Penguat Meja Dengan Visualisasi Audio, Jam Perduaan & Penerima FM: 8 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Saya suka penguat dan hari ini, saya akan berkongsi penguat meja kuasa rendah yang saya buat baru-baru ini. Penguat yang saya reka mempunyai beberapa ciri menarik. Ia mempunyai jam binari bersepadu dan dapat memberikan masa dan tarikh dan dapat memvisualisasikan audio yang sering disebut penganalisis spektrum audio. Anda boleh menggunakannya sebagai penerima FM atau pemain MP3. Sekiranya anda menyukai penguat jam saya, ikuti langkah di bawah untuk membuat salinan anda sendiri.

Langkah 1: Petua Reka Bentuk Penguat yang Baik

Merancang litar audio berkualiti tinggi tanpa bunyi sangat sukar walaupun bagi pereka yang berpengalaman. Jadi, anda harus mengikuti beberapa petua untuk menjadikan reka bentuk anda lebih baik.

Kuasa

Penguat pembesar suara biasanya digerakkan secara langsung dari voltan sistem utama dan memerlukan arus yang agak tinggi. Rintangan dalam jejak akan mengakibatkan penurunan voltan yang mengurangkan voltan bekalan penguat dan kuasa pembaziran dalam sistem. Rintangan jejak juga menyebabkan turun naik normal arus bekalan berubah menjadi turun naik voltan. Untuk memaksimumkan prestasi, gunakan jejak lebar pendek untuk semua bekalan kuasa penguat.

Pembumian

Pembumian memainkan peranan yang paling penting dalam menentukan sama ada potensi peranti dicapai oleh sistem. Sistem yang tidak berasas mungkin akan mempunyai distorsi, kebisingan, crosstalk, dan kerentanan RF yang tinggi. Walaupun seseorang dapat mempersoalkan berapa banyak masa yang harus dicurahkan untuk pembumian sistem, skema pembumian yang dirancang dengan teliti dapat mencegah sebilangan besar masalah daripada berulang.

Landasan dalam sistem apa pun mesti memenuhi dua tujuan. Pertama, ini adalah jalan balik untuk semua arus yang mengalir ke peranti. Kedua, ia adalah voltan rujukan untuk litar digital dan analog. Pembumian akan menjadi latihan mudah sekiranya voltan di semua titik tanah sama. Sebenarnya, ini tidak mustahil. Semua wayar dan jejak mempunyai ketahanan terhad. Ini bermaksud bahawa setiap kali ada arus yang mengalir melalui tanah, akan ada penurunan voltan yang sesuai. Mana-mana gelung wayar juga membentuk induktor. Ini bermaksud bahawa setiap kali arus mengalir dari bateri ke beban, dan kembali ke bateri, jalur arus mempunyai beberapa aruhan. Induktansi meningkatkan impedans tanah pada frekuensi tinggi.

Walaupun merancang sistem tanah terbaik untuk aplikasi tertentu bukanlah tugas yang mudah, beberapa panduan umum berlaku untuk semua sistem.

1. Buat Pesawat Tanah Berterusan untuk Litar Digital: Arus digital dalam bidang tanah cenderung mengikuti jalan yang sama dengan isyarat asal. Laluan ini mewujudkan kawasan gelung terkecil untuk arus, sehingga mengurangkan kesan dan induktansi antena. Kaedah terbaik untuk memastikan bahawa semua jejak isyarat digital mempunyai jalur tanah yang sesuai adalah dengan membuat satah tanah berterusan pada lapisan yang berdekatan dengan lapisan isyarat. Lapisan ini harus meliputi kawasan yang sama dengan jejak isyarat digital dan mempunyai sedikit gangguan dalam kesinambungannya. Semua gangguan pada permukaan tanah, termasuk vias, menyebabkan arus tanah mengalir dalam gelung yang lebih besar daripada yang ideal, sehingga meningkatkan radiasi dan kebisingan.
2. Jauhkan Arus Tanah Terpisah: Arus tanah untuk litar digital dan analog mesti dipisahkan untuk mengelakkan arus digital daripada menambahkan bunyi ke litar analog. Cara terbaik untuk mencapainya adalah melalui penempatan komponen yang betul. Sekiranya semua litar analog dan digital diletakkan pada bahagian PCB yang berasingan, arus tanah secara semula jadi akan terpencil. Agar ini berfungsi dengan baik, bahagian analog mesti mengandungi litar analog sahaja pada semua lapisan PCB.
3. Gunakan Teknik Pembumian Bintang untuk Litar Analog: Penguat kuasa audio cenderung menarik arus yang agak besar yang boleh mempengaruhi rujukan tanah mereka sendiri dan lain-lain dalam sistem. Untuk mengelakkan masalah ini, sediakan jalan kembali khusus untuk landasan kuasa penguat dan pengembalian tanah bicu fon kepala. Pengasingan membolehkan arus ini mengalir kembali ke bateri tanpa mempengaruhi voltan bahagian lain dari permukaan tanah. Ingatlah bahawa jalan balik khusus ini tidak boleh dilalui di bawah jejak isyarat digital kerana mereka dapat menyekat arus balik digital.
4. Maksimumkan Keberkesanan Kapasitor Bypass: Hampir semua peranti memerlukan kapasitor pintasan untuk memberikan arus seketika. Untuk meminimumkan aruhan antara kapasitor dan pin bekalan peranti, cari kapasitor sedekat mungkin dengan pin bekalan yang mereka lalui. Sebarang induktansi akan mengurangkan keberkesanan kapasitor pintasan. Begitu juga, kapasitor mesti disediakan sambungan impedans rendah ke ground untuk meminimumkan impedans frekuensi tinggi kapasitor. Sambungkan secara langsung bahagian bawah kapasitor ke permukaan tanah, dan bukannya mengarahkannya melalui jejak.
5. Banjir Seluruh Kawasan PCB yang Tidak Digunakan dengan Tanah: Setiap kali dua kepingan tembaga saling berdekatan, gandingan kapasitif kecil terbentuk di antara mereka. Dengan berlakunya banjir tanah di dekat jejak isyarat, tenaga frekuensi tinggi yang tidak diingini di garis isyarat dapat dihilangkan ke tanah melalui gandingan kapasitif.

Cuba jauhkan bekalan kuasa, pengubah dan litar digital yang bising dari litar audio anda. Gunakan sambungan tanah yang terpisah untuk litar audio dan eloklah anda tidak menggunakan pesawat tanah untuk litar audio. Sambungan ground (GND) penguat audio sangat penting dibandingkan dengan ground transistor lain, IC dll, jika ada kebisingan tanah di antara keduanya maka penguat akan mengeluarkannya.

Pertimbangkan untuk menghidupkan IC penting dan apa-apa yang sensitif menggunakan perintang 100R di antara mereka dan + V. Sertakan kapasitor terpilih bersaiz layak (mis. 220uF) di bahagian IC perintang. Sekiranya IC akan menarik banyak tenaga, pastikan perintang dapat mengatasinya (pilih watt yang cukup tinggi dan sediakan haba PCB tembaga jika perlu) dan ingat akan berlaku penurunan voltan di perintang.

Untuk reka bentuk berasaskan transformer, anda mahu kapasitor penerus sedekat mungkin dengan pin penyearah, dan dihubungkan melalui jalur tebal mereka sendiri kerana arus pengecasan yang besar pada puncak gelombang sin yang diperbaiki. Oleh kerana voltan keluaran penerus melebihi voltan kapasitor yang membusuk, kebisingan impuls dihasilkan dalam litar pengecasan yang dapat dipindahkan ke litar audio jika mereka berkongsi sekeping tembaga yang sama di salah satu daripada talian kuasa. Anda tidak dapat menyingkirkan arus pengisian nadi jadi jauh lebih baik untuk menjaga kapasitor tetap ke penerus jambatan untuk meminimumkan denyutan tenaga arus tinggi ini. Sekiranya penguat audio berada di dekat penerus, maka jangan cari kapasitor besar di sebelah amp untuk mengelakkan kapasitor ini menyebabkan masalah ini, tetapi jika ada sedikit jarak maka baiklah untuk memberi penguat adalah kapasitor sendiri ketika ia terapung dicas dari bekalan kuasa dan akhirnya mempunyai impedans yang agak tinggi kerana panjang tembaga.

Cari dan pengatur voltan yang digunakan oleh litar audio berhampiran dengan penyearah / input PSU dan sambungkan dengan sambungan mereka sendiri juga.

Isyarat

Sekiranya mungkin, elakkan masuk dan keluar isyarat audio ke dan dari IC yang berjalan selari pada PCB kerana ini boleh menyebabkan ayunan yang memakan dari output kembali ke input. Ingat hanya 5mV yang boleh menyebabkan banyak kelucuan!

Jauhkan pesawat tanah digital dari GND audio dan litar audio secara amnya. Hum dapat diperkenalkan ke dalam audio hanya dari trek yang terlalu dekat dengan pesawat digital.

Semasa bersambung ke peralatan lain, jika menghidupkan papan lain yang merangkumi litar audio (akan memberi atau menerima isyarat audio) pastikan hanya ada 1 titik di mana GND menghubungkan antara 2 papan dan ini semestinya berada pada sambungan isyarat analog audio titik.

Untuk sambungan isyarat IO ke peranti lain / dunia luar adalah ideal untuk menggunakan perintang 100R antara litar GND dan GND dunia luar untuk segala-galanya (termasuk bahagian digital litar) untuk menghentikan gelung tanah dibuat.

Kapasitor

Gunakannya di mana sahaja anda mahu mengasingkan bahagian antara satu sama lain. Nilai untuk digunakan: - 220nF adalah tipikal, 100nF baik jika anda ingin mengurangkan saiz / kos, sebaiknya jangan sampai di bawah 100nF.

Jangan gunakan kapasitor seramik. Sebabnya ialah kapasitor seramik akan memberi kesan piezoelektrik pada isyarat AC yang menyebabkan kebisingan. Gunakan Poli dari beberapa jenis - Polipropilena adalah yang terbaik tetapi yang sesuai. Kepala audio yang sejati juga mengatakan jangan menggunakan elektrolitik sebaris tetapi banyak pereka menggunakan tanpa masalah - ini mungkin untuk aplikasi dengan kemurnian tinggi bukan reka bentuk audio standard umum.

Jangan gunakan kapasitor tantalum di mana sahaja dalam jalur isyarat audio (sesetengah pereka mungkin tidak setuju tetapi ia boleh menyebabkan masalah yang mengerikan)

Pengganti polikarbonat yang diterima umum adalah PPS (Polifenilena Sulfida).

Filem polikarbonat berkualiti tinggi dan filem polistirena dan kapasitor teflon dan kapasitor seramik NPO / COG mempunyai pekali voltan kapasitansi yang sangat rendah dan dengan itu distorsi yang sangat rendah dan hasilnya sangat jelas menggunakan penganalisis spektrum dan juga telinga.

Elakkan yang dielektrik keramik tinggi-K, mereka mempunyai pekali voltan tinggi yang saya rasa boleh menyebabkan beberapa penyelewengan jika ia digunakan dalam tahap kawalan nada.

Penempatan Komponen

Langkah pertama dari mana-mana reka bentuk PCB adalah memilih tempat meletakkan komponen. Tugas ini dipanggil "perancangan lantai." Penempatan komponen yang berhati-hati dapat meredakan perutean isyarat dan pembahagian tanah. Ia meminimumkan pengambilan bunyi dan kawasan papan diperlukan.

Penempatan komponen dalam bahagian analog mesti dipilih. Komponen harus diletakkan untuk meminimumkan jarak perjalanan isyarat audio. Cari penguat audio sedekat mungkin dengan bicu fon kepala dan pembesar suara. Kedudukan ini akan meminimumkan sinaran EMI dari penguat pembesar suara Kelas D, dan meminimumkan kerentanan kebisingan isyarat fon kepala amplitud rendah. Letakkan peranti yang membekalkan audio analog sedekat mungkin dengan penguat untuk meminimumkan pengambilan bunyi pada input penguat. Semua jejak isyarat input akan bertindak sebagai antena ke isyarat RF, tetapi memendekkan jejak membantu mengurangkan kecekapan antena untuk frekuensi yang biasanya menjadi perhatian.

Langkah 2: Anda Perlu …

1. IC Penguat Audio TEA2025B (ebay.com)

2. 6 pcs Kapasitor Elektrolitik 100uF (ebay.com)

3. 2 pcs Kapasitor Elektrolit 470uF (ebay.com)

4. 2 pcs Kapasitor 0.22uF

5. 2 pcs Kapasitor Seramik 0.15uF

6. Potensiometer Kawalan Isipadu Dwi (50 - 100K) (ebay.com)

7. 2 pcs 4 ohm 2.5W Speaker

8. Modul Penerima MP3 + FM (ebay.com)

9. Matrik LED Dengan IC Pemacu (Adafruit.com)

10. Papan Vero & Sebilangan wayar.

11. Arduino UNO (Adafruit.com)

12. Modul RTC DS1307 (Adafruit.com)

Langkah 3: Membuat Litar Penguat

Menurut rajah litar terpasang menyolder seluruh komponen ke dalam PCB. Gunakan nilai tepat untuk kapasitor. Berhati-hati dengan kekutuban kapasitor elektrolitik. Cuba simpan semua kapasitor sedekat mungkin ke IC untuk mengurangkan kebisingan. Memateri IC secara langsung tanpa menggunakan pangkalan IC. Pastikan anda memotong jejak antara dua sisi IC penguat. Semua sendi pateri mestilah sempurna. Ini adalah litar penguat audio, jadi jadilah profesional mengenai sambungan pematerian terutamanya mengenai tanah (GND).

Langkah 4: Menguji Litar Dengan Pembesar Suara

Setelah menyelesaikan semua sambungan dan pematerian, sambungkan dua pembesar suara 2,5W 4W ke litar penguat. Sambungkan sumber audio ke litar dan hidupkan. Sekiranya semuanya berjalan lancar, anda akan berada di sini tanpa suara.

Saya menggunakan IC penguat audio TEA2025B untuk penguatan audio. Ia adalah cip penguat audio yang bagus yang beroperasi dalam julat voltan yang luas (3 V hingga 9 V). Jadi, anda boleh mengujinya dengan voltan dalam julat. Saya menggunakan penyesuai 9V dan berfungsi dengan baik. IC boleh mengendalikan mod sambungan dua atau jambatan. Untuk maklumat lebih lanjut mengenai cip penguat sila periksa lembaran data.

Langkah 5: Menyiapkan Panel Depan Dot Matrix

Untuk visualisasi isyarat audio dan memaparkan tarikh dan waktu saya menetapkan paparan dot matrix di bahagian depan kotak penguat. Untuk melakukan pekerjaan dengan baik saya menggunakan alat putar untuk memotong bingkai mengikut ukuran matriks. Sekiranya paparan anda tidak mempunyai cip pemacu bersepadu, gunakan satu secara berasingan. Saya lebih suka matriks Bi-color dari Adafruit. Setelah memilih paparan matriks sempurna sesuaikan paparan ke pangkal dengan gam panas.

Kami akan menyambungkannya ke papan Arduino kemudian. Paparan dwi-warna dari Adafruit menggunakan protokol i2c untuk berkomunikasi dengan mikrokontroler. Oleh itu, kami akan menyambungkan pin SCL dan SDA IC pemacu ke papan Arduino.

Langkah 6: Pengaturcaraan Dengan Arduino

Sambungkan paparan Adafruit Smart Bi-color dot matrix sebagai:

1. Sambungkan pin Arduino 5V ke matrik + pin LED.
2. Sambungkan pin Arduino GND ke kedua pin GND mic amp dan pin - matrik LED.
3. Anda boleh menggunakan rel kuasa papan roti, atau Arduino mempunyai beberapa pin GND yang tersedia. Sambungkan pin analog Arduino 0 ke pin isyarat audio.
4. Sambungkan pin Arduino SDA dan SCL ke pin ransel matriks D (data) dan C (jam), masing-masing.
5. Papan Arduino sebelumnya tidak menyertakan pin SDA dan SCL - sebaliknya, gunakan pin analog 4 dan 5.
6. Muat naik program yang dilampirkan dan uji apakah ia berfungsi atau tidak:

Mulakan dengan memuat turun repositori Piccolo dari Github. Pilih butang "muat turun ZIP". Setelah selesai, keluarkan fail ZIP yang dihasilkan pada cakera keras anda. Terdapat dua folder di dalamnya: "Piccolo" harus dipindahkan ke folder buku sketsa Arduino biasa anda. "Ffft" harus dipindahkan ke folder "Perpustakaan" Arduino anda (di dalam folder buku sketsa - jika tidak ada, buatlah). Sekiranya anda tidak biasa memasang perpustakaan Arduino, ikuti tutorial ini. Dan jangan sekali-kali memasang di folder Perpustakaan bersebelahan dengan aplikasi Arduino itu sendiri … lokasi yang betul selalu menjadi subdirektori folder rumah anda! Sekiranya anda belum memasang Perpustakaan Ransel LED Adafruit (untuk menggunakan matriks LED), sila muat turun dan pasang begitu juga. Setelah folder dan perpustakaan berada, mulakan semula Arduino IDE, dan lakaran "Piccolo" harus tersedia dari menu File-> Sketchbook.

Dengan lakaran Piccolo terbuka, pilih jenis papan Arduino dan port bersiri anda dari menu Alat. Kemudian klik butang Muat Naik. Selepas beberapa saat, jika semuanya berjalan lancar, anda akan melihat mesej "Selesai memuat naik." Sekiranya semuanya berjalan lancar, anda akan melihat spektrum audio untuk sebarang input audio.

Sekiranya sistem anda berfungsi dengan baik maka muat naik lakaran lengkap.ino yang dilampirkan dengan langkah untuk menambah jam binari dengan visualisasi audio. Untuk sebarang input audio, pembesar suara akan memaparkan spektrum audio jika tidak, ia akan menunjukkan waktu dan tarikh.

Langkah 7: Memperbaiki Semua Perkara Bersama

Sekarang, pasangkan litar penguat yang anda bina pada tahap sebelumnya ke kotak dengan gam panas. Ikuti gambar yang dilampirkan dengan langkah ini.

Setelah menyambungkan litar penguat, sekarang sambungkan modul penerima MP3 + FM ke dalam kotak. Sebelum membetulkannya dengan gam, buat ujian untuk memastikan ia berfungsi. Sekiranya ia berfungsi dengan baik, betulkan dengan gam. Output audio modul MP3 harus dihubungkan dengan input litar penguat.

Langkah 8: Sambungan Dalaman dan Produk Akhir

Sekiranya pembesar suara menerima dan isyarat audio, ia menunjukkan spektrum audio sebaliknya menunjukkan tarikh dan masa dalam format binari BCD. Sekiranya anda suka pengaturcaraan dan teknologi digital, maka saya pasti anda suka binari. Saya suka jam binari dan binari. Sebelum ini saya membuat jam tangan pergelangan tangan binari dan format masa sama dengan jam tangan saya sebelumnya. Jadi, untuk ilustrasi mengenai format masa saya menambah gambar jam tangan saya sebelumnya tanpa menghasilkan yang lain.

Terima kasih.

Hadiah Keempat dalam Peraduan Litar 2016

Hadiah Pertama dalam Peraduan Amps dan Penceramah 2016