7 Kanal Equalizer

Vorgeschichte:

In meiner Sammlung technischer Geräte darf ich zwei 200W Musikboxen, sowie einen 410W Pioneer-Verstärker mein Eigen nennen. Und das ist nicht etwa Musikleistung, sondern astreine 400W Sinusleistung (RMS). Und weil ich damit so gerne Musik höre und dabei auch noch sehr gerne sehr laut, kam mir dann irgendwann in den Sinn, dass es doch schön wäre, wenn ich diese Musik genauso schön regeln könnte, wie an meinem PC.
Gesagt, getan: ein Equalizer musste her. Ein Blick in eins meiner vielen Bücher zeigte mir einen Schaltplan mit zwölf OpAmps, über die ich einen 10-Kanal Equalizer hätte löten können. Allerdings wäre das dann nur ein Mono-Equalizer geworden. Ich hätte dann also mit 24 OpAmps eine Schaltung für Stereo-Sound löten und vorallem zahlen können.
Weiteres Suchen im Internet zeigten ähnliche Schaltungen, die mir aber allesamt zu umständlich waren. Erst der Hinweis auf den BA3812L brachte den entscheidenden Tip. Im Datenblatt ist eine Schaltung für einen 7 Kanal stereo Equalizer, bei dem man sogar jeden Audiokanal einzeln regeln könnte. Ich habe mich aber für Stereo-Schieberegler entschieden, mit denen ich jetzt beide Kanäle gleichzeitig regeln kann.

Wenn ihr gleich ein paar Bilder sehen wollt, dann klickt mal auf den folgenden Link: Bilder vom Equalizer. Dort könnt ihr auch meine Boxen bewundern.

Weitere Equalizer-Chips mit ähnlicher Beschaltung sind u.a. LA3600 und KA2223. Diese sind zwar nicht Pinkompatibel, die Berechnung der Frequenzen ist aber identisch. Entsprechend könnt ihr also auch den JS-Rechner am Ende der Seite für diese Chips verwenden. Evtl. könnt ihr diese auch für eigene Projekte verwenden.

Features:

Um jetzt zu wissen, ob sich der Nachbau der Schaultung überhaupt lohnt, habe ich hier mal die Eckdaten der Schaltung aufgelistet:

• Stereo
• 7 Kanäle
• Frequenz von ~30Hz bis ~20kHz
• Betriebsspannung von 3,5V bis 16V
• Audiokanäle einzeln regelbar

Die Frequenz lässt sich natürlich beliebig anpassen, bloß habe ich für meine Schaltung die Werte für dieses Frequenzband ausgerechnet. Im dritten Teil meiner Anleitung habe ich aber auch eine Beispielrechnung zur Bestimmung der Kapazitäten der Kondensatoren.
Die Betriebsspannung meiner Schaltung beträgt eigentlich 12V bis 18V, aber die verwendeten Chips könnten auch mit nur 3,5V und bis 16V betrieben werden. Entsprechend weit ist die Spannung zu fächern.

Die Schaltung
Um euch nun auch noch den Nachbau zu erleichtern, habe ich hier den Schaltplan nochmals komplett im EAGLE erstellt und bereits mit den Werten der Bauteile versehen. In meiner Anwendung brauche ich eine 12V Stromquelle, die dann über einen Spannungsregler auf 8V geregelt wird. Das ist die Spannung, die vom Datenblatt für den Betrieb vorgeschlagen wird.

Der Schaltplan im EAGLE-Format kann hier heruntergeladen werden, ebenso habe ich eine Stückliste erstellt, damit die Bauteile besser kalkuliert werden können.
Zu der Schaltung ist noch zu sagen, dass man nicht die Brücken hinter dem Widerstand von Pin 15 zu Pin 10 an beiden Equalizer-Chips vergessen sollte. Ansonsten hoffe ich dass die Schaltung trotz der durchaus vorhandenen Unübersichtlichkeit zu verstehen ist. Achja - im Datenblatt wurde übrigens in der Beispielschaltung ein Kondensator vergessen....aber man findet die Stelle durch simples Nachdenken

Berechnungen:

Die Berechnung der Kondensator-Werte soll an dieser Stelle nicht weggelassen werden, denn vielleicht möchte sich der ein oder andere ja auch ein anderes Frequenzband ausrechnen. Da im Datenblatt meiner Meinnung nach ein wenig blöde Formeln zur Berechnung der Werte stehen, habe ich hier mal einen etwas einfacheren Rechenweg:
Zunächst mal zu den Variablen:
Q ist der Quotient mit dem man die Frequenz teilen muss, um die "Regelbreite" (genauer Bandbreite) zu erhalten. Zum Beispiel ist bei der Frequenz von 1kHz der Quotient Q = 1. Damit Regelt der Regler für 1kHz eine Frequenz zwischen 500Hz und 1,5kHz.
Bei den Kondensatoren muss darauf geachtet werden, dass die Kapazitäten in Farad angegeben werden muss. Ein Kondensator mit 6µF muss also mit 6E-6 (sechs mal zehn hoch minus sechs) eingesetzt werden.
Ebenfalls müssen Widerstände in Ohm angegeben werden. Bei 1,2 kOhm also dann 1200 Ohm.


Hier sind die einzelnen Bauteile in ihrer Position im Schaltplan zu erkennen. Dabei ist das Praktische, dass die beiden Widerstände Festwerte sind und sich deswegen in den Formeln kürzen lassen.
Also zur Berechnung der Kondensatorwerte brauchen wir zwei Werte: Den Quotient Q und die Frequenz f. Ich habe hier mal eine Beispielrechnung mit den Werten
Q = 2
f = 40 Hz
durchgerechnet. Damit würde sich über diesen Ausgang eine Frequenz von 30 Hz bis 50 Hz regeln lassen.
Ich habe hier nun einmal mit dem Quotient angefangen:

In der ersten Zeile findet man die Formel so, wie sie auch im Datenblatt steht. Da die beiden Widerstände gegeben sind kann man diese einsetzten und soweit kürzen. Als nächstes setzt man den Faktor ein und löst nach C auf.

Das Ergebnis setzt man nun einfach in der zweiten Formel für C ein und löst dort nach C0 auf:

Das Quadrat aus C0 kann man bereits recht früh aus der Wurzel ziehen, weshalb unter ihr nurnoch Zahlen stehen. In diesem Fall kommen auch noch sehr schön runde 2400 heraus. In der letzten Zeile habe ich dann einfach die Zahl für die Freqenz eingesetzt (also 40) und nach C0 aufgelöst. Heraus kamen 1,6 µF.
Dieses Ergebnis setzt man dann einfach nochmal in die erste Formel ein, um auch C heraus zu bekommen und schon hat man beide Werte.

Jetzt gibt es natürlich nicht genau diese Werte zu kaufen, weshalb man sie ein wenig anpassen muss: 1,6µF werden zu 1,5 µF und 117 nF werden zu 100 nF.
So, wenn ihr das jetzt verstanden habt, dann könnt ihr euch auch selber die Werte für eure Kondensatoren berechnen. Für alle die dazu zu faul sind habe ich mal einen ganz einfachen JS-Rechner gebastelt. Hier könnt ihr einfach die entsprechenden Werte eintragen und erhaltet das Ergebnis in µF.

Frequenz in Hz     Faktor Q

Ausrechnen

C0 = µF     C = µF

Mit Opera, Firefox und Konqueror funktioniert das, wie es mitm IE aussieht, weiß ich aber leider nicht.

Vielen Dank auch an Gert, der mich auf einen Fehler bei der Erläuterung zum Quotienten der Bandbreite hingewiesen hat: Die Bandbreite B ergibt sich aus dem Verhältnis zwischen Frequenz und der Schwingkreis-Güte Q:
B = f / Q
wobei f die Mittenfrequenz angibt. Die Bandbreite erstreckt sich dann rechts und links dieser Mittenfrequenz.