5-полосный графический эквалайзер | Доступен подробный проект

В этом графическом эквалайзере используются недорогие операционные усилители. На рынке легко доступны операционные усилители хорошего качества, питающиеся от одного источника напряжения. Операционный усилитель должен иметь плотность шума менее 24 нВ/ВГц, скорость нарастания более 5 В/мкс и произведение коэффициента усиления на полосу пропускания более 3 МГц. Используемые в этой схеме NE5532 или LM833 соответствуют этим требованиям.

Что такое эквалайзер?

Схемы эквалайзера обычно делят звуковой спектр на отдельные частотные полосы и имеют независимую регулировку усиления для каждой полосы. Выходной сигнал каждой полосы микшируется на IC4(A) и затем подается на усилитель мощности звука. Необходимо выбрать правильный коэффициент качества (Q), чтобы избежать перекрытия соседних полос, поскольку это приводит к окрашиванию аудиосигнала.

Мы использовали топологию полосового фильтра с множественной обратной связью, показанную в крайнем левом углу внизу рисунка. Это схема одноканального полосового фильтра. Если конденсаторы имеют одинаковую емкость, расчеты довольно просты. Для расчета значений компонентов используйте следующие формулы:

Центральная частота (fo): 2 C В

Bandwidth (Б): 1/CRc

Фактор качества (Q): fo/B = foCRc

Gain (A): –Rc/2Ra

Их можно объединить, чтобы получить следующие формулы:

Ra = Q/2foAC

Rb = Q/2foC (2Q2–A)

Rc = Q/foC

Начнем расчеты с выбора большего значения емкости (~0,1Ф) и меньшего значения сопротивлений. Увеличение емкости уменьшает сопротивление (Ra, Rb и Rc). Необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать перегрузки входного буфера операционного усилителя. Обратите внимание, что паразитные емкости на плате уменьшают значение C. Полоса пропускания и коэффициент усиления не зависят от Rb. Следовательно, Rb можно использовать для изменения средних частот, не влияя на полосу пропускания и усиление.

Для эквалайзеров обычно используются стандартные средние частоты. Точные частоты зависят от деления октав, применения и в некоторой степени предпочтений производителей, но почти все они имеют общие границы октав, основанные на центральной частоте 1000 Гц.

Необходимо соблюдать баланс между количеством фильтров и пропускной способностью. Можно использовать более широкую полосу пропускания и меньшее количество фильтров или более узкую полосу пропускания и большее количество фильтров. Что-либо уже, чем 1/3 октавы, встречается редко, поскольку сложность фильтров увеличивается при более высоких значениях Q. Это может оказаться довольно дорогим и в действительности имеет ограниченное применение для большинства приложений в аудиосистемах.

National Semiconductor перечисляет следующие средние частоты для 10-полосного графического эквалайзера: 32, 64, 125, 250, 500, 1k, 2k, 4k, 8k и 16k. Для эквалайзеров также рекомендуется значение Q = 1,7.

В таблице приведены значения компонентов для различных центральных частот эквалайзера. Мы использовали Q 1,7 и коэффициент усиления (A) 4.

Схема графического эквалайзера

В схеме 5-полосного графического эквалайзера в качестве буферного каскада эквалайзера используется микросхема IC1 (A) LM833. Это неинвертирующий усилитель с коэффициентом усиления «2». Входной сигнал делится на «2» резистивной цепью, состоящей из R3 и R4. Следовательно, чистый коэффициент усиления этого усилителя равен единице. Два резистора номиналом 100 кОм (R1 и R2) используются в качестве делителя напряжения, а напряжение перехода подается на его положительный вход через R6. Этот делитель имеет достаточную мощность для прямого питания всех остальных операционных усилителей. Резистор Ro (R8=R12=R16=R20=R24=R28=R30=100Вт) выполняет двойную функцию шумоподавления и резистивной изоляции емкостной нагрузки. Оно может варьироваться от 50 до 150 Ом в зависимости от шума в цепи.

Потенциометры (VR1–VR5) находятся на пути прохождения сигнала и, следовательно, должны быть максимально высокого качества. Оберните корпус горшка голой медной проволокой и припаяйте другой конец провода к земле. Поскольку фильтры очень чувствительны, все сопротивления должны быть металлопленочными, а конденсаторы — полиэфирными.

Каждая ступень операционного усилителя должна быть емкостно связана со следующей ступенью, чтобы постоянный ток не распространялся и не усиливался. Для хорошего низкочастотного отклика емкость этого разделительного конденсатора должна быть больше 1 мкФ. Здесь в каждом каскаде схемы используется конденсатор емкостью 10 мкФ, напряжением 16 В.

Схема питается от регулируемого источника постоянного тока 12 В. Рекомендуется хорошо отрегулированное питание с использованием 7812. Заземлите вывод Vcc каждого операционного усилителя с помощью керамического дискового конденсатора емкостью 0,1 мкФ для обхода шума.

Статья была впервые опубликована в мае 2007 года и недавно обновлена.