Asztali erősítő audiovizualizációval, bináris órával és FM -vevővel: 8 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Szeretem az erősítőket, és ma megosztom a közelmúltban készített kis teljesítményű asztali erősítőmet. Az általam tervezett erősítőnek van néhány érdekes tulajdonsága. Beépített bináris órával rendelkezik, és időt és dátumot adhat meg, és képes megjeleníteni a hangot, amelyet gyakran audiospektrum -elemzőnek hívnak. Használhatja FM -vevőként vagy MP3 -lejátszóként. Ha tetszik az óraerősítőm, kövesse az alábbi lépéseket a saját másolat elkészítéséhez.

1. lépés: Jó erősítő tervezési tippek

Zajmentes, jó minőségű audio áramkör tervezése nagyon nehéz még egy tapasztalt tervező számára is. Tehát néhány tippet kell követnie a tervezés jobbá tétele érdekében.

Erő

A hangszóró -erősítők általában közvetlenül a rendszer főfeszültségéről táplálkoznak, és viszonylag nagy áramot igényelnek. A nyomokban lévő ellenállás feszültségcsökkenést eredményez, ami csökkenti az erősítő tápfeszültségét és a rendszerben a pazarlást. A nyomkövetési ellenállás miatt a tápáram normál ingadozása is feszültségingadozásokká alakul. A teljesítmény maximalizálása érdekében használjon rövid, széles nyomvonalakat az összes erősítő tápegységéhez.

Földelés

A földelés játszik egyetlen, legjelentősebb szerepet annak meghatározásában, hogy az eszköz potenciálját eléri -e a rendszer. A rosszul földelt rendszer valószínűleg nagy torzulást, zajt, áthallást és rádiófrekvenciát fog. Bár megkérdőjelezhető, hogy mennyi időt kell szánni a rendszer földelésére, a gondosan megtervezett földelési séma megakadályozza, hogy nagyszámú probléma merüljön fel.

A talajnak minden rendszerben két célt kell szolgálnia. Először is, ez az eszközhöz áramló összes áram visszatérési útja. Másodszor, ez a referencia feszültség mind a digitális, mind az analóg áramkörökhöz. A földelés egyszerű gyakorlat lenne, ha a feszültség a föld minden pontján azonos lehet. A valóságban ez nem lehetséges. Minden vezetéknek és nyomnak véges ellenállása van. Ez azt jelenti, hogy valahányszor áram folyik át a talajon, ennek megfelelő feszültségcsökkenés következik be. Bármely huzalhurok induktivitást is képez. Ez azt jelenti, hogy valahányszor áram folyik az akkumulátorból egy terhelésbe, majd vissza az akkumulátorba, az áramút némi induktivitással rendelkezik. Az induktivitás növeli a földi impedanciát magas frekvenciákon.

Bár a legjobb földi rendszer megtervezése egy adott alkalmazáshoz nem egyszerű feladat, néhány általános iránymutatás minden rendszerre érvényes.

1. Folyamatos földi sík létrehozása a digitális áramkörök számára: A földi síkban lévő digitális áram általában ugyanazt az útvonalat követi, mint az eredeti jel. Ez az út a legkisebb hurokterületet hozza létre az áram számára, ezáltal minimalizálva az antennahatásokat és az induktivitást. A legjobb módja annak, hogy biztosítsuk, hogy minden digitális jelnyomnak legyen megfelelő földútja, ha egy folyamatos talajsíkot hoz létre a jelréteggel közvetlenül szomszédos rétegen. Ennek a rétegnek ugyanazt a területet kell lefednie, mint a digitális jelnyomnak, és a lehető legkevesebb megszakítással kell rendelkeznie. A földi sík minden megszakítása, beleértve a vias -t is, a földáramot az ideálisnál nagyobb hurokban áramolja, ezáltal növelve a sugárzást és a zajt.
2. Tartsa külön a földáramokat: A digitális és analóg áramkörök földáramát el kell választani, nehogy a digitális áramok zajt hozzanak létre az analóg áramkörökben. Ennek legjobb módja az alkatrészek helyes elhelyezése. Ha az összes analóg és digitális áramkört a NYÁK különálló részeire helyezi, a földáramok természetesen elkülönülnek. Ahhoz, hogy ez jól működjön, az analóg szakasznak csak analóg áramköröket kell tartalmaznia a NYÁK minden rétegében.
3. Használja a csillag földelési technikát analóg áramkörökhöz: Az audió teljesítményerősítők általában viszonylag nagy áramokat vonnak be, amelyek hátrányosan befolyásolhatják mind a saját, mind a rendszer többi földi referenciáját. A probléma megelőzése érdekében biztosítson dedikált visszatérési utakat a hídos erősítő tápellátásához és a fejhallgató-csatlakozó földkimenetéhez. A leválasztás lehetővé teszi, hogy ezek az áramok visszaáramoljanak az akkumulátorba anélkül, hogy befolyásolnák az alaplap többi részének feszültségét. Ne feledje, hogy ezeket a dedikált visszatérési útvonalakat nem szabad digitális jelnyomok alá vezetni, mert blokkolhatják a digitális visszatérő áramokat.
4. Maximalizálja a bypass kondenzátorok hatékonyságát: Szinte minden eszköznél bypass kondenzátorokra van szükség a pillanatnyi áram biztosításához. A kondenzátor és a készülék tápcsap közötti induktivitás minimalizálása érdekében helyezze ezeket a kondenzátorokat a lehető legközelebb a megkerülő tápcsaphoz. Bármilyen induktivitás csökkenti a bypass kondenzátor hatékonyságát. Hasonlóképpen, a kondenzátornak alacsony impedanciájú csatlakozást kell biztosítani a földhöz, hogy minimálisra csökkentse a kondenzátor nagyfrekvenciás impedanciáját. Közvetlenül csatlakoztassa a kondenzátor földelési oldalát az alaplaphoz, ahelyett, hogy nyomon keresztül vezetné.
5. Elárasztja az összes fel nem használt NYÁK -területet földdel: Amikor két darab réz fut egymás mellett, kicsi kapacitív csatlakozó jön létre közöttük. Ha a földi árvizet a jelnyomok közelében futtatja, a jelvezetékek nem kívánt nagyfrekvenciás energiája a kapacitív csatolón keresztül a földre kerülhet.

Próbálja távol tartani a tápegységeket, a transzformátort és a zajos digitális áramköröket az audio áramkörétől. Használjon külön földelő csatlakozást az audio áramkörhöz, és jó, ha nem használ földelő síkokat az audio áramkörökhöz. Az audioerősítő földi (GND) csatlakozása nagyon fontos más tranzisztorok, IC -k stb. Földeléséhez képest, ha a kettő között földi zaj van, akkor az erősítő kiadja azt.

Fontolja meg a fontos IC -k és minden érzékeny áramellátását egy 100R ellenállás között és a +V között. Helyezzen be egy megfelelő méretű (pl. 220uF) elektromos kondenzátort az ellenállás IC oldalán. Ha az IC sok energiát fogyaszt, akkor győződjön meg róla, hogy az ellenállás képes kezelni (válassza ki a megfelelő teljesítményt, és szükség esetén nyújtson PCB -réz hőt, és ne feledje, hogy az ellenálláson feszültségcsökkenés lesz.

A transzformátor alapú tervezéseknél azt szeretné, hogy az egyenirányító kondenzátorok a lehető legközelebb legyenek az egyenirányító csapjaihoz, és saját vastag pályájukon keresztül legyenek összekötve a nagy töltőáramok miatt a rektifikált bűnhullám legelején. Mivel az egyenirányító kimeneti feszültsége meghaladja a kondenzátor lebomló feszültségét, impulzuszaj keletkezik a töltőáramkörben, amely átvihető az audio áramkörbe, ha ugyanazon rézdarabon osztoznak a tápvezetékek bármelyikében. Nem szabadulhat meg az impulzus töltőáramtól, ezért sokkal jobb, ha a kondenzátort a híd egyenirányítója közelében tartja, hogy minimalizálja ezeket a nagy áramú impulzusokat. Ha egy audioerősítő az egyenirányító közelében van, akkor ne helyezzen nagy kondenzátort az erősítő mellé, hogy elkerülje ezt a kondenzátort, ami ezt a problémát okozza, de ha van egy kis távolság, akkor jó, ha az erősítő saját kondenzátora lesz, amint lebeg az áramforrásról töltődik, és a réz hossza miatt viszonylag nagy impedanciájú.

Keresse meg az audio áramkör által használt feszültségszabályozókat az egyenirányítók / tápegység bemenete közelében, és csatlakoztassa saját csatlakozóival is.

Jelzések

Ahol lehetséges, kerülje a be- és kimeneti hangjeleket, amelyek párhuzamosan futnak az áramköri áramkörökről a PCB -n, mivel ez rezgéseket okozhat, amelyek a kimenetről a bemenetre táplálkoznak. Ne feledje, hogy az 5 mV rengeteg zúgást okozhat!

A digitális földi síkokat tartsa távol az audio GND -től és általában az audio áramköröktől. A zümmögés egyszerűen bevihető az audióba, ha a zeneszámok túl közel vannak a digitális síkokhoz.

Más berendezésekhez való csatlakozáskor, ha más áramkört is tartalmazó tábla áramellátását biztosítja (audio jelet fog adni vagy fogadni), győződjön meg arról, hogy csak 1 pont van, ahol a GND csatlakozik a 2 kártya között, és ideális esetben az analóg audio jel csatlakozásánál kell lennie pont.

A jel -IO -kapcsolatokhoz más eszközökkel / a külvilággal ideális, ha 100R ellenállást használnak a GND és a külvilág GND áramkörök között mindenre (beleértve az áramkör digitális részeit is), hogy megakadályozzák a földhurkok létrehozását.

Kondenzátorok

Használja őket bárhol, ahol el akarja szigetelni a szakaszokat egymástól. Használati értékek:- 220nF a jellemző, 100nF megfelelő, ha csökkenteni szeretné a méretet / költséget, a legjobb, ha nem megy 100nF alá.

Ne használjon kerámia kondenzátorokat. Ennek az az oka, hogy a kerámia kondenzátorok piezoelektromos hatást váltanak ki egy váltakozó áramú jelre, amely zajt okoz. Használjon valamilyen típusú poli - A polipropilén a legjobb, de bármelyik megteszi. Az igazi hangfejek azt is mondják, hogy ne használjon sorban elektrolitikus elemeket, de sok tervező ezt minden probléma nélkül teszi-ez valószínűleg a nagy tisztaságú alkalmazásokra vonatkozik, nem pedig az általános szabványos hangtervezésre.

Ne használjon tantál kondenzátorokat sehol az audio jelútvonalakon (egyes tervezők nem értenek egyet, de szörnyű problémákat okozhatnak)

A polikarbonát általánosan elfogadott helyettesítője a PPS (Polyphenylene Sulphide).

A kiváló minőségű polikarbonát fólia és polisztirol fólia és teflon kondenzátorok, valamint az NPO/COG kerámia kondenzátorok nagyon alacsony feszültségű kapacitási együtthatókkal rendelkeznek, és ezért nagyon alacsony torzításúak, és az eredmények nagyon világosak spektrumanalizátorok és fül segítségével.

Kerülje a nagy K kerámia dielektromos elemeket, ezeknek magas feszültségtényezőjük van, ami némi torzuláshoz vezethet, ha hangszínszabályozási szakaszban használják őket.

Komponens elhelyezés

A NYÁK -tervezés első lépése az alkatrészek elhelyezésének kiválasztása. Ezt a feladatot "alaprajzolásnak" nevezik. Az alkatrészek gondos elhelyezése megkönnyítheti a jelirányítást és a földfelosztást. Minimalizálja a zajfelvételt és a szükséges táblaterületet.

Az analóg részen belüli alkatrészek elhelyezését ki kell választani. Az alkatrészeket úgy kell elhelyezni, hogy minimálisra csökkentsék a hangjelek megtett távolságát. Keresse meg az audioerősítőt a lehető legközelebb a fejhallgató -csatlakozóhoz és a hangszóróhoz. Ez a pozicionálás minimalizálja a D osztályú hangszóró-erősítők EMI-sugárzását, és minimalizálja az alacsony amplitúdójú fejhallgató-jelek zajérzékenységét. Helyezze az analóg hangot szolgáltató eszközöket a lehető legközelebb az erősítőhöz, hogy minimálisra csökkentse az erősítő bemeneteinek zajátvitelét. Minden bemeneti jel nyomvonal antennaként fog működni az RF jelekhez, de a nyomok lerövidítése segít csökkenteni az antenna hatékonyságát a jellemzően aggodalomra okot adó frekvenciákon.

2. lépés: Szüksége van…

1. TEA2025B audioerősítő IC (ebay.com)

2. 6 db 100uF elektrolit kondenzátor (ebay.com)

3. 2 db 470uF elektrolit kondenzátor (ebay.com)

4. 2 db 0,22uF kondenzátor

5. 2 db 0,15uF kerámia kondenzátor

6. Kettős hangerőszabályzó potenciométer (50 - 100K) (ebay.com)

7. 2 db 4 ohmos 2,5 W -os hangszóró

8. MP3 + FM vevő modul (ebay.com)

9. LED mátrix meghajtó IC -vel (Adafruit.com)

10. Vero Board & Néhány vezeték.

11. Arduino UNO (Adafruit.com)

12. DS1307 RTC modul (Adafruit.com)

3. lépés: Az erősítő áramkörének elkészítése

A mellékelt kapcsolási rajz szerint az egész alkatrészeket forrasztja be a NYÁK -ba. Pontos értéket használjon a kondenzátorokhoz. Ügyeljen az elektrolit kondenzátorok polaritására. A zaj minimalizálása érdekében próbálja meg az összes kondenzátort a lehető legközelebb tartani az IC -hez. Közvetlenül forrasztja az IC -t IC alap nélkül. Ügyeljen arra, hogy vágja le a nyomokat az erősítő IC két oldala között. Minden forrasztási kötésnek tökéletesnek kell lennie. Ez egy hangerősítő áramkör, ezért legyen professzionális a forrasztási csatlakozással, különösen a földdel (GND) kapcsolatban.

4. lépés: Az áramkör tesztelése hangszóróval

Az összes csatlakoztatás és forrasztás befejezése után csatlakoztasson két 4 ohmos 2,5 W -os hangszórót az erősítő áramköréhez. Csatlakoztasson egy hangforrást az áramkörhöz, és kapcsolja be. Ha minden jól megy, itt a zajmentes hang.

TEA2025B audió erősítő IC -t használtam az audió erősítéshez. Ez egy szép audio erősítő chip, amely széles feszültségtartományban (3 V - 9 V) működik. Tehát a tartományon belül bármilyen feszültséggel tesztelheti. 9V -os adaptert használok, és jól működik. Az IC kettős vagy híd csatlakozási módot is működtethet. Az erősítő chipről további részletekért nézze meg az adatlapot.

5. lépés: A pontmátrix előlapjának előkészítése

Az audiojel megjelenítéséhez, valamint a dátum és az idő megjelenítéséhez egy pontmátrix kijelzőt állítottam be az erősítő dobozának előlapjára. A munka szép elvégzéséhez forgószerszámmal vágtam a keretet a mátrix méretének megfelelően. Ha a kijelzőn nincs integrált illesztőprogram -chip, akkor használjon egyet külön. Én jobban szeretem az Adafruit Bi-color mátrixát. A tökéletes mátrix kijelző kiválasztása után forró ragasztóval állítsa be a kijelzőt az alaphoz.

Később összekapcsoljuk az Arduino táblával. Az Adafruit kétszínű kijelzője i2c protokollt használ a mikrokontrollerrel való kommunikációhoz. Tehát összekapcsoljuk az illesztőprogram IC -jének SCL és SDA érintkezőit az Arduino táblával.

6. lépés: Programozás Arduino segítségével

Csatlakoztassa az Adafruit Smart kétszínű pontmátrix kijelzőt a következőképpen:

1. Csatlakoztassa az Arduino 5V -os tüskét a LED mátrix + tűhöz.
2. Csatlakoztassa az Arduino GND tűt a mikrofon erősítő GND tűjéhez és a LED mátrix tűhöz.
3. Használhat kenyérsütő tápegységet, vagy az Arduino több GND -tűvel is rendelkezik. Csatlakoztassa az Arduino analóg 0 -ás tűt az audiojel -tűhöz.
4. Csatlakoztassa az Arduino csapokat SDA és SCL a mátrix hátizsák D (adatok) és C (óra) csapjaihoz.
5. A korábbi Arduino táblák nem tartalmaznak SDA és SCL csapokat - ehelyett használjon analóg 4 és 5 tűket.
6. Töltse fel a csatolt programot, és tesztelje, hogy működik -e vagy sem:

Kezdje a Piccolo lerakat letöltésével a Githubból. Válassza a „ZIP letöltése” gombot. Ha ez befejeződött, bontsa ki a kapott ZIP fájlt a merevlemezen. Két mappa lesz benne: A „Piccolo” -t át kell helyezni a szokásos Arduino vázlatfüzet mappájába. Az „ffft” fájlt át kell helyezni az Arduino „Libraries” mappájába (a vázlatfüzet mappában - ha nincs ott, akkor hozzon létre egyet). Ha nem ismeri az Arduino könyvtárak telepítését, kövesse ezt az útmutatót. És soha ne telepítse az Arduino alkalmazás melletti Könyvtár mappába… a megfelelő hely mindig az otthoni mappa alkönyvtára! Ha még nem telepítette az Adafruit LED hátizsákkönyvtárat (a LED mátrix használatához), töltse le és telepítse hogy a mappák és könyvtárak megtalálása után indítsa újra az Arduino IDE-t, és a „Piccolo” vázlatnak elérhetőnek kell lennie a Fájl-> Vázlatfüzet menüben.

Ha a Piccolo vázlata nyitva van, válassza ki az Arduino kártya típusát és soros portját az Eszközök menüből. Ezután kattintson a Feltöltés gombra. Egy pillanat múlva, ha minden jól megy, megjelenik a „Kész feltöltés” üzenet. Ha minden jól megy, látni fogja az audiospektrumot bármilyen audiobemenethez.

Ha a rendszere jól működik, töltse fel a teljes.ino vázlatot, amely a bináris óra és az audiovizualizáció hozzáadásának lépéseit tartalmazza. Bármely audiobemenetnél a hangszóró megjeleníti az audio spektrumot, ellenkező esetben az időt és a dátumot.

7. lépés: Az összes dolog együttes javítása

Most csatlakoztassa az előző szakaszban épített erősítő áramkört a dobozhoz forró ragasztóval. Kövesse az ezzel a lépéssel mellékelt képeket.

Az erősítő áramkör csatlakoztatása után csatlakoztassa az MP3 + FM vevő modult a dobozba. Mielőtt ragasztóval rögzítené, ellenőrizze, hogy működik -e. Ha jól működik, rögzítse ragasztóval. Az MP3 modul hangkimenetét az erősítő áramkör bemenetéhez kell csatlakoztatni.

8. lépés: Belső kapcsolatok és végtermék

Ha a hangszóró fogad és hangjelet jelenít meg, az audiospektrumot mutatja, különben a dátumot és az időt BCD bináris formátumban mutatja. Ha szereti a programozást és a digitális technológiát, akkor biztos vagyok benne, hogy a bináris. Szeretem a bináris és bináris órát. Korábban bináris karórát készítettem, és az időformátum pontosan megegyezik az előző órámmal. Így az időformátum szemléltetésére hozzáadtam az órám előző képét anélkül, hogy előállítottam volna egy másikat.

Köszönöm.

Negyedik díj a Circuits versenyen 2016

Első díj az erősítők és hangszórók versenyén 2016