Kennismaking
Om de een of andere duistere reden noemt de fabrikant MSI (Mixed Signal Integration) de MSGEQ7 een 'seven band graphic equalizer'. Alle leveranciers (uiteraard) en zelfs de redactie van een tijdschrift als 'Elektor' (zij zouden beter moeten weten) apen de fabrikant onnadenkend na. Want wat is het probleem? Volgens Wikipedia is een graphic equalizer 'een geluidstechnische schakeling die een of meer frequentie gebieden van het audiosignaal versterkt of verzwakt, opdat de balans tussen de banden naar wens kan worden aangepast'. En als de MSGEQ7 iets niet is, dan is het dát wel!
Wat is dit prachtige IC dan wel? Een complete audio spectrum analyzer, die het volledige audio frequentiebereik van 20 Hz tot 20 kHz in zeven banden splitst en onderzoekt hoeveel signaal er in iedere band aanwezig is. De wisselspanningssignalen in iedere band worden gelijkgericht door piek-detectoren. Deze zeven gelijkspanningen worden via een bestuurbare analoge multiplexer aangeboden op één uitgang. Via het complex samengestelde analoge signaal op deze ene uitgang kunt u dus de frequentie samenstelling van een audiosignaal meten en desgewenst via LED-indicatoren zichtbaar maken.
De zeven frequentiebanden
Zoals iedere spectrum analyzer werkt ook de MSGEQ7 met banddoorlaat filters de een bepaalde centrale frequentie hebben en een bepaalde bandbreedte. De zeven centrale frequenties zijn 63 Hz, 160 Hz, 400 Hz, 1 kHz, 2,5 kHz, 6,25 kHz en 16,0 kHz. De frequentiekarakteristieken van de zeven banddoorlaat filters overlappen elkaar. In de onderstaande figuur zijn de door de fabrikant gegeven bandbreedtes van de individuele banddoorlaat filters op één frequentie-as samengevat. Als u zich afvraagt waarom de fabrikant voor die zeven vreemde frequenties heeft gekozen kunt u het antwoord uit deze grafiek afleiden. De zeven centrale frequenties liggen op een logaritmisch ingedeelde frequentie-as ongeveer even ver uit elkaar. En omdat wij gewend zijn de frequentieweergave van een audiosysteem op zo'n logaritmische as te bekijken is dat een zeer terechte keuze.
 |
| De frequentiekarakteristieken van de zeven banddoorlaat filters samengevat. (© 2019 Jos Verstraten) |
In de onderstaande figuur is het intern blokschema van de MSGEQ7 weergegeven. De bandbreedte van het analoge ingangssignaal wordt eerst beperkt door middel van een anti-alias filter. Dat is noodzakelijk omdat de volgende signaalbewerkingen op een digitale manier gebeuren en er zonder dit filter vreemdsoortige zaken zouden kunnen gebeuren. Denk aan het Nyquist–Shannon sampling theorema! Nadien volgen de zeven banddoorlaat filters en de piek-detectoren. De zeven gelijkspanningen op de uitgangen van deze detectoren worden aan de zeven ingangen van een analoge multiplexer aangeboden. Dat is niets anders dan een elektronische schakelaar, die op commando van twee stuursignalen RESET en STROBE de zeven ingangen een na een aanbiedt aan de uitgang DC-OUT van de chip. Natuurlijk moet het gehele proces worden gestuurd, daarvoor is de interne klok-oscillator verantwoordelijk. De frequentie van deze oscillator wordt vastgelegd door een extern RC-netwerkje.
 |
| Het intern blokschema van de MSGEQ7. (© 2004 Mixed Signal Integration) |
- VDDA (1):
Positieve pool van de voeding, 5 Vdc. - VSSA (2):
Massa en negatieve pool van de voeding. - OUT (3):
Gemultiplexte analoge uitgang. - STROBE (4):
Selecteert welke van de zeven banddoorlaat filter uitgangen op pen 3 staat. Een negatieve flank schakelt de multiplexer naar het volgende kanaal. - IN (5):
Analoge ingang voor het te bemonsteren audiosignaal. - GND(6):
Intern gegenereerde referentie, staat op een spanning van ongeveer 2,5 V. Moet worden ontkoppeld. - RESET (7):
Een negatieve flank op deze ingang reset de multiplexer. - CKIN (8):
Ingang van de interne oscillator.
 |
| Aansluitgegevens van de MSGEQ7. (© 2004 Mixed Signal Integration) |
- Prijsindicatie: € 4,25 (Martoparts)
- Fabrikant: Mixed Signal Integration
- Behuizing: 8-pens DIL (MSGEQ7P) en SOIC (MSGEQ7N)
- Technologie: CMOS
- Voedingsspanning: 5,5 V max.
- Voedingsstroom: 1,0 mA max
- Spanningsversterking: 22 dB typisch
- Ingangsspanning: 100 mVtop-tot-top max.
- Ingangsimpedantie: 1 MΩ min.
- Kwaliteitsfactor van de banddoorlaat filters: 6,0 typisch
- Uitgangsspanning: 4,0 V max.
- Uitgangsimpedantie: 700 Ω typisch
- Offset op de uitgang: 600 mV max.
- Offsetverschillen tussen de zeven uitgangen: 200 mV max.
- Klokfrequentie: 165 kHz typisch (33 pF // 200 kΩ)
Timing diagram van de MSGEQ7
In de onderstaande grafiek is de wel heel eenvoudige timing van de chip weergegeven. Een uitleescyclus start door op de RESET een smalle positieve puls van minimaal 100 ns breedte aan te leggen. Hierdoor reset de multiplexer. Bij de eerstvolgende negatieve flank op de STROBE verschijnt de analoge uitgangsspanning van het 63 Hz banddoorlaat filter op de OUTPUT. De STROBE-pulsen moeten minimaal 18 μs breed zijn en minimaal 72 μs uit elkaar liggen, hetgeen overeen komt met een maximale uitleesfrequentie van 13,88 kHz.
Als de ingangsspanning wegvalt zal de MSGEQ7 de analoge uitgangsspanningen van de filters met 10 % per uitleescyclus laten dalen. Op deze manier wordt de bij VU-meters vereiste decay-tijd van de uitlezing automatisch in het systeem ingebouwd.
 |
| Timing-diagram van de MSGEQ7. (© 2019 Jos Verstraten) |
In de onderstaande figuur is het door de fabrikant aanbevolen en wel heel eenvoudige applicatie-schema gegeven. De linker en rechter audiosignalen worden in dit voorbeeld gemengd door middel van twee weerstanden van 22 kΩ en via een scheidingscondensator aan de IN van de chip aangeboden. De weerstand van 200 kΩ en de condensator van 33 pF verzorgen de frequentie van de interne klok.
 |
| Voorbeeldschakeling rond de MSGEQ7. (© 2019 Jos Verstraten) |
Voor de experimentatoren onder de lezers wordt er nog op gewezen dat er via diverse Chinese kanalen het onderstaand zogenaamd 'Stereo MSGEQ7 breakout board' voor een prijs van ongeveer € 20,00 wordt aangeboden, waarop twee stuks MSGEQ7 aanwezig zijn samen met de noodzakelijke externe onderdelen en een standaard stereo 3,5 mm audioconnector.
 |
| Het 'Stereo MSGEQ7 breakout board'. (© 2019 Jos Verstraten) |
Encyclopedia of Electronic Components
