Lauavõimendi koos audio visualiseerimise, binaarkella ja FM -vastuvõtjaga: 8 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

Mulle meeldivad võimendid ja täna jagan ma oma hiljuti valmistatud väikese võimsusega lauavõimendit. Minu loodud võimendil on mõned huvitavad omadused. Sellel on integreeritud kahendkell ja see võib anda kellaaja ja kuupäeva ning see võib visualiseerida heli, mida sageli nimetatakse helispektri analüsaatoriks. Saate seda kasutada FM -vastuvõtjana või MP3 -mängijana. Kui teile meeldib minu kella võimendi, järgige oma koopia tegemiseks alltoodud samme.

Samm: head võimendi kujundamise näpunäited

Müravaba kvaliteetse heliahela kujundamine on tõesti raske isegi kogenud disainerile. Seega peaksite oma disaini paremaks muutmiseks järgima mõningaid näpunäiteid.

Võimsus

Valjuhääldi võimendid saavad tavaliselt toite otse süsteemi põhipingest ja vajavad suhteliselt suurt voolu. Jälgimise takistus toob kaasa pingelanguse, mis vähendab võimendi toitepinget ja raiskab süsteemi energiat. Jälgimistakistus põhjustab ka toitevoolu normaalsete kõikumiste muutumist pinge kõikumisteks. Toimivuse maksimeerimiseks kasutage kõigi võimendi toiteallikate jaoks lühikesi laiujälgi.

Maandus

Maandus mängib ühtset, kõige olulisemat rolli selle kindlaksmääramisel, kas süsteem on seadme potentsiaali saavutanud. Halvasti maandatud süsteemil on tõenäoliselt suured moonutused, müra, ülejooks ja RF -vastuvõtlikkus. Kuigi võib küsida, kui palju aega tuleks süsteemi maandamisele pühendada, hoiab hoolikalt kavandatud maandusskeem ära suure hulga probleemide tekkimise.

Mis tahes süsteemi maapinnal peab olema kaks eesmärki. Esiteks on see kõigi seadmesse voolavate voolude tagasitee. Teiseks on see võrdluspinge nii digitaalsete kui ka analoogskeemide jaoks. Maandus oleks lihtne harjutus, kui pinge kõikides maapinna punktides võiks olla sama. Tegelikkuses pole see võimalik. Kõik juhtmed ja jäljed on piiratud takistusega. See tähendab, et alati, kui maa kaudu voolab vool, tekib vastav pingelangus. Iga traadi silmus moodustab ka induktiivpooli. See tähendab, et alati, kui vool voolab akult koormusele ja tagasi aku juurde, on voolutrassil teatud induktiivsus. Induktiivsus suurendab maapinna impedantsi kõrgetel sagedustel.

Kuigi konkreetse rakenduse jaoks parima maapealse süsteemi väljatöötamine pole lihtne ülesanne, kehtivad mõned üldised juhised kõigi süsteemide kohta.

1. Pideva maapealse tasapinna loomine digitaalahelate jaoks: maandustasandil olev digitaalne vool kaldub järgima sama marsruuti, mille algne signaal võttis. See rada loob voolu jaoks väikseima silmuseala, minimeerides seega antenni efekte ja induktiivsust. Parim viis tagada, et kõigil digitaalsignaali jälgedel oleks vastav maapealne tee, on luua signaalikihiga vahetult külgnevale kihile pidev maatasapind. See kiht peaks katma sama ala nagu digitaalsignaali jälg ja selle järjepidevus peaks võimalikult vähe katkestama. Kõik katkestused maandustasandil, kaasa arvatud avad, põhjustavad maandusvoolu voolamise ideaalsest suuremas silmus, suurendades seeläbi kiirgust ja müra.
2. Maandusvoolude eraldamine: digitaalsete ja analoogskeemide maandusvoolud tuleb eraldada, et vältida digitaalsete voolude lisamist mürale analoogskeemidele. Parim viis selle saavutamiseks on komponentide õige paigutus. Kui kõik analoog- ja digitaalskeemid paigutatakse trükkplaadi eraldi osadesse, on maandusvool loomulikult isoleeritud. Et see hästi toimiks, peab analoogosa sisaldama ainult analoogskeeme kõikidel PCB kihtidel.
3. Kasutage analoogskeemide jaoks tähemaandusmeetodit: helivõimsuse võimendid tõmbavad tavaliselt suhteliselt suuri voolusid, mis võivad negatiivselt mõjutada nii nende enda kui ka teisi maapealseid viiteid süsteemis. Selle probleemi vältimiseks andke sillavõimendi toiteallikate ja kõrvaklappide pesa maanduste jaoks spetsiaalsed tagasiteed. Isolatsioon võimaldab neil vooludel tagasi akusse voolata, mõjutamata maandustasandi teiste osade pinget. Pidage meeles, et neid spetsiaalseid tagasiteed ei tohiks suunata digitaalsignaali jälgede alla, kuna need võivad blokeerida digitaalse tagasivoolu.
4. Maksimeerige möödavoolukondensaatorite tõhusust: Peaaegu kõik seadmed vajavad hetkevoolu tagamiseks möödavoolukondensaatoreid. Kondensaatori ja seadme toitepistiku vahelise induktiivsuse minimeerimiseks asetage need kondensaatorid toitepistikule võimalikult lähedale, millest nad mööda lähevad. Igasugune induktiivsus vähendab möödaviigu kondensaatori efektiivsust. Kondensaatori kõrgsagedusliku takistuse minimeerimiseks peab kondensaator olema varustatud ka madala takistusega maandusühendusega. Ühendage kondensaatori maapind otse maandustasandiga, selle asemel, et suunata see läbi jälje.
5. Ujutage üle kogu kasutamata PCB ala maapinnaga: Kui kaks vasktükki lähevad üksteise lähedale, moodustub nende vahel väike mahtuvuslik ühendus. Signaalijälgede läheduses maapinna üleujutusi käivitades saab signaaliliinides soovimatu kõrgsagedusliku energia läbi mahtuvusliku siduri maapinnale suunata.

Püüdke hoida toiteallikad, trafo ja mürarikkad digitaalskeemid heliskeemidest eemal. Kasutage heliahela jaoks eraldi maandusühendust ja heliskeemide jaoks on hea mitte kasutada maandustasandeid. Helivõimendi maapealne (GND) ühendus on väga oluline võrreldes teiste transistoride, IC jms maandusega. Kui nende vahel on maamüra, hakkab võimendi seda väljastama.

Kaaluge oluliste IC -de ja muu tundliku toiteallikat, kasutades nende ja +V vahel 100R takistit. Lisage takisti IC -küljele korraliku suurusega (nt 220uF) elektrikondensaator. Kui IC võtab palju energiat, siis veenduge, et takisti saab sellega hakkama (valige piisavalt suur võimsus ja vajadusel varustage PCB vasest soojust) ja pidage meeles, et takisti pingelangus.

Trafopõhiste disainilahenduste puhul soovite, et alaldi kondensaatorid oleksid alaldi tihvtidele võimalikult lähedal ja ühendatud oma paksude radade kaudu, kuna suured laadimisvoolud on parandatud patulaine tipus. Kuna alaldi väljundpinge ületab kondensaatori laguneva pinge, tekib laadimisahelas impulssmüra, mis võib üle minna heliahelasse, kui neil on mõlemas elektriliinis sama vasktükk. Impulsi laadimisvoolust ei saa lahti, seega on palju parem hoida kondensaator silla alaldi kohal, et minimeerida neid suure vooluga energiaimpulsse. Kui helivõimendi asub alaldi lähedal, siis ärge otsige võimendi kõrvale suurt kondensaatorit, et see kondensaator seda probleemi ei põhjustaks, kuid kui vahemaa on väike, siis on võimeline andma võimendile oma kondensaator, kuna see hõljub laetakse toiteallikast ja sellel on vase pikkuse tõttu suhteliselt suur takistus.

Leidke ja pingeregulaatorid, mida heliskeem kasutab, alaldite / toiteallika sisendi lähedal ja ühendage ka oma ühendustega.

Signaalid

Võimaluse korral vältige PC -plaadil paralleelselt toimivaid helisignaale IC -st sisse ja välja, kuna see võib põhjustada võnkumisi, mis suunatakse väljundist tagasi sisendisse. Pidage meeles, et ainult 5 mV võib tekitada palju suminat!

Hoidke digitaalsed maanduslennukid heli GND -st ja heliskeemidest üldiselt eemal. Huma saab heli sisse tuua lihtsalt lugude liiga digitaalsete lennukite läheduses.

Kui ühendate teiste seadmetega ja kui toidate mõnda muud heliplaati sisaldavat plaati (helisignaali andmine või vastuvõtmine), siis veenduge, et GND ühendab kahe plaadi vahel ainult ühe punkti ja see peaks ideaaljuhul olema analoogsignaali ühenduses punkt.

Signaali IO -ühenduste jaoks teiste seadmetega / välismaailmaga on hea ideaal kasutada 100R takisti vooluahelate GND ja välismaailma GND vahel kõige (sealhulgas vooluahela digitaalsete osade) jaoks, et peatada maapealsete silmuste loomine.

Kondensaatorid

Kasutage neid kõikjal, kus soovite sektsioone üksteisest eraldada. Kasutatavad väärtused:- 220nF on tüüpiline, 100nF sobib, kui soovite suurust / maksumust vähendada, parem mitte minna alla 100nF.

Ärge kasutage keraamilisi kondensaatoreid. Põhjus on selles, et keraamilised kondensaatorid tekitavad vahelduvvoolu signaalile piesoelektrilise efekti, mis põhjustab müra. Kasutage teatud tüüpi polümeeri - parim on polüpropüleen, kuid sobib igaüks. Tõelised helipead ütlevad ka, et ärge kasutage elektrolüüte otse, kuid paljud disainerid teevad seda ilma probleemideta-see on tõenäoliselt kõrge puhtusastmega rakenduste, mitte üldise standardse helikujunduse puhul.

Ärge kasutage tantaalkondensaatoreid kusagil helisignaali teedel (mõned disainerid võivad sellega nõustuda, kuid need võivad põhjustada kohutavaid probleeme)

Üldiselt aktsepteeritud polükarbonaadi asendaja on PPS (polüfenüleensulfiid).

Kvaliteetse polükarbonaatkile ja polüstüreenkile- ja teflonkondensaatorite ning NPO/COG keraamiliste kondensaatorite mahtuvuskoefitsiendid on väga madalad ja seega moonutused väga madalad ning tulemused on spektraalanalüsaatorite ja kõrvade abil väga selged.

Vältige kõrge K-keraamilisi dielektrilisi, neil on kõrgepinge koefitsient, mis võib toonide juhtimise etapis kasutamisel põhjustada mõningaid moonutusi.

Komponentide paigutus

PCB -disaini esimene samm on komponentide paigutuse valimine. Seda ülesannet nimetatakse "põranda planeerimiseks". Komponentide hoolikas paigutamine võib hõlbustada signaali suunamist ja maapinna jaotamist. See minimeerib müra ja nõutavat plaadipinda.

Komponentide paigutus analoogjaos tuleb valida. Komponendid tuleks paigutada nii, et minimeerida helisignaalide läbimise kaugust. Leidke helivõimendi võimalikult kõrvaklappide pesa ja kõlari lähedale. See positsioneerimine vähendab D-klassi kõlarivõimendite EMI-kiirgust ja vähendab madala amplituudiga kõrvaklappide signaalide vastuvõtlikkust mürale. Asetage analoogheli edastavad seadmed võimendile võimalikult lähedale, et minimeerida võimendi sisendite müra. Kõik sisendsignaali jäljed toimivad raadiosignaalide antennidena, kuid jälgede lühendamine aitab vähendada antenni efektiivsust tavaliselt murettekitavate sageduste puhul.

Samm: vajate…

1. TEA2025B helivõimendi IC (ebay.com)

2. 6 tk 100uF elektrolüütiline kondensaator (ebay.com)

3. 2 tk 470uF elektrolüütkondensaator (ebay.com)

4. 2 tk 0,22uF kondensaator

5. 2 tk 0,15uF keraamiline kondensaator

6. Kahe helitugevuse potentsiomeeter (50 - 100K) (ebay.com)

7. 2 tk 4 oomi 2,5 W kõlar

8. MP3 + FM vastuvõtja moodul (ebay.com)

9. LED -maatriks draiveri IC -ga (Adafruit.com)

10. Vero Board & Mõned juhtmed.

11. Arduino UNO (Adafruit.com)

12. DS1307 RTC moodul (Adafruit.com)

3. samm: võimendi vooluahela valmistamine

Vastavalt lisatud vooluahelale jootke kõik komponendid trükkplaadile. Kasutage kondensaatorite jaoks täpset väärtust. Olge ettevaatlik elektrolüütkondensaatorite polaarsuse suhtes. Müra minimeerimiseks proovige kogu kondensaatorit IC -le võimalikult lähedal hoida. Jootke IC otse ilma IC baasi kasutamata. Lõika kindlasti jäljed võimendi IC kahe külje vahel. Kõik jooteühendused peaksid olema ideaalsed. See on helivõimendi ahel, nii et olge professionaalne jootmisühenduse, eriti maanduse (GND) osas.

Samm: vooluahela testimine kõlariga

Pärast kogu ühenduse ja jootmise lõpetamist ühendage võimendusahelaga kaks 4 -oomilist 2,5 W kõlarit. Ühendage heliallikas vooluringiga ja lülitage see sisse. Kui kõik läheb hästi, on siin müravaba heli.

Heli võimendamiseks kasutasin helivõimendi IC TEA2025B. See on kena helivõimendi kiip, mis töötas laias pingevahemikus (3 V kuni 9 V). Niisiis, saate seda testida mis tahes pingega vahemikus. Kasutan 9V adapterit ja töötab hästi. IC võib töötada kahe- või sildühendusrežiimis. Võimendi kiibi kohta lisateabe saamiseks vaadake andmelehte.

Samm: punktmaatriksi esipaneeli ettevalmistamine

Helisignaali visualiseerimiseks ning kuupäeva ja kellaaja kuvamiseks seadsin võimenduskarbi esiküljele punktmaatriksi kuva. Et tööd kenasti teha, kasutasin raami lõikamiseks maatriksi suuruse järgi pöörleva tööriistaga. Kui teie ekraanil pole integreeritud draiverikiipi, kasutage seda eraldi. Eelistan kahevärvilist maatriksit Adafruitist. Pärast täiusliku maatriksekraani valimist reguleerige ekraan kuuma liimiga alusele.

Ühendame selle hiljem Arduino plaadiga. Adafruit'i kahevärviline ekraan kasutab mikrokontrolleriga suhtlemiseks i2c protokolli. Niisiis ühendame draiveri IC SCL ja SDA tihvti Arduino plaadiga.

Samm: programmeerimine Arduino abil

Ühendage Adafruit Smart kahevärviline punktmaatriksekraan järgmiselt:

1. Ühendage Arduino 5V tihvt LED -maatriksi + tihvtiga.
2. Ühendage Arduino GND tihvt nii mikrofoni võimendi GND kontakti kui ka LED -maatriksiga.
3. Võite kasutada leivaplaadi toitekaablit või Arduino'l on saadaval mitu GND tihvti. Ühendage Arduino analoogtapp 0 helisignaali tihvtiga.
4. Ühendage Arduino tihvtid SDA ja SCL vastavalt maatriksi seljakoti D (andmed) ja C (kella) tihvtidega.
5. Varasemad Arduino tahvlid ei sisalda SDA- ja SCL -tihvte - kasutage selle asemel analoogpistikuid 4 ja 5.
6. Laadige lisatud programm üles ja kontrollige, kas see töötab või mitte:

Alustage Piccolo hoidla allalaadimisega Githubist. Valige nupp „Laadi ZIP alla”. Kui see on lõpetatud, pakkige saadud ZIP -fail kõvakettalt lahti. Sees on kaks kausta: „Piccolo” tuleks teisaldada tavalisse Arduino visandiraamatu kausta. "Ffft" tuleks teisaldada kausta Arduino "Libraries" (visandiraamatu kausta sees - kui seda pole, looge see). Kui te pole Arduino raamatukogude installimisega kursis, järgige seda õpetust. Ja ärge kunagi installige raamatukogu kausta Arduino rakenduse enda kõrval … õige asukoht on alati teie kodukataloogi alamkataloog! Kui te pole veel Adafruit LED -seljakottide raamatukogu installinud (LED -maatriksi kasutamiseks), laadige see alla ja installige Kui kaustad ja teegid asuvad, taaskäivitage Arduino IDE ja „Piccolo” visand peaks olema saadaval menüüst File-> Sketchbook.

Kui Piccolo visand on avatud, valige menüüst Tööriistad oma Arduino plaadi tüüp ja jadaport. Seejärel klõpsake nuppu Laadi üles. Mõne hetke pärast, kui kõik läheb hästi, näete teadet „Üleslaadimine lõpetatud”. Kui kõik läheb hästi, näete mis tahes helisisendi helispektrit.

Kui teie süsteem töötab hästi, laadige üles täielik.ino visand, mis on lisatud sammuga binaarkella lisamiseks koos audiovisuaaliga. Kõigi helisisendite puhul kuvab kõlar helispektrit, vastasel juhul kuvatakse kellaaeg ja kuupäev.

Samm 7: kõigi asjade parandamine koos

Nüüd kinnitage eelmises etapis ehitatud võimendi ahel kuuma liimiga kasti külge. Järgige selle sammuga lisatud pilte.

Pärast võimendusahela ühendamist ühendage nüüd MP3 + FM vastuvõtja moodul karbiga. Enne liimiga kinnitamist tehke test, veendumaks, et see töötab. Kui see töötab hästi, kinnitage see liimiga. MP3 -mooduli heliväljund tuleb ühendada võimendi vooluahela sisendiga.

8. samm: siseühendused ja lõpptoode

Kui kõlar võtab vastu helisignaali, näitab see helispektrit, vastasel juhul kuvatakse kuupäev ja kellaaeg BCD binaarses vormingus. Kui teile meeldib programmeerimine ja digitaaltehnoloogia, siis olen kindel, et teile meeldib binaarne. Mulle meeldib binaarne ja binaarne kell. Varem tegin binaarse käekella ja ajavorming on täpselt sama, mis mu eelmine kell. Niisiis lisasin ajavormingu näitlikustamiseks oma kella eelmise pildi, ilma teist tootmata.

Aitäh.

Ringkondade konkursi neljas auhind 2016

Võitjate ja kõlarite konkursi esimene auhind 2016