados a través del circuito de retroalimentación negativa. Aquí está sucediendo la filtración de tono real:

La entrada negativa se recibe del condensador de 2,2 uF. El amplificador operacional IC1B se configura nuevamente como un amplificador inversor y está tomando una entrada inversora del IC1A y en la salida, se invierte nuevamente.

Los filtros de tres bandas son ambos filtros RC. Dado que los valores del condensador no se pueden cambiar, el valor de la resistencia se cambia aquí utilizando un potenciómetro variable. Aquí, la resistencia R12 y el condensador C11 se utilizan como ajuste de ganancia. Cambiar el valor de R12 también cambiará la ganancia.

En el primer filtro que es el filtro de graves (paso bajo). El primer circuito de red es R8, potenciómetro de graves y R9 es la resistencia total del filtro y el condensador es C7. Para determinar la frecuencia de corte, se puede utilizar la siguiente fórmula:

fc = 1 / 2piCR

El fc es la frecuencia de corte y C es el valor del capacitor, el R es la resistencia total de la red. Por lo tanto, cambiar diferentes valores de potenciómetro o cambiar el condensador C7 cambiará la respuesta de frecuencia del filtro de graves (filtro de paso bajo).

Cálculo de la frecuencia de corte para el circuito de graves y agudos:

Por ejemplo, en el circuito anterior, el valor del potenciómetro es 100k. Por lo tanto, la resistencia total, 100k (Bass Pot) + 10k (R8) + 10k (R9) = 120k. Por lo tanto, según la fórmula, el control de graves podría procesar la frecuencia hasta 28 Hz.

Lo mismo ocurre con el filtro MID. Pero en lugar de filtros de paso bajo o paso alto, utiliza una construcción de filtro de paso de banda.

La frecuencia de corte se puede obtener usando la misma fórmula fc = 1 / 2piCR. La banda más alta se puede calcular utilizando la resistencia R6 y el condensador C8 (según el valor esquemático, es 10,2 kHz) y la banda más baja se puede calcular utilizando el valor del potenciómetro - MID + R10 como la resistencia total y el condensador C9 (según el valor esquemático, es 70 Hz).

En la última banda de filtro, es un control de tono agudo con un filtro de paso alto. La fórmula no cambia, es la misma fc = 1 / 2piCR. La resistencia total es la resistencia de agudos, y el R11 y el condensador son el C10. Cuando los agudos son completamente bajos, eso significa que el potenciómetro es completamente 470k usando el valor esquemático, la frecuencia de corte del filtro es - 71 Hz. Pero durante el modo de agudos completo, cuando el potenciómetro está completamente encendido, la resistencia del potenciómetro se vuelve insignificante y solo la resistencia R11 entra en vigor. En esta situación, la frecuencia de corte se convirtió en -18 kHz. La salida se obtiene del C12.

Circuito de polarización / compensación:

Dado que se trata de un voltaje de suministro de un solo riel donde no se usa el riel negativo, la señal de entrada debe compensarse. Esto se debe a la incapacidad del amplificador operacional para amplificar los picos negativos de la señal de entrada en un modo de suministro de energía de un solo carril.

Para hacer la compensación, se coloca un divisor de voltaje a través de la retroalimentación positiva del amplificador operacional. El divisor de voltaje compensará la mitad de la señal del voltaje de suministro. Dado que utiliza un suministro de 12 V, la señal de entrada se compensa con 6 V CC. El C1 y C2 son los condensadores de filtro y el R1 y R2 se utilizan para hacer el divisor de voltaje junto con un condensador de filtro adicional C3.

Diseño de PCB de filtro de audio activo

El PCB de nuestro circuito de filtro de audio activo está diseñado para un aparador doble. He usado Eagle para diseñar mi PCB, pero puede usar cualquier software de diseño de su elección. La imagen 2D del diseño de mi placa se muestra a continuación.

Se utilizan suficientes vías de llenado de tierra para crear correctamente la ruta de tierra en toda la placa de circuito. La señal de entrada y la sección de voltaje de entrada se crean en el lado izquierdo y la salida se crea en el lado derecho para una mejor usabilidad. El archivo de diseño completo para Eagle junto con el Gerber se puede descargar desde el siguiente enlace.

• Diseño de PCB y GERBER para circuito de control de tono con control de graves y agudos

Ahora que nuestro diseño está listo, es el momento de fabricarlos con el archivo Gerber. Hacer el PCB es bastante fácil, simplemente siga los pasos a continuación:

Pedido de PCB de PCBWay

Paso 1: Ingrese a https://www.pcbway.com/, regístrese si esta es su primera vez. Luego, en la pestaña Prototipo de PCB, ingrese las dimensiones de su PCB, el número de capas y el número de PCB que necesita.

Paso 2: Continúe haciendo clic en el botón 'Cotizar ahora'. Se le llevará a una página donde establecer algunos parámetros adicionales si es necesario, como el material utilizado, el espacio entre pistas, etc. Pero, sobre todo, los valores predeterminados funcionarán bien.

Paso 3: El paso final es cargar el archivo Gerber y proceder con el pago. Para asegurarse de que el proceso sea fluido, PCBWAY verifica si su archivo Gerber es válido antes de proceder con el pago. De esta manera, puede estar seguro de que su PCB es amigable con la fabricación y le llegará cuando esté comprometido.

Montaje y prueba del circuito de filtro de audio activo

Después de unos días, recibimos nuestro PCB en un paquete ordenado. La calidad del PCB y el empaque fueron buenos como siempre. Puedes ver el empaque por ti mismo.

La capa superior y la capa inferior del tablero se muestran en la imagen de abajo. Hemos elegido el rojo como máscara de soldadura, simplemente porque es atractivo y PCBway ofrece todos los colores de máscara por el mismo precio, así que ¿por qué no divertirse con el color de PCB?

Como puede observar en la imagen de arriba, la calidad de la PCB es muy buena. Las pistas, las almohadillas, las vías y otras holguras estaban perfectamente fabricadas. Comencé a ensamblar mi tablero tan pronto como lo recibí. Puede ver el tablero ensamblado a continuación.

Sin embargo, para algunos condensadores, las clasificaciones de voltaje no son exactas como se requiere, pero no hacen ninguna diferencia en la salida del circuito. Además, el amplificador operacional TL072 se reemplaza con JRC4558 debido a la falta de disponibilidad del IC. También pueden funcionar otros circuitos integrados de amplificador operacional, pero la asignación de pines debe coincidir con la asignación de pines estándar del amplificador operacional.

El circuito se prueba utilizando una entrada de audio de una computadora portátil, una fuente de alimentación de 12 V y un sistema de salida de altavoz 2.1 de 15 W. La información detallada de trabajo y pruebas se puede encontrar en el video a continuación.

Espero que hayas disfrutado del tutorial y hayas aprendido algo útil. Si tiene alguna pregunta o duda, déjela en la sección de comentarios a continuación. También puede utilizar nuestros foros para otras cuestiones técnicas.