音调控制或有源均衡器电路，特别是基于低音，高音和MID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音，高音和MID。低音控制允许低频通过但阻止高频，高音控制允许高频通过但阻止低频，而MID控制则在高频和低频之间保持平衡。在这个项目中，我们将设计一个有源音频控制电路，该电路由一个采用PCB设计的运算放大器供电。它可以使用12V电源，并具有低音，高音和中频控制因此可以根据需要调整输出音频。您还可以查看我们之前建立的其他低音高音电路。
- 具有晶体管的低音和高音控制的立体声音频前置放大器
- 具有低音和高音控制的简单音频音调控制电路
- 使用LA4440的大功率低音和高音控制电路
在此项目中，我们使用了PCBWay的PCB制造服务来制造电路板。在本文的以下各节中，我们介绍了为该音频均衡器电路设计，订购和组装PCB板的完整过程。
所需组件
下面给出了使用运算放大器构建音调控制电路所需的组件。
- 100k-电位器-2个
- 470k-电位器-1个
- TL072运算放大器
- 12V电源
- .1uF 35V电容器
- 1.2nF 63V电容器
- 100uF，35V
- 10uF，35V
- 2.2uF，63V
- 22k电阻
- 22nF 63V电容器
- 270R电阻
- 33pF电容器
- 4.7nF 63V电容器-2个
- 47nF
- 1.8k-2个
- 10uF，25V-2个
- 3.3k-2个
- 47k-2个
- 10k-5个
- 印刷电路板
音频均衡器电路图
下图显示了完整的低音高音电路图。该电路的主要组件是运算放大器。运算放大器TL072是一种流行的运算放大器，在单个单片封装中有两个独立的运算放大器。
电路说明如下，但是您也可以跳到本页结尾的视频，该视频还介绍了电路的工作原理。下图显示了TL072P运算放大器的引脚排列。这两个运算放大器在原理图中被描述为IC1A和IC1B。
运算放大器缓冲电路：
IC1A被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。电容器C4是阻挡电容器，其阻挡DC信号并且仅允许AC信号通过。
电阻器R3和R4必须准确且匹配。建议不要在此阶段更改这两个值。输出2.2uF的C6电容器将传递来自缓冲输出的信号。
中频，低音和高音控制电路：
在下一阶段，IC1B是实际的有源滤波器，它具有在负反馈环路两端连接的三个通过滤波器。这是实际的音调过滤正在发生-
负输入从2.2uF电容器接收。运算放大器IC1B再次配置为反相放大器，并从IC1A接收反相输入，然后在输出端再次反相。
三频带滤波器都是RC滤波器。由于不能更改电容器的值，因此可以通过使用可变电位器来更改电阻器的值。这里，电阻器R12和电容器C11用作增益设置。更改R12值也将更改增益。
在第一个过滤器中是低音过滤器（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，电容器是C7。要确定截止频率，可以使用以下公式：
fc = 1 / 2piCR
fc是截止频率，C是电容器值，R是网络的总电阻。因此，更改不同的电位器值或更改C7电容器将改变低音滤波器（低通滤波器）的频率响应。
计算低音和高音电路的截止频率：
例如，在上述电路中，电位器值为100k。因此，总电阻为100k（低音锅）+ 10k（R8）+ 10k（R9）= 120k。因此，根据公式，低音控制可以处理高达28 Hz的频率。
MID过滤器也会发生相同的情况。但是，它使用带通滤波器结构来代替低通或高通滤波器。
可以使用相同的公式fc = 1 / 2piCR获得截止频率。可以使用电阻器R6和电容器C8来计算最高频带（按照示意图，它是10.2 kHz），而可以使用-MID电位器值+ R10作为总电阻和电容器C9（按照原理图值是70 Hz）。
在最后一个滤波器带中，它是带有高通滤波器的高音控制。公式不变，它等于fc = 1 / 2piCR。总电阻为高音电阻，R11和电容器为C10。当高音完全变低时，使用原理图值意味着电位计完全为470k，滤波器的截止频率为-71 Hz。但是在全高音模式下，当电位计完全打开时，电位计的电阻变得微不足道，只有电阻器R11起作用。在这种情况下，截止频率变为-18 kHz。从C12获得输出。
偏置/偏置电路：
由于这是不使用负轨的单轨电源电压，因此需要补偿输入信号。这是由于运算放大器无法在单轨电源模式下放大输入信号的负峰值。
为了产生偏移，在运放的正反馈两端放置了一个分压器。分压器将使信号偏移电源电压的一半。由于使用的是12V电源，因此输入信号会偏移6V DC。C1和C2是滤波电容器，R1和R2与附加的滤波电容器C3一起用作分压器。
有源音频滤波器PCB设计
我们的有源音频滤波器电路的PCB是为双面板设计的。我已经使用Eagle来设计PCB，但是您可以使用任何选择的设计软件。我的电路板设计的2D图像如下所示。
足够的接地填充通孔可用于在整个电路板上正确创建接地路径。输入信号和输入电压部分在左侧创建，输出在右侧创建，以提高可用性。可以从下面的链接下载Eagle的完整设计文件以及Gerber。
- 带有低音和高音控制的音调控制电路的PCB设计和GERBER
现在，我们的设计已经准备就绪，是时候使用Gerber文件制作它们了。要完成PCB非常简单，只需执行以下步骤-
从PCBWay订购PCB
第1步： 进入https://www.pcbway.com/，如果这是您第一次，请注册。然后，在“ PCB原型”选项卡中，输入PCB的尺寸，层数和所需的PCB数。
第2步：点击“立即报价”按钮继续。如果需要，您将转到一个页面，在其中可以设置一些其他参数，例如所使用的材料，轨道间距等。但是大多数情况下，默认值都可以正常工作。
第3步： 最后一步是上传Gerber文件并继续付款。为了确保过程顺利进行，PCBWAY会在进行付款之前先验证您的Gerber文件是否有效。这样，您可以确保您的PCB易于加工，并且能够按承诺达到您的要求。
组装和测试有源音频滤波器电路
几天后，我们以整齐的包装收到了我们的PCB。PCB质量和封装一如既往地良好。您可以自己查看包装。
下图显示了板的顶层和底层。我们选择红色作为阻焊剂，只是因为它很吸引人，并且PCBway以相同的价格提供了所有的掩膜颜色，所以为什么不对PCB颜色感兴趣呢。
从上图可以看出，PCB的质量非常好。轨道，焊盘，过孔和其他间隙均已完美制作。我一收到板子就开始组装。您可以在下面看到组装好的板。
但是，对于一些电容器，额定电压不能达到要求的准确度，但是不会在电路输出中产生任何差异。另外，运算放大器TL072被替换JRC4558由于IC的不可用性。其他运算放大器IC也可以工作，但引脚映射必须与标准运算放大器引脚映射匹配。
使用笔记本电脑的音频输入，12V电源和15W 2.1扬声器输出系统对电路进行了测试。可以在下面的视频中找到详细的工作和测试信息。
希望您喜欢本教程并学到了一些有用的东西。如果您有任何疑问或疑问，请在下面的评论部分中保留。您也可以将我们的论坛用于其他技术问题。