トーンコントロールまたはアクティブイコライザー回路、特に低音、高音、およびMIDコントロールベースのイコライザーは、オーディオアンプの設計における重要な回路です。一般的に、3ステージアクティブイコライザーフィルターには、3つのコントロールベース、トレブル、およびMIDが必要です。低音コントロールは低周波数を通過させますが高周波数をブロックし、高音コントロールは高周波数を通過させますが低周波数をブロックしますが、MIDコントロールは高周波数と低周波数のバランスを取ります。このプロジェクトでは、PCB設計のオペアンプを搭載したアクティブトーン制御回路を設計します。それは12V電源で動作し、低音、高音、および中周波数の制御があります必要に応じて出力オーディオを調整できるようにします。また、以前に構築した他の低音高音回路を確認することもできます。
- トランジスタを使用した低音と高音の制御を備えたステレオオーディオプリアンプ
- 低音と高音の制御を備えたシンプルなオーディオトーン制御回路
- LA4440を使用した高出力低音および高音制御回路
このプロジェクトでは、PCBWayのPCB製造サービスを使用して回路基板を作成しました。記事の次のセクションでは、このオーディオイコライザー回路のPCBボードを設計、注文、組み立てる完全な手順について説明しました。
必要なコンポーネント
オペアンプを使用してこのトーン制御回路を構築するために必要なコンポーネントを以下に示します。
- 100k-ポテンショメータ-2個
- 470k-ポテンショメータ-1個
- TL072オペアンプ
- 12V電源
- .1uF35Vコンデンサ
- 1.2nF63Vコンデンサ
- 100uF、35V
- 10uF、35V
- 2.2uF、63V
- 22k抵抗
- 22nF63Vコンデンサ
- 270R抵抗
- 33pFコンデンサ
- 4.7nF63Vコンデンサ-2個
- 47nF
- 1.8k-2個
- 10uF、25V-2個
- 3.3k-2個
- 47k-2個
- 10k-5個
- PCB
オーディオイコライザー回路図
完全な低音高音回路図を下の画像に示します。この回路の主要なコンポーネントはオペアンプです。Op-Amp TL072は、1つのモノリシックパッケージに2つの個別のオペアンプを備えた人気のあるオペアンプです。
回路の説明は次のとおりですが、このページの最後にあるビデオにスキップして、回路の動作についても説明することもできます。以下の画像は、TL072Pオペアンプのピン配置を示しています。これらの2つのオペアンプは、回路図ではIC1AおよびIC1Bとして示されています。
オペアンプバッファ回路：
IC1Aは反転バッファアンプとして構成されています。このバッファアンプは、3バンドフィルタによってフィルタリングまたはイコライズされる入力信号のバッファ出力を提供します。コンデンサC4は、DC信号をブロックし、AC信号のみを通過させるブロッキングコンデンサです。
抵抗R3とR4は正確で一致している必要があります。この段階では、これら2つの値を変更しないことをお勧めします。出力2.2uF、C6コンデンサは、バッファリングされた出力からの信号を渡します。
中周波数、低音、高音の制御回路：
次の段階では、IC1Bは、負帰還ループに接続された3つのパスフィルターを持つ実際のアクティブフィルターです。これが実際のトーンフィルタリングが行われていることです-
負の入力は2.2uFコンデンサから受信されます。オペアンプIC1Bは再び反転増幅器として構成され、IC1Aから反転入力を受け取り、出力で再び反転されます。
3バンドフィルターは両方ともRCフィルターです。コンデンサの値は変更できないので、ここでは可変ポテンショメータを使用して抵抗の値を変更します。ここでは、抵抗R12とコンデンサC11がゲイン設定として使用されます。R12値を変更すると、ゲインも変更されます。
低音フィルター（ローパス）である最初のフィルター。最初のネットワーク回路はR8、低音ポテンショメータ、R9はフィルタの全抵抗、コンデンサはC7です。カットオフ周波数を決定するには、次の式を使用できます-
fc = 1 / 2piCR
fcはカットオフ周波数、Cはコンデンサの値、Rはネットワークの総抵抗です。したがって、異なるポット値を変更したり、C7コンデンサを変更したりすると、ベースフィルター（ローパスフィルター）の周波数応答が変化します。
低音および高音回路のカットオフ周波数の計算：
たとえば、上記の回路では、ポテンショメータの値は100kです。したがって、合計抵抗、100k（ベースポット）+ 10k（R8）+ 10k（R9）= 120k。したがって、式に従って、低音制御は最大28Hzの周波数を処理できます。
MIDフィルターでも同じことが起こります。ただし、ローパスまたはハイパスフィルターの代わりに、バンドパスフィルター構造を使用します。
カットオフ周波数は、同じ式fc = 1 / 2piCRを使用して取得できます。最高帯域は抵抗R6とコンデンサC8を使用して計算でき（回路図の値によると、10.2 kHzです）、最低帯域は-MIDポテンショメータ値+ R10を合計抵抗として使用し、コンデンサC9を使用して計算できます（概略値、70Hzです）。
最後のフィルターバンドでは、ハイパスフィルターを使用した高音域のコントロールです。式は変わりません。同じfc = 1 / 2piCRです。全抵抗は高音抵抗で、R11とコンデンサはC10です。高音が完全に低い場合、つまり、回路図の値を使用してポテンショメータが完全に470kである場合、フィルタのカットオフ周波数は-71Hzです。ただし、フルトレブルモードでは、ポテンショメータが完全にオンになると、ポテンショメータの抵抗は重要ではなくなり、抵抗R11のみが有効になります。この状況では、カットオフ周波数は-18kHzになりました。出力はC12から取得されます。
バイアス/オフセット回路：
これは負レールを使用しないシングルレール電源電圧であるため、入力信号をオフセットする必要があります。これは、シングルレール電源モードでオペアンプが入力信号の負のピークを増幅できないためです。
オフセットを作成するために、分圧器がオペアンプの正帰還の両端に配置されます。分圧器は、信号を供給電圧の半分にオフセットします。12V電源を使用しているため、入力信号は6VDCでオフセットされます。C1とC2はフィルターコンデンサーであり、R1とR2は追加のフィルターコンデンサーC3とともに分圧器を作るために使用されます。
アクティブオーディオフィルターPCB設計
アクティブオーディオフィルター回路のPCBは、ダブルサイドボード用に設計されています。私はEagleを使用してPCBを設計しましたが、任意の設計ソフトウェアを使用できます。私のボードデザインの2D画像を以下に示します。
回路基板全体にグランドパスを適切に作成するために、十分なグランド充填ビアが使用されています。入力信号と入力電圧セクションは左側に作成され、出力は使いやすさを向上させるために右側に作成されます。イーグルとガーバーの完全なデザインファイルは、以下のリンクからダウンロードできます。
- 低音と高音の制御を備えたトーン制御回路用のPCB設計とGERBER
これでデザインの準備ができたので、ガーバーファイルを使用してそれらを作成する時が来ました。PCBを完成させるのは非常に簡単で、以下の手順に従ってください-
PCBWayからPCBを注文する
ステップ1： https ： //www.pcbway.com/にアクセスし、初めての場合はサインアップします。次に、[PCBプロトタイプ]タブで、PCBの寸法、層の数、および必要なPCBの数を入力します。
ステップ2：[今すぐ見積もる]ボタンをクリックして続行します。必要に応じて、使用する素材やトラックの間隔など、いくつかの追加パラメータを設定するページが表示されます。ただし、ほとんどの場合、デフォルト値で問題なく機能します。
ステップ3： 最後のステップは、ガーバーファイルをアップロードして支払いを続行することです。プロセスがスムーズであることを確認するために、PCBWAYは、支払いを続行する前に、ガーバーファイルが有効かどうかを確認します。このようにして、PCBが製造に適していて、コミットされたとおりに到達することを確認できます。
アクティブオーディオフィルター回路の組み立てとテスト
数日後、PCBはきちんとしたパッケージで届きました。PCBの品質とパッケージはいつものように良かった。あなたはあなた自身のために包装を見ることができます。
下の画像は、ボードの最上層と最下層を示しています。はんだマスクとして赤を選択したのは、それが魅力的であり、PCBwayがすべてのマスクカラーを同じ価格で提供しているためです。PCBカラーを楽しんでみませんか。
上の画像からわかるように、PCBの品質は非常に良好です。トラック、パッド、ビア、その他のクリアランスはすべて完璧に製造されました。ボードを受け取ったらすぐに組み立てを始めました。組み立てられたボードを以下に示します。
ただし、いくつかのコンデンサの場合、電圧定格は必要に応じて正確ではありませんが、回路出力に違いはありません。また、オペアンプTL072が置き換えられJRC4558によるICの使用不能に。他のオペアンプICも機能しますが、ピンマッピングは標準のオペアンプピンマッピングと一致する必要があります。
この回路は、ラップトップからのオーディオ入力、12V電源、および15W2.1スピーカー出力システムを使用してテストされています。詳細な作業およびテスト情報は、以下のビデオにあります。
チュートリアルを楽しんで、何か役立つことを学んだことを願っています。ご質問やご不明な点がございましたら、下のコメント欄にご記入ください。その他の技術的な質問については、フォーラムを使用することもできます。