控制电路(有源音频控制电路设计:运算放大器供电,手把手教你,快速秒懂)
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篇首语:不读书的人,思想就会停止。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了控制电路(有源音频控制电路设计:运算放大器供电,手把手教你,快速秒懂)相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
控制电路(有源音频控制电路设计:运算放大器供电,手把手教你,快速秒懂)
大家好,我是百芯,可以叫我老百姓(老百芯)[笑哭]
之后我会在这里和大家分享 DFM可制造性分析、PCB设计、DFM工具,电路设计等相关的知识,请大家多多指教。
今天给大家分享的是:PCB 项目--运算放大器供电的有源音频控制电路(图片点击放大)。(附带项目原理图+项目资料(Gerber )文件哦,记得私信我领取)
一、音频控制电路
音频控制或有源均衡器电路,尤其是基于低频、高频和 中频控制的均衡器是音频放大器设计中的重要电路。
通常,三级有源均衡器滤波器需要三个控制低频、高频和中频 。低频控制允许低频通过但阻止高频。高频控制允许高频通过但阻止低频,而中频控制在高频和低频之间进行平衡。
这个 PCB 项目主要是:运算放大器供电的有源音频控制电路,可以与 12V 电源一起工作,并且同时具有低频、高频、中频控制,可以根据需要调整输出音频。
二、元器件清单
下面给出了使用 运算放大器构建音频控制电路所需要的组件:
组件:
- TL072 运算放大器
- 12V 电源
- PCB
- 100k- 电位器 - 2 个
- 470k- 电位器 - 1 个
电容:
- 1uF 35V
- 1.2nF 63V
- 33pF
- 4.7nF 63V - 2 个
- 10uF, 25V - 2 个
- 47nF
- 100uF,35V
- 10uF,35V
- 2.2uF,63V
- 22nF 63V
电阻:
- 270R
- 22k
- 1.8k - 2 个
- 3.3k - 2 个
- 47k - 2 个
- 10k - 5 个
三、音频控制电路图
音频控制电路图如下图所示,该电路主要由 TL072 运算放大器构成, 在单个单片封装中具有两个独立的运算放大器。
下图显示了 TL072P 运算放大器的引脚排列,在电路图中,运算放大器是 IC1A 和 IC1B。
四、音频控制电路设计
1、运算放大器缓冲电路
IC1A 配置为反相缓冲放大器。该缓冲放大器提供输入信号的缓冲输出,以通过三频带滤波器进行滤波或均衡。电容 C4 是阻隔直流信号,只允许交流信号通过的隔直电容。
电阻 R3 和 R4 需要准确且匹配,建议不要更改这两个值,输出 2.2uF。C6 电容将传递来自缓冲输出的信号。
2、中频、低音和高频控制电路
在这里,运算放大器 IC1B 是实际的有源滤波器,具有跨负反馈回路连接的三个通滤波器。下图为实际音频过滤。
负输入来自 2.2uF 电容,运算放大器 IC1B 再次配置为反相放大器,从运算放大器 IC1A 获取反相输入,并在输出端再次反相。
三波段滤波器都是 RC 滤波器。由于电容的值无法改变,这里使用可变电位器更改电阻值。
电阻 R12 和电容 C11 用作增益设置,改变 R12 值也会改变增益。
在第一个滤波器中是低频滤波器(低通),第一个网络电路是R8,低音电位器,R9 是滤波器的总电阻,电容是C7。截止频率使用以下公式 :
fc = 1 / 2piCR(截止频率计算公式)
fc 是截止频率,C 是电容值,R 是网络的总电阻。因此,改变不同的电位器值或改变 C7电容会改变低音滤波器(低通滤波器)的频率响应。
3、计算低频和高频电路的截止频率
1)低频滤波器
例如,在上面电路中,电位器的值为 100k。
总电阻(R总):100k (低频锅) + 10k (R8) + 10k (R9) = 120k。
fc = 1 / 2piCR=28 Hz
因此,低频控制可以处理高达 28 Hz 的频率。
2)中频滤波器
中频过滤器也会发生同样的事情,但它不是使用低通或高通滤波器,而是使用带通滤波器结构。
可以使用相同的公式 fc = 1 / 2piCR获得截止频率。
最高频段:fc = 1 / 2piCR=10.2 kHz(R6、C8)
最低频段:fc = 1 / 2piCR=70 Hz (电位器+R10、C9)
3)高频滤波器
在最后一个滤波器阶段,为高通滤波器的高频控制。频率计算公式:
fc = 1 / 2piCR(总电阻是高音电阻,R11、C10)
当高音完全低时,这意味着电位器使用原理图值完全为 470k,滤波器的截止频率为 - 71 Hz。
但在全高音模式下,当电位器完全导通时,电位器的阻值变得微不足道,只有电阻 R11起作用,在这种情况下,截止频率变为 -18 kHz,输出是从 C12 获得的。
4、偏置/偏移电路
下图为不使用负轨的单轨电源电压,需要对输入信号进行偏移。
为了产生偏移,在运算放大器的正反馈两端放置一个分压器。分压器将抵消电源电压的一半信号。(R1、R2、滤波电容 C3 制作分压器)
由于使用 12V 电源,输入信号偏移 6V DC,C1 和 C2 是滤波电容。
四、音频控制电路 PCB 设计
下面各图为使用 百芯EMA 仿真出来的 3D 模型图。
1、有源音频控制电路 3D PCB Gerber仿真图
2、有源音频控制电路 PCB 正面图
3、有源音频控制电路 PCB背面图
4、有源音频控制电路 PCB 透视视图
5、有源音频控制电路 PCB 3D 分层图
五、组装和测试有源音频滤波器电路
下图为 PCB 实物图:
PCB 的顶层和底层如下图所示。这里选择红色作为阻焊层,没有什么特别的原因,就是因为喜欢。
从图中可以看到,PCB的质量不错,走线、焊盘、通孔都很好,下面为 组装好的PCB。
对于少数电容来说,额定电容可能没有那么准确,但是也不会对电路的输出产生任何影响。如果运算放大器 TL072 不可用的话可以更换为 JRC4558。或者也可以选用其他运算放大器,主要的要求就是引脚映射必须与标准运算放大器引脚印刷相匹配。
这个电路可以使用来自笔记本电脑的音频输入、12V 电源和 15W 2.1 扬声器输出系统进行测试。
参考来源:circuitdigest
电路讲解视频:https://youtu.be/y-jTNFjlL2E (建议从 开始-1.14s,1.41s-5.47s,8.05s-结尾,这3段观看,快夸我,广告都帮你们跳过)
以上就是关于运算放大器供电的有源音频控制电路 ,希望大家多多支持。
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