Deze keer de Baxandal toonregeling uitgebreid besproken door Gyula.

Allereerst worden de kantelfrequenties berekend van de toonregeling. Doordat deze toonregeling een lage in en een hoge uitgangsimpedantie bezit (500 Ω  en 500 kΩ) - is er een ingangstrap aangebracht met een versterking van 20 dB (10x) met een uitgangsimpedantie van 500 Ω.

De ingang van de toonregeling wordt hier op aangesloten. De uitgang van de toonregeling wordt aangesloten op een hoogohmige ingangstrap, deze past de impedantie aan van 500 kΩ naar een ingangsimpedantie van 5 kΩ voor de eindversterker, deze trap versterkt niet en dient alléén als impedantie omvormer.

Dit werd op het bord uitvoerig uitgerekend.

Alléén bij deze voorwaarden zal de toonregeling optimaal funktioneren. Dit geheel werd aangesloten op een 2-weg luidsprekersysteem en ten gehore gebracht.

De muziek werd verzorgd door er een MP3-speler op aan te sluiten. Wat velen verbaasden dat de geluidskwaliteit bijzonder hoog was en moeilijk konden geloven dat het voelbare laag gaaf, middengebied, en het transparante hoog uit dit versterkertje van 4 watt kon komen met een afmeting van slechts 10 x 5,5 x 3,5 cm. 

Bij veel Hi-Fi fanaten zullen de haren te berge rijzen bij het woord toonregeling!
Nee het is alléén goed met een hoogwaardige geluidsbron, daar achter een voorversterker, en dan gelijk de liefst in - klasse A staande eindversterker met een bandbreedte kaarsrecht van 10 Hz – 30000 Hz binnen +/- 0,5 dB of nog beter, om de boventonen ook goed te laten meewerken in het totale geluidsbeeld, wat zeker zeer transparant kan klinken.
Een heel goed uitgangspunt waar zeker niets mis mee is, maar voor een goed geluidsbalans zal de volumeknop – altijd flink moeten worden opengedraaid, waar de buren niet altijd even gelukkig mee zijn.
Immers bij een hoge geluidsdruk zal voor het gehoor een goede geluidsbalans ontstaan, maar bij een lager – geluidsniveau zal ons  gehoor het geluidsbeeld als kaal ervaren waarbij het middengebied de overhand krijgt.
Hoe lager de volumeregelaar wordt teruggedraaid des te sterker wordt dit effect.
Het gevolg is dan ook met een dikke winterjas op de bank gaan zitten luisteren naar muziek wat koud en kaal – overkomt waar je echt niet meer van kan genieten.

Ondanks wat tekortkomingen van toonregelingen is het toch een aanbeveling om een in - en uit schakelende - toonregeling te plaatsen tussen de voor en eindversterker, en naar eigen smaak de lage en hoge tonen, kan regelen voor een goed geluidsbeeld (wat iedereen weer anders ervaart) bij een laag geluidsvolume.

Een perfecte toonregeling is wel de baxandall, ontworpen door de Britse audio en electronics engineer - de heer P.J.Baxandall  (1921 – 1996). Deze toonregeling is zodanig ontworpen,  dat de lage en hoge tonen kunnen worden geregeld  met + en – 20 dB, waarbij het middengebied  vanaf zo’n 300 Hz tot 3000 Hz een rechte karakteristiek behoudt.

Het nadeel van deze toonregeling is echter wel dat bij de regelaars in de middenstand (rechte karakteristiek) -20 dB  (10x) verzwakt en de versterker moet worden aangepast met 20 dB meer versterking. 

Werking van de baxandall toonregeling: lage tonen (zie fig. 1-1a-1b-1c-1d).

Als eerste wordt er een spanningsdeler r1 / r2 / r3 toegepast uitgaande van 0 dB naar een maximale verzwakking van – 40 dB (100x) waarbij de logaritmische potentiometer r2 in de middenstand op –20 dB uitkomt (tekening 1a).

Bij de potentiometer maximaal (loper naar boven is de spanningsdeler 101/111 = 0,9  = nagenoeg 0 dB.
Bij de potentiometer midden (loper in het midden is de spanningsdeler 11/111 =  0,099  = nagenoeg -20 dB.
Bij de potentiometer minimaal (loper naar beneden is de spanningsdeler 1/111 = 0,0099  = nagenoeg -40 dB.
Exact zullen de waardes 0,83 dB lager liggen, maar dit is te verwaarlozen. 

Door een condensator aan te brengen van 470 nF (c2) aan de loper van de potmeter (r2) en het knooppunt r1 – r2 wordt r2 op max gedraaid (loper naar boven).
Nu kan het kantelpunt worden uitgerekend van f p2 met r1-c2 wat uitkomt op 33,8 Hz.
Bij deze frequentie is de impedantie van c2 hoog en is de amplitude op de uitgang 101/111= 0 dB (maximale bas).
Bij f01wordt de kantelfrequentie uitgerekend met r3-c2 en komt uit op 338 Hz.
De impedantie van c2 is hier laag en de amplitude op de uitgang (r1op r3) is  1/11 = -20 dB.
De amplitude blijft op hetzelfde niveau vanaf 338 Hz naar hoger.

Door een condensator aan te brengen van 47 nF (c1) tussen de loper van de potentiometer (r2) en knooppunt r1-r2, wordt r2 op min gedraaid (loper naar beneden).
Nu kan de kantelfrequentie van f03 worden uitgerekend met r2 –c1 wat uitkomt op 33,8 Hz .
Bij deze frequentie is de impedantie van c1 hoog en is de amplitude op de uitgang  1/111 = -40 dB (minimale bas).
Bij 338 Hz is de imp van c1 laag en is de spanningsdeler 1/11, nu is de amplitude op de uitgang – 20 dB.
De amplitude blijft op hetzelfde niveau vanaf 338 Hz naar hoger. 

Werking van de baxandall toonregeling: hoge tonen (fig1 –1d - 2).
Vanaf  de loper van de potentiometer r2 van de vaste spanningsdeler (r1-r2-r3 ) gaat het signaal Via r4 (5 kΩ) naar de hoge tonen sectie (r6 –c3 – c4) waarbij de loper van r6 de uitgang is, en afgesloten met de belastingsweerstand (r5) 1 MΩ.

Bij de potentiometer (r6) 500 kΩ in de maximale stand (loper naar boven)
De kantel frequentie van (c4) 820 pF ligt op 32 kHz fp6, en heeft op deze frequentie een lage impedantie, hier - zullen de hoge tonen maximaal versterken tot nagenoeg 0 dB.
Bij 3290 Hz is deze impedantie hoog en heeft het – 20dB punt weer bereikt, en bij het verlagen van de frequentie - blijft de amplitude gelijk. 
Bij de potentiometer (r6) 500 kΩ in de minimale stand (loper naar beneden).
De kantelfrequentie van (c3) 8n2 ligt op 3290 Hz f05 en heeft op deze frequentie een hoge impedantie, hier zullen de hoge tonen worden verzwakt, des te hoger de frequentie wordt tot max – 40 dB - hoe hoger de frequentie, des te lager de impedantie van 8n2 (c3).
Door de juist gekozen waarden van de schakeling  zal bij de middenstand van de regelaars (r2 – r6) de frequentie recht zijn tussen 20 – 20000 Hz  +/- 0,5 dB op het –20 dB niveau.
Doordat de kantelfrequenties zijn gekozen op 338 Hz en 3290 Hz  blijft dit tussengebied in amplitude nagenoeg gelijk bij het verdraaien van de hoge en lage tonenregelaar.  

Klik voor een volledige berekening van de Baxandall toonregeling. 

Gyula Kiss.