6225

Audio Notch using Through-Hole Components.

Audio Notch Through Hole Bauteile.


Ein Audio Notch ist ein nützliches Hilfsmittel um Verzerrungen eines Testtones mit einem Audioanalyser besser messen zu können.
Im Elektor 9/2022 stellte ich eines vor das von 2 hintereinander geschalteten Fliege Notch Filtern gebildet wurde.
Im September 2024 folgte eine einstellbare Version mit 3 Frequenzbereichen und Variable State Struktur.
Beide Versionen waren im wesentlichen mit SMD Bauteilen aufgebaut. 
Hier folgt nun eine Version bei der ausschließlich bedrahtete Bauteile verwendet werden.
Sie basiert auf der in Elektor 9/2024 beschriebenen Version, verzichtet aber auf die aufwendige und teure Frequenzumschaltung per Relais. 

Bild 1 zeigt das Blockdiagramm.
Das Eingangssignal gelangt von der BNC Buchse auf der Frontplatte zum geschalteten Abschwächer mit 12 Stellungen und maximal 11 x 3 dB Abschwächung auf einer separaten kleinen Platine. (andere Abstufungen sind durch Umbestückung der Widerstände möglich) Von dort kommend wird es an K2 angeschlossen. Es ist sinnvoll das Eingangssignal auf einen Pegel von -6 bis -10dBV zu reduzieren um Verzerrungen durch das Filter selbst zu verhindern. Ein Buffer verteilt es zum Relais Rel1 und dem Variable State Notch.

Die Frequenz des Notches kann auf zwei Arten eingestellt werden.
Entweder in eingeschränktem Maße mit dem Stereo Poti P2 auf der Front. Den Bereich gibt das Verhältnis zwischen dem Wert des Potis und R12 bzw. R22 vor. (hier entfallen P1, P3, R8, R11, R21 und R23). Mit der angegebenen Dimensionierung P2 = 1 kΩ, R12/R22 = 3k6 und C15/C18 = 47 nF ergibt sich ein Einstellbereich von 877 bis 1142 Hz, in der Mitte ist etwa 1 kHz.
Die Bilder 2, 3 und 4 zeigen die Frequenzgänge.

Alternativ kann man mit den Trimmern P1 und P2 die Notch Frequenz exakt auf die Frequenz eines 1 kHz Generators einstellen. Da es keine Stereo Trimmer gibt muss man sie synchron mit zwei Schraubendrehern und rechter und linker Hand verdrehen. Bei idealer Einstellung ist das Notch am tiefsten. P2, R12 und R22 entfallen in diesem Falle.
C15 und C18 geben die Frequenz vor, mit den parallelgeschalteten C13/C14 und C16/C17 kann man Unterschiede zwischen C15 und C18 ausgleichen.

Wie auch beim Vorgänger kann man mittels Relais Rel1 das Signal an der BNC Buchse K5 zwischen dem Eingangssignal nach dem Abschwächer und dem unverstärkten Notch Signal umschalten. An K4 kann man falls gewünscht eine andere Buchse wie RCA( Cinch) anschließen.
An K7 (K6) wird das um den Faktor 10 (20dB) verstärkte Notch Signal ausgegeben.
Ein konventionelles Netzteil versorgt die Schaltung mit +-12V.

Bild 5 zeigt das Schaltbild und Bild 6 das Layout. Die Platine passt in ein Teko 233 Gehäuse.
In Bild 7 ist der bestückte Prototyp im Gehäuse zu sehen.
In den vorderen Ausschnitt der Platine passt die Attenuator Platine.
Die Frontansicht in Bild 8.

Die Platine wurde von PCBway innerhalb von 10 Tagen gefertigt und geliefert. Sie ist von tadelloser Qualität.

Hinweis zum Stereo Poti P2: Sie gibt es in zwei Reihenabständen. Daher die 3. Reihe im Layout.
Hinweis zum Relais Rel1. Es können sowohl die 12 V Version benutzt werden, dann ist R7 mit einer Drahtbrücke zu bestücken als auch die 5 V Version, hier ist R7 300 Ohm.

Attenuator:
Bild 9 zeigt das Schaltbild des Attenuators. Es wird ein Drehschalter mit 12 Stufen verwendet. Mit der angegebenen Dimensionierung hat jede Stufe eine Dämpfung von 3 dB, also maximal 11 x 3 = 33 dB. Wie bereits erwähnt sind andere Abstufungen durch Umbestückung der Widerstände möglich.
Bild 10 zeigt das Layout. 

Beim Autor gibt es noch einige Leerplatinen.


Stückliste Notch
Widerstände:
1% Metallfilm, bedrahtet
R1, R4, R13, R14, R20 = 100 Ω
R2 = nicht bestückt 
R3, R5, R6, R10 = 2k7
R7 = 300
R8, R21 = 150 Ω
R11, R23 = 3k9
R12, R22 = 3k6
R15 = 1k5
R16 = 4k3
R17 = 2k2
R24 = 1k1
R25 = 10k
R26 = 220 Ω
R27, R28, R33 = 2k7
R29, R32 = 270
R30 = 18k
R31 = 16k

Potis:
P1, P3 = 200 Ω Trimmpotentiometer
P2 = 1 k Stereo Poti PTN16

Kondensatoren:
C1, C2, C3, C4, C5, C6, C23, C24, C27, C28 = 22 µF 25V RM 1/10“
C7, C8, C9, C10, C11, C12 = 100 nF RM 1/10“
C13, C14, C16, C17 = nicht bestückt, Folienkondensator siehe Text
C15, C18 = 47 nF, Folienkondensator RM 1/10“ – 2/10“
C19, C20 = 2200 µF 25V, RM 2/10“
C21, C22, C25, C26 = 100 nF, RM 1/10“ – 2/10“

Halbleiter:
B1 = B70C1000 Gleichrichter Dil
D1 = 1N4148
D2 = Z-Diode 15 V
D3, D4 = SB1100 Schottky Diode
IC1, IC2, IC3 = NE5532 Doppel OP DIL, OPA2210 auf Adapter
IC4 = LM317 TO220
IC5 = LM337 TO220

Außerdem:
F1 = Sicherungshalter, Sicherung 400 mA
K1, K2, K4, K6, K10 = 2-pol. Stiftleiste,RM 1/10“
K5, K7 = BNC Print Buchse 
K8 = Schraubklemme 3 polig, RM 1/10“
K9 = Schraubklemme 2 polig, RM 1/10“
Rel1 = Relais, 1 x Um, 5 oder 12 V
TR1 = Printtrafo EI30-2 2 x 12 V

Stückliste Attenuator
Widerstände:
1% Metallfilm, bedrahtet
R1 = 5k1
R2 = 3k6
R3, R7 = nicht bestückt
R4 = 2k7
R5, R21 = 47k
R6 = 1k8
R8 = 1k3
R9 = 68k
R10 = 910 Ω
R11 = 100k
R12 = 680 Ω
R13 = 10k
R14 = 470 Ω
R15 = 11k
R16 = 330 Ω
R17 = 9k1
R18 = 240 Ω
R19 = 3k9
R20 = 160 Ω
R22 = 390 Ω
R23 = 27k

Außerdem:
JP1, JP2 = -pol. Stiftleiste,RM 1/10“
S1 = Rotary Switch CK101x12

[Bild 1] Blockdiagramm
[Bild 2, 3, 4] Frequenzgänge des Notch bei Einstellung mit P2
[Bild 5] Schaltplan
[Bild 6] Layout
[Bild 7] Bestückter Prototyp im Gehäuse
[Bild 8] Frontansicht
[Bild 9] Schaltplan des Attenuators
[Bild 10] Layout des Attenuators

Links:

English:

Audio Notch Through-Hole Components.
 
An audio notch is a useful tool for better measuring distortions of a test tone with an audio analyzer. In Elektor 9/2022, I introduced one that was made from 2 cascaded fly-notch filters. In September 2024, an adjustable version followed with 3 frequency ranges and variable state structure. Both versions were mainly built with SMD components. Here is now a version that uses only through-hole components. It is based on the version described in Elektor 9/2024 but avoids the complex and expensive frequency switching via relays.
 
Figure 1 shows the block diagram. The input signal goes from the BNC socket on the front panel to the switched attenuator with 12 positions and a maximum of 11 x 3 dB attenuation on a separate small board. (Other steps are possible by changing the resistors). From there, it goes to K2.It makes sense to reduce the input signal to a level of -6 to -10 dBV to prevent distortion from the filter itself. A buffer distributes it to the relay Rel1 and the Variable State Notch. 
 
The frequency of the notch can be adjusted in two ways. Either to a limited extent with the stereo pot P2 on the front. The range is determined by the ratio between the value of the pot and R12 or R22. (Here P1, P3, R8, R11, R21, and R23 are omitted.) With the given values P2 = 1 kΩ, R12/R22 = 3.6 kΩ, and C15/C18 = 47 nF, this gives an adjustment range of 877 to 1142 Hz, with about 1 kHz in the middle. Figures 2, 3, and 4 show the frequency responses.
 
Alternatively, you can use the trimmers P1 and P2 to set the notch frequency exactly to the frequency of a 1 kHz generator. Since there are no stereo trimmers, you have to adjust them synchronously with two screwdrivers, using your right and left hands. 
With the ideal setting, the notch is at its deepest. In this case, P2, R12, and R22 are not needed. C15 and C18 set the frequency, and with the parallel-connected C13/C14 and C16/C17, you can compensate for differences between C15 and C18.

As with the predecessor, you can switch the signal at the BNC socket K5 using relay Rel1 between the input signal after the attenuator and the unamplified notch signal. At K4, you can connect another socket like RCA (Cinch) if desired. 
 The notch signal, amplified by a factor of 10 (20dB), is output at K7 (K6). 
 A conventional power supply provides the circuit with ±12V. 
 
 Figure 5 shows the circuit diagram and Figure 6 the layout. The board fits into a Teko 233 case. 
 Figure 7 shows the assembled prototype in the case. 
 The attenuator board fits into the front cutout of the board. 
 Front view in Figure 8. 
 
 The board was manufactured and delivered by PCBway within 10 days. It is of impeccable quality. 
 
 Note about the stereo pot P2: it comes in two row spacings, hence the 3rd row in the layout. 
 Note about relay Rel1: Either the 12V version can be used, in which case R7 should be fitted with a wire jumper, or the 5V version, here is R7 300 Ohms. Attenuator: Figure 9 shows the circuit diagram of the attenuator. A 12-step rotary switch is used. With the given dimensioning, each step has an attenuation of 3 dB, so a maximum of 11 x 3 = 33 dB. As mentioned before, other gradations are possible by rearranging the resistors. Figure 10 shows the layout. 
The author still has some empty boards.