|
Universele Baxandall-toonregeling met volume- en balansinstelling |
|
klik hier voor compleet overzicht |
- Volledig symmetrische regel-karakteristieken
- Regelbereik +/-16 dB bij 20 Hz en 15 kHz
- Volume- en balansregeling
- Ruisarm ontwerp
- Minimaal 18 V voeding
INLEIDING
Iedereen die zich bezig houdt met muzikale toepassingen van de elektronica kent uiteraard het begrip 'Baxandall'. De
Baxandall-regeling is dé standaard op het gebied van toonregeling. Met deze eenvoudige schakeling kan men, met behulp
van twee potentiometers, de lage en de hoge tonen weergave van een geluidsversterker zeer symmetrisch regelen.
De standaard weergavekarakteristiek van een Baxandall-regeling is geschetst in figuur 1. Als beide potentiometers in de middenstand
staan, heeft het netwerk een volstrekt vlakke weergavekarakteristiek tussen 20 Hz en 20 kHz.
Figuur 1: De bekende Baxandall-karakteristiek.
Als men een van de potentiometers verdraait, dan zal de weergave van of de lage of de hoge tonen gaan verlopen. De versterking of
verzwakking verloopt zeer gelijkmatig vanaf ongeveer 1 kHz tot de grenzen van het regelbereik.
Hoewel er tegenwoordig ontelbare andere systemen beschikbaar zijn voor het regelen van de weergavekarakteristieken van een
laagfrequent systeem, zweren echte audiofielen nog steeds bij het oude, vertrouwde Baxandall-systeem.
UNIVERSELE BAXANDALL-SCHAKELING
Voor geluidselektronici kan het nuttig zijn als men de beschikking heeft over een print, die niets meer bevat dan een
Baxandall-regeling. Zo'n print kan bijvoorbeeld ingezet worden bij zelfgebouwde mengsystemen of als voorversterker bij kwalitatief
hoogstaande hoofdtelefoon eindversterkers.
De op deze pagina beschreven schakeling is universeel van opzet. Overal waar het nodig is de weergavekarakteristiek van een
LF-systeem te beïnvloeden kan deze print ingezet worden.
HET BLOKSCHEMA
Het blokschema van de schakeling is getekend in figuur 2. De twee ingangen van de schakeling worden afgesloten met
bufferversterkers, die tot taak hebben het geheel een constante ingangsimpedantie te geven en de Baxandall-schakeling
onafhankelijk te maken van de impedantie van de voorgaande schakelingen. Na deze buffers volgt de eigenlijke
Baxandall-regeling, samengesteld uit een inverterende versterker met het typische Baxandall-netwerk in de terugkoppeling.
Figuur 2: Het blokschema.
Na deze twee trappen volgt een gemeenschappelijke trap, waarin het volume en de balans worden geregeld.
HET PRAKTISCH SCHEMA
Het volledig praktisch schema van de schakeling is getekend in figuur 3. Men kan zich de vraag stellen waarom de schakeling is
opgebouwd rond oeroude transistoren van het type BC107. Moderne ontwerpers zouden onmiddellijk operationele versterkers uit hun
voorraad halen! Het antwoord is simpel. In deze schakeling hebben operationele versterkers geen enkel voordeel. De ruis van
dergelijke schakelingen is zelfs veel hoger dan deze van BC107's, tenzij men speciale moeilijk te verkrijgen 'low-noise' op-amp's
zou inzetten. Het gebruik van transistoren kost weliswaar wat extra onderdelen, maar dat nadeel weegt niet op tegen het voor
laagfrequent weergave zo belangrijke argument van minimale ruis.
Figuur 3: Het praktisch schema.
De transistoren T1 en T3 vormen de buffers. Dat zijn normale emittervolgers, waarbij de basis zo wordt ingesteld dat de
emitters in rust op de helft van de voedingsspanning staan. De ingangssignalen moeten uiteraard capacitief worden doorgekoppeld
naar de basis. De weerstanden R1 en R18, is serie opgenomen met de scheidingscondensatoren C1 en C10, stabiliseren de schakeling
tegen hoogfrequente oscillaties.
Het gebufferde signaal wordt, via de scheidingscondensatoren C2 en C11, aangeboden aan de ingangen van de twee Baxandall-netwerken.
Dit netwerk is klassiek van opbouw. Wel is driftig geëxperimenteerd met de waarden van de onderdelen om een zo
glad en symmetrisch mogelijk verlopende weergavekarakteristiek te verkrijgen. De transistoren T3 en T4 zijn geschakeld als
inverterende versterkers en verzorgen op deze manier de noodzakelijke 180° fasedraaiïng tussen de in- en de uitgang
van het Baxandall-netwerk.
De versterking van deze trappen wordt gestabiliseerd door een zeer extreme tegenkoppeling in de emitters. De emitterweerstanden zijn
voor wisselspanning volledig ontkoppeld naar de massa via de condensatoren C8 en C17.
De hoge tonen regeling wordt uitgevoerd via de stereo potentiometer R5. Voor de lage tonen regeling staat de stereo
potentiometer R9 ter beschikking. Beide potentiometers zijn opgenomen in de terugkoppeling van de versterker. De twee
terugkoppelingen worden gemengd via de weerstanden R7/R6 en R22/R23.
Het signaal wordt afgenomen van de collectoren van de transistoren T2 en T4. Na deze trappen volgt een volledig passief uitgevoerde
volume- en balans-instelling. De stereo potentiometer R15 is de volume-insteller. Het zal duidelijk zijn dat minder signaal wordt
doorgekoppeld als de loper van deze potentiometer meer naar de massakant wordt verplaatst. De lopers van beide helften van deze
potentiometer gaan naar de balansinsteller R16. De twee helften van deze potentiometer zijn tegengesteld geschakeld. Als de loper
van de bovenste helft van R16 aan de loper van R15 hangt, dan zal de loper van de onderste helft van R16 aan de weerstand R30
hangen. In die situatie wordt het rechter signaal maximaal doorgekoppeld naar de uitgang, terwijl het linker signaal maximaal
verzwakt wordt. Zet men de lopers van R16 in de andere uiterste stand, dan wordt de situatie omgekeerd. Het rechter signaal wordt
maximaal verzwakt, het linker signaal wordt maximaal doorgekoppeld.
Deze passieve volume- en balansregeling is nog steeds de best denkbare regeling. Het nadeel van deze schakeling is wel dat het
signaal verzwakt wordt.
De voeding van de schakeling wordt verzorgd door de weerstand R31 en de zenerdiode D1. Dit netwerkje stabiliseert de
voedingsspanning op +18 V. De schakeling moet dus gevoed worden uit een spanning die hoger is dan +18 V. De gestabiliseerde
voedingsspanning staat als '+2' ter beschikking voor het voeden van eventuele voorversterkers.
|
Interessante elektronica links Klik hier ... Kattenschrikdraad installatie houdt katten in of uit uw tuin Klik hier ... Boeken voor de elektronicus Klik hier ... Software voor schema tekenen, print ontwerpen en simulatie Klik hier ... Goedkope digitale oscilloscopen, via USB aan te sluiten op uw PC Klik hier ... Goedkope meetapparatuur voor het testen van uw onderdelen Klik hier ... Draadloze elektronica in uw huis Klik hier ... Inbraakalarm van Marmitek en KlikAanKlikUit Klik hier ... Bespaar energie met PowerSafer |
WERKING VAN HET BAXANDALL NETWERK
Het zou te ver voeren om, in het kader van deze bouwbeschrijving, de werking van de Baxandall-toonregeling
uitvoerig te verklaren. In het kort komt het er op neer dat de werking berust op een al dan niet symmetrische verdeling in de
resistieve en capacitieve delen van de terugkoppeling. Als beide potentiometers in de middenstand staan, dan zal de terugkoppeling
van de versterker volledig symmetrisch zijn. Als voorbeeld wordt de hoge tonen terugkoppeling behandeld. Als potentiometer R5 in de
middenstand staat, dan wordt het signaal van de buffer via C3 en de helft van R5 aangeboden aan de basis van transistor T2. Via de
collector van deze halfgeleider wordt het uitgangssignaal teruggekoppeld via condensator C4 en de helft van potentiometer R5.
Beide netwerken bevatten even veel resistieve en capacitieve componenten. Het gevolg is dat de terugkoppeling voor alle
frequenties in evenwicht is. De schakeling versterkt alle signalen in gelijke mate.
Als echter de loper van R5 naar links wordt verplaatst, dan wordt het signaal van de buffer alleen via de condensator C3 aan de
basis van de transistor T2 aangeboden. In de terugkoppeling van collector naar basis staat nu condensator C4 en de volledige
waarde van de potentiometer R5. Het gevolg is dat de hoge tonen minder worden teruggekoppeld dan de lage tonen en de
versterkertrap zal deze signalen meer versterken.
Als echter de loper van de potentiometer R5 volledig naar rechts wordt verplaatst, dan zullen de signalen via C3 en de volledige
waarde van R5 aan de basis van de transistor T2 worden aangeboden. De terugkoppeling van collector naar basis bestaat nu alleen uit
de condensator C4. Het gevolg is dat signalen met hoge frequenties meer worden verzwakt dan signalen met lage frequenties.
Voor de lage tonen regeling kan een identieke verklaring worden gegeven.
De volledig symmetrische regeling van de Baxandall-schakeling is een gevolg van de symmetrische opbouw van beide terugkoppelingsnetwerken.
| WEERSTANDEN | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| R1 | 2,2 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % | R2 | 180 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % |
| R3 | 120 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % | R4 | 4,7 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % |
| R5 | 100 kOhm | potentiometer, lin, stereo | R6 | 3,3 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % |
| R7 | 10 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % | R8 | 10 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % |
| R9 | 100 kOhm | potentiometer, lin, stereo | R10 | 10 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % |
| R11 | 27 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % | R12 | 120 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % |
| R13 | 1 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % | R14 | 3,9 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % |
| R15 | 47 kOhm | potentiometer, log, stereo | R16 | 47 kOhm | potentiometer, lin, stereo |
| R17 | 18 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % | R18 | 2,2 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % |
| R19 | 180 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % | R20 | 120 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % |
| R21 | 4,7 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % | R22 | 3,3 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % |
| R23 | 10 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % | R24 | 10 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % |
| R25 | 10 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % | R26 | 27 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % |
| R27 | 120 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % | R28 | 1 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % |
| R29 | 3,9 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % | R30 | 18 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % |
| CONDENSATOREN | |||||
| C1 | 2,2 uF | 16 V print-elco | C2 | 10 uF | 16 V print-elco |
| C3 | 3,3 nF | MKH | C4 | 3,3 nF | MKH |
| C5 | 33 nF | MKH | C6 | 33 nF | MKH |
| C7 | 10 uF | 16 V print-elco | C8 | 100 uF | 16 V print-elco |
| C9 | 10 uF | 16 V print-elco | C10 | 2,2 uF | 16 V print-elco |
| C11 | 10 uF | 16 V print-elco | C12 | 3,3 nF | MKH |
| C13 | 3,3 nF | MKH | C14 | 33 nF | MKH |
| C15 | 33 nF | MKH | C16 | 10 uF | 16 V print-elco |
| C17 | 100 uF | 16 V print-elco | C18 | 10 uF | 16 V print-elco |
| C19 | 1.000 uF | 25 V print-elco | - | - | - |
| HALFGELEIDERS | |||||
| D1 | 18 V | zenerdiode, 400 mW | T1 | BC107 | universele NPN-transistor |
| T2 | BC107 | universele NPN-transistor | T3 | BC107 | universele NPN-transistor |
| T4 | BC107 | universele NPN-transistor | - | - | - |
| DIVERSEN | |||||
| 12 | - | printsoldeerlipje | 6 | - | M3x15 boutje |
| 6 | - | M3 moertje | 4 | knoppen | 6 mm as |
DE BOUW VAN DE SCHAKELING
De volledige schakeling kan ondergebracht worden op de print. Aan de hand van figuur 4 kan de print beplant worden met de onderdelen.
Op de achterzijde van de print zijn twee aansluitingen voorzien voor het doorkoppelen van de ongestabiliseerde voeding en de massa naar
andere printen. Op deze manier kan de bedrading van een kompleet systeem aanzienlijk beperkt worden. Aan de linkerzijde van de print is
bovendien de gestabiliseerde voeding '+2' beschikbaar voor het voeden van voorversterkerprinten.
Figuur 4: De componenten-opstelling.
Alle elco's kunnen onder de vorm van rechtop staande printuitvoeringen worden aangeschaft. Men moet er bij de bouw echter wel op letten dat de
elco C8 plat op de print wordt gemonteerd. Dit vanwege het feit dat de potentiometers ook op de print worden gesoldeerd en dat deze elco,
rechtop staand, in de weg zou staan van de volume potentiometer R15.
Nadat alle kleine onderdelen zijn gesoldeerd komen de potentiometers aan de beurt. Er bestaan speciale printuitvoeringen van dergelijke
onderdelen, die onder andere door Piher op de markt worden gebracht. Maar ook als men deze uitvoeringen niet kan vinden is er niets aan de
hand. Men soldeert eerst zes stevige draadjes aan de aansluitlipjes van de potentiometers en duwt de onderdelen nadien met deze draadjes door
de printgaatjes. Nadien worden de draadjes op de koperzijde vast gesoldeerd en staan de potentiometers muurvast op de print.
EXTRA SERVICE: DOWN-LOADEN VAN HET PRINTONTWERP
U kunt het ontwerpje van de print van deze nabouwschakeling uit onze Internet-site down-loaden. Het ontwerp werd gescand met een resolutie van 300 dpi e
n staat ter beschikking als TIF-file, LZW-compressie.
Deze file kan in ieder grafisch programma geopend worden en geprint op transparante folie. Gebruik hiervoor bij voorkeur een inkjet-printer!
Druk het ontwerpje af met de afmetingen die hieronder staan vermeld!
Nadien kunt U met dit transparant een stukje foto-gevoelige printplaat belichten.
Klik hier ... en ga terug naar het begin van deze pagina
Klik hier ... en ga terug naar de bouwbeschrijvingen van Vego
Klik hier ... en ga terug naar het hoofd-menu van de Vego-site