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：

元器件清单

电容：

元器件清单-电容

电阻：

元器件清单-电阻

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。

音频控制电路图

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。

TL072P 运算放大器的引脚排列

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。

运算放大器缓冲电路

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。

中频、低音和高频控制电路

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 。

偏置/偏移电路

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

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

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

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

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

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 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。

PCB 的顶层和底层

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。

电路成品图

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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【经验分享】数字功放电路设计

在很多个人计算机或小家电音响数字功放设计中，电源部分由市电经整流、滤波和稳压电路等处理后供给，电路复杂，而且体积大而重。本方案音响功放采用了SWITCH-MODE POWER SUPPLY，使得供电变的简单灵活更实用，且低成本，低功耗，体积小，效率高，设计灵活使用方便的数字功率放大技术。

1、方案设计

图1是功放电路原理图，功能模块上主要有：供电部分，信号输入部分、信号处理功率放大部分、输出部分最后由扬声器或喇叭输出的解决方案。为实现上述目的，本方案提出用9v或1 2 V直流稳压电源即通用的S W I T C H-MODE POWER SUPPLY供电。输入端是直接从数码信号源如PC音频输出端、CD唱机、DVD影碟机、DVD Audio以及LCD或DTV数码电视等输入的数码音频信号，而不是经过ADC模数转换或DAC数模转换处理的音乐模拟信号。所述功率放大电路主要由，供电电路、信号输入、功放IC处理以及信号输出组成。

输出部分由扬声器或喇叭组成。本方案所要达到的效果是：通过电路分析信号输入与数字音源的无缝结合、能有效降低信号间传递干扰，由于采用无负反馈的放大电路、低通滤波器等处理，可以将输出滤波器的截止频率设计得较高，从而保证在20Hz-20kHz内得到平坦的幅频特性和很好的相频特性，使得整个频段内无相对相移，声场定位准确。另外，由于它不需传统音响功放的静态电流消耗，所有能量几乎都是为音频输出而储备，加之无模拟放大、无负反馈的牵制，故具有更好的“动力”特征，即"动态特性"好。除此之外，如附图2所示：LC滤波器的差分实现，它们为滤波器提供相反极性的脉冲，其中滤波器包含两个电感器、两个电容器和扬声器。

2、具体实施方式及应用

如附图1所示：本方案的音响功放的信号流向如下所述：右声道信号（SP_IN_R）由R5，C2的RC串联电路送入功放IC的RINP脚，经IC处理一路由BSRP脚输出给由C13，L2，C17组成的LC低通滤波电路，最后输出给终端SP_OUT_R+；另一路由BSRN脚输出给由C16，L3，C18组成的LC低通滤波电路，最后输出给终端SP_OUT_R-;右声道地信号由RINN脚进入。左声道信号（SP_IN_L）由R6，C4的RC串联电路送入功放IC的LINP脚，经IC处理一路由BSLP脚输出给由C6，L6，C10组成的LC低通滤波电路，最后输出给终端SP_OUT_-；另一路由BSLN脚输出给由C9，L7，C11组成的LC低通滤波电路，最后输出给终端SP_OUT_L+;右声道地信号由RINN脚进入。图2是功放的低通滤波器电路图。

在输出级和扬声器之间插入一个低通滤波器以将电磁干扰（EMI）减至最小，并且避免以太多的高频能量驱动扬声器。为了保持开关输出级的功耗优点，要求该滤波器（见图1）是无损的（或接近于无损）。低通滤波器通常采用电容器和电感器，只有扬声器是耗能元件。

3、结语

本方案音响功放创新的采用了SWITCH-MODE POWER SUPPLY，使得供电变的简单灵活更实用。更为重要的是成功实现了用一块芯片就实现了将数字信号源与数字处理直接结合起来提供端到端数字音频系统。简化了电路设计，容易实现。

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