تقویت کننده میز با تجسم صدا ، ساعت دودویی و گیرنده FM: 8 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

من از تقویت کننده ها خوشم می آید و امروز ، تقویت کننده میز کم مصرفی که اخیراً ساخته ام را به اشتراک می گذارم. تقویت کننده ای که طراحی کردم دارای ویژگی های جالبی است. دارای یک ساعت باینری یکپارچه است و می تواند زمان و تاریخ را ارائه دهد و می تواند صوتی را که اغلب به آنالیز طیف صوتی گفته می شود ، تجسم کند. می توانید از آن به عنوان گیرنده FM یا پخش کننده MP3 استفاده کنید. اگر از تقویت کننده ساعت من خوشتان می آید مراحل زیر را دنبال کنید تا کپی خود را بسازید.

مرحله 1: نکات طراحی تقویت کننده خوب

طراحی مدار صوتی با کیفیت خوب بدون نویز حتی برای یک طراح با تجربه واقعا سخت است. بنابراین ، باید نکاتی را رعایت کنید تا طراحی خود را بهتر کنید.

قدرت

تقویت کننده های بلندگو معمولاً مستقیماً از ولتاژ اصلی سیستم تغذیه می کنند و به جریان نسبتاً بالایی نیاز دارند. مقاومت در ردیابی منجر به افت ولتاژ می شود که باعث کاهش ولتاژ تغذیه تقویت کننده و اتلاف توان در سیستم می شود. مقاومت ردیابی همچنین باعث می شود که نوسانات عادی جریان تغذیه به نوسانات ولتاژ تبدیل شود. برای به حداکثر رساندن عملکرد ، از خطوط گسترده کوتاه برای همه منابع تغذیه تقویت کننده استفاده کنید.

زمین سازی

Grounding تنها و مهمترین نقش را در تعیین اینکه آیا پتانسیل دستگاه توسط سیستم به دست می آید یا نه ، ایفا می کند. یک سیستم ضعیف دارای احتمالاً اعوجاج بالا ، سر و صدا ، تداخل با یکدیگر و حساسیت RF است. اگرچه می توان پرسید که چقدر زمان باید به زمین سازی اختصاص داده شود ، اما یک طرح زمین بندی با دقت طراحی شده از بروز بسیاری از مشکلات جلوگیری می کند.

زمینه در هر سیستمی باید به دو منظور انجام شود. اول ، این مسیر بازگشت برای همه جریانهای جاری به یک دستگاه است. دوم ، این ولتاژ مرجع برای مدارهای دیجیتال و آنالوگ است. اگر ولتاژ در تمام نقاط زمین می تواند یکسان باشد ، اتصال زمین یک تمرین ساده خواهد بود. در واقعیت ، این امکان پذیر نیست. همه سیمها و آثار دارای مقاومت محدود هستند. این بدان معناست که هر زمان که جریانی از زمین عبور می کند ، افت ولتاژ متناظر وجود خواهد داشت. هر حلقه سیم نیز یک سلف را تشکیل می دهد. این بدان معناست که هر زمان که جریان از باتری به یک بار و برگشت به باتری جریان می یابد ، مسیر فعلی دارای اندوکتانس است. القاء امپدانس زمین را در فرکانس های بالا افزایش می دهد.

در حالی که طراحی بهترین سیستم زمینی برای یک برنامه خاص کار ساده ای نیست ، برخی از دستورالعمل های کلی در مورد همه سیستم ها اعمال می شود.

1. ایجاد یک هواپیمای زمینی پیوسته برای مدارهای دیجیتال: جریان دیجیتال در سطح زمین تمایل دارد همان مسیری را که سیگنال اصلی طی کرده است ، دنبال کند. این مسیر کوچکترین ناحیه حلقه را برای جریان ایجاد می کند ، بنابراین اثرات و القایی آنتن را به حداقل می رساند. بهترین راه برای اطمینان از اینکه همه آثار سیگنال دیجیتال دارای مسیر زمین متناظر هستند ، ایجاد یک سطح زمین مداوم بر روی لایه بلافاصله در مجاورت لایه سیگنال است. این لایه باید همان ناحیه ردیابی سیگنال دیجیتال را پوشش دهد و در تداوم آن تا حد ممکن وقفه های کمی داشته باشد. تمام وقفه ها در سطح زمین ، از جمله vias ، باعث می شود جریان زمین در یک حلقه بزرگتر از حد ایده آل جریان یابد ، در نتیجه تشعشع و سر و صدا را افزایش می دهد.
2. جریانهای زمینی را جداگانه نگه دارید: جریانهای زمین مدارهای دیجیتال و آنالوگ باید جدا شوند تا از اضافه شدن نویز جریانهای دیجیتال به مدارهای آنالوگ جلوگیری شود. بهترین راه برای انجام این کار ، قرار دادن صحیح قطعات است. اگر تمام مدارهای آنالوگ و دیجیتال روی قسمتهای جداگانه PCB قرار گیرند ، جریانهای زمین به طور طبیعی جدا می شوند. برای اینکه این امر به خوبی کار کند ، بخش آنالوگ باید فقط شامل مدارهای آنالوگ در تمام لایه های PCB باشد.
3. از تکنیک اتصال زمین ستاره برای مدارهای آنالوگ استفاده کنید: تقویت کننده های قدرت صوتی جریانهای نسبتاً بزرگی را ترسیم می کنند که می تواند بر منابع خود و دیگر منابع زمینی سیستم تأثیر منفی بگذارد. برای جلوگیری از این مشکل ، مسیرهای برگشتی اختصاصی را برای محدوده های قدرت تقویت کننده پل و بازگشت زمین به جک هدفون ارائه دهید. جداسازی اجازه می دهد تا این جریانها بدون تأثیر بر ولتاژ سایر قسمتهای سطح زمین به سمت باتری برگردند. به یاد داشته باشید که این مسیرهای بازگشتی اختصاصی نباید تحت ردیابی سیگنال های دیجیتالی قرار گیرند زیرا می توانند جریانهای برگشتی دیجیتال را مسدود کنند.
4. به حداکثر رساندن اثربخشی خازن های بای پس: تقریباً همه دستگاه ها برای تأمین جریان آنی به خازن های بای پس نیاز دارند. برای به حداقل رساندن اندوکتانس بین خازن و پین منبع دستگاه ، این خازن ها را تا آنجا که ممکن است به پین تغذیه ای که از آن دور می زنند ، نزدیک کنید. هرگونه القاء ، خازن بای پس را کاهش می دهد. به طور مشابه ، خازن باید دارای اتصال کم امپدانس به زمین باشد تا امپدانس فرکانس بالای خازن به حداقل برسد. به طور مستقیم قسمت زمینی خازن را به سطح زمین وصل کنید ، بجای اینکه آن را از طریق اثری رد کنید.
5. سیل همه ناحیه PCB بلااستفاده با زمین: هر زمان که دو قطعه مس به یکدیگر نزدیک شوند ، یک اتصال خازنی کوچک بین آنها ایجاد می شود. با جاری شدن سیل در نزدیکی آثار سیگنال ، می توان انرژی فرکانس بالا در خطوط سیگنال را از طریق اتصال خازنی به زمین منتقل کرد.

سعی کنید منبع تغذیه ، ترانسفورماتور و مدارهای دیجیتالی پر سر و صدا را از مدارهای صوتی خود دور نگه دارید. از یک اتصال زمین جداگانه برای مدار صوتی استفاده کنید و خوب است که از مدارهای زمین برای مدارهای صوتی استفاده نکنید. اتصال زمین (GND) تقویت کننده صوتی در مقایسه با زمین ترانزیستورهای دیگر ، IC و غیره بسیار مهم است ، اگر بین این دو نویز زمین وجود داشته باشد ، آمپلی فایر آن را خروجی می دهد.

با استفاده از مقاومت 100R بین آنها و +V ، IC های مهم و هر چیز حساس را در نظر بگیرید. یک خازن انتخابی با اندازه مناسب (به عنوان مثال 220uF) در طرف IC مقاومت قرار دهید. اگر IC قدرت زیادی را بکشد ، مطمئن شوید که مقاومت می تواند آن را کنترل کند (وات را به اندازه کافی بالا انتخاب کنید و در صورت لزوم گرمای مسی PCB را فراهم کنید) و در نظر داشته باشید که در مقاومت مقاومت افت می کند.

برای طرح های مبتنی بر ترانسفورماتور ، می خواهید خازن های یکسو کننده تا حد ممکن به پین های یکسو کننده نزدیک باشند و به دلیل جریان های زیاد شارژ در همان اوج موج گناه اصلاح شده ، از طریق مسیرهای ضخیم خود به یکدیگر متصل شوند. از آنجا که ولتاژ خروجی یکسو کننده بیش از ولتاژ پوسیدگی خازن است ، سر و صدای ضربه ای در مدار شارژ تولید می شود که در صورت تقسیم مس یکسان در هر یک از خطوط برق ، می تواند به مدار صوتی منتقل شود. شما نمی توانید جریان شارژ پالس را از بین ببرید ، بنابراین بهتر است خازن را در یکسو کننده پل محلی نگه دارید تا این پالس های جریان زیاد انرژی به حداقل برسد. اگر تقویت کننده صوتی در نزدیکی یکسو کننده است ، خازن بزرگی را در کنار آمپر قرار ندهید تا این خازن باعث ایجاد این مشکل نشود ، اما اگر کمی فاصله وجود داشته باشد ، خوب است وقتی تقویت می شود ، به تقویت کننده خازن اختصاصی بدهید. از منبع تغذیه شارژ می شود و به دلیل طول مس امپدانس نسبتاً بالایی دارد.

مکان یابی و تنظیم کننده های ولتاژ که توسط مدار صوتی در نزدیکی یکسو کننده ها / ورودی PSU مورد استفاده قرار می گیرد و با اتصالات خود نیز متصل شوید.

سیگنال ها

در صورت امکان از ورود و خروج سیگنال های صوتی به IC و به طور موازی روی PCB جلوگیری کنید زیرا این امر می تواند باعث ایجاد نوساناتی شود که از خروجی به ورودی تغذیه می شود. به یاد داشته باشید فقط 5mV می تواند باعث ایجاد همهمه زیاد شود!

هواپیماهای زمین دیجیتال را به طور کلی از GND صوتی و مدارهای صوتی دور نگه دارید. Hum را می توان به سادگی از طریق آهنگ هایی که بسیار نزدیک به هواپیماهای دیجیتالی هستند وارد صدا کرد.

هنگام برقراری ارتباط با تجهیزات دیگر ، در صورت تغذیه برخی از بردهای دیگر که شامل مدارهای صوتی است (برای ارسال یا دریافت سیگنال صوتی) اطمینان حاصل کنید که تنها 1 نقطه وجود دارد که GND بین 2 برد وصل می شود و این در حالت ایده آل باید در اتصال سیگنال آنالوگ صوتی باشد. نقطه.

برای اتصال سیگنال IO به سایر دستگاه ها / دنیای خارج ایده آل خوبی است که از یک مقاومت 100R بین مدارهای GND و GND دنیای خارج برای همه چیز (از جمله قسمت های دیجیتال مدار) برای جلوگیری از ایجاد حلقه های زمین استفاده کنید.

خازن ها

هر جا که می خواهید بخش ها را از یکدیگر جدا کنید ، از آنها استفاده کنید. مقادیر مورد استفاده:- 220nF معمولی است ، اگر می خواهید اندازه / هزینه را کاهش دهید ، 100nF خوب است ، بهتر است زیر 100nF نروید.

از خازن های سرامیکی استفاده نکنید. دلیل آن این است که خازن های سرامیکی به سیگنال AC که باعث ایجاد نویز می شود ، اثر پیزوالکتریک می بخشد. از پلی از نوعی استفاده کنید - پلی پروپیلن بهترین است اما هر کاری انجام می دهد. هدهای صوتی واقعی نیز می گویند از الکترولیتی به صورت خطی استفاده نکنید ، اما بسیاری از طراحان بدون مشکل از آن استفاده می کنند-این احتمالاً برای برنامه های کاربردی با خلوص بالا و نه طراحی صوتی استاندارد عمومی وجود دارد.

از خازن های تانتالیوم در هیچ کجای مسیرهای سیگنال صوتی استفاده نکنید (برخی از طراحان ممکن است مخالف باشند اما می توانند مشکلات وحشتناکی ایجاد کنند)

جایگزین عمومی برای پلی کربنات PPS (سولفید پلی فنیلن) است.

فیلم پلی کربنات با کیفیت بالا و خازن های فیلم پلی استایرن و تفلون و خازن های سرامیکی NPO/COG ضرایب ولتاژ بسیار پایینی در خازن و در نتیجه اعوجاج بسیار کم دارند و نتایج با استفاده از آنالیز کننده های طیفی و همچنین گوش ها بسیار واضح است.

از دی الکتریک های سرامیکی با K بالا اجتناب کنید ، آنها دارای ضریب ولتاژ بالا هستند که من حدس می زنم در صورت استفاده از آنها در مرحله کنترل تن ، می تواند منجر به اعوجاج شود.

قرار دادن اجزاء

اولین قدم در طراحی هر PCB انتخاب محل قرار دادن اجزا است. این وظیفه "برنامه ریزی کف" نامیده می شود. قرار دادن دقیق اجزا می تواند مسیر یابی سیگنال و پارتیشن بندی زمین را آسان کند. باعث افزایش نویز و سطح برد مورد نیاز می شود.

قرار دادن جزء در بخش آنالوگ باید انتخاب شود. اجزاء باید طوری قرار بگیرند که مسافت سیگنال های صوتی را طی کنند. تا جایی که ممکن است تقویت کننده صدا را نزدیک جک هدفون و بلندگو قرار دهید. این موقعیت تابش EMI را از تقویت کننده های بلندگو کلاس D به حداقل می رساند و حساسیت نویز سیگنال های هدفون با دامنه کم را به حداقل می رساند. دستگاههایی را که صدای آنالوگ را تا آنجا که ممکن است نزدیک آمپلی فایر قرار دهید تا صدای نویز را در ورودی های تقویت کننده به حداقل برسانید. همه آثار سیگنال ورودی به عنوان آنتن برای سیگنال های RF عمل می کنند ، اما کوتاه شدن ردیابی ها به کاهش کارایی آنتن برای فرکانس های معمولاً نگران کننده کمک می کند.

مرحله 2: شما نیاز دارید…

1. IC تقویت کننده صوتی TEA2025B (ebay.com)

2. 6 عدد خازن الکترولیتی 100uF (ebay.com)

3. 2 عدد خازن الکترولیتی 470uF (ebay.com)

4. 2 عدد 0.22uF خازن

5. 2 عدد خازن سرامیکی 0.15uF

6. پتانسیومتر کنترل حجم دوگانه (50 - 100K) (ebay.com)

7. بلندگو 2 عدد 4 اهم 2.5 وات

8. ماژول گیرنده MP3 + FM (ebay.com)

9. ماتریس LED با IC Driver (Adafruit.com)

10. برد ورو و چند سیم.

11. آردوینو UNO (Adafruit.com)

12. ماژول DS1307 RTC (Adafruit.com)

مرحله 3: ساختن مدار تقویت کننده

با توجه به نمودار مدار پیوست ، تمام قطعات را به PCB لحیم کنید. از مقدار دقیق خازن ها استفاده کنید. مراقب قطبیت خازن های الکترولیتی باشید. سعی کنید تمام خازن را تا آنجا که ممکن است به IC نزدیک کنید تا نویز به حداقل برسد. لحیم کاری مستقیم IC بدون استفاده از پایه IC. مطمئن شوید که آثار را بین دو طرف IC تقویت کننده قطع کرده اید. همه اتصالات لحیم کاری باید کامل باشند. این یک مدار تقویت کننده صدا است ، بنابراین در مورد اتصال لحیم کاری به ویژه در مورد زمین (GND) حرفه ای باشید.

مرحله 4: آزمایش مدار با بلندگو

پس از اتمام تمام اتصال و لحیم کاری ، دو بلندگوی 4 اهم 2.5 واتی را به مدار تقویت کننده وصل کنید. یک منبع صوتی را به مدار وصل کرده و آن را روشن کنید. اگر همه چیز خوب پیش برود ، در اینجا صدای بدون نویز خواهید داشت.

من از IC تقویت کننده صوتی TEA2025B برای تقویت صدا استفاده کردم. این یک تراشه تقویت کننده صوتی خوب است که در محدوده ولتاژ وسیع (3 ولت تا 9 ولت) کار می کند. بنابراین ، می توانید آن را با هر ولتاژ در محدوده مورد آزمایش قرار دهید. من از آداپتور 9V استفاده می کنم و خوب کار می کند. IC می تواند حالت اتصال دوگانه یا پل را اجرا کند. برای اطلاعات بیشتر در مورد تراشه تقویت کننده ، لطفاً برگه داده را بررسی کنید.

مرحله 5: آماده سازی پنل جلویی ماتریس نقطه ای

برای تجسم سیگنال صوتی و نمایش تاریخ و زمان ، من یک صفحه ماتریس نقطه ای را در جلوی جعبه تقویت کننده تنظیم کردم. برای انجام خوب کار ، از ابزار چرخشی برای برش قاب با توجه به اندازه ماتریس استفاده کردم. اگر صفحه نمایش شما فاقد تراشه درایور یکپارچه است ، از یک دستگاه جداگانه استفاده کنید. من ماتریس Bi-color را از Adafruit ترجیح می دهم. پس از انتخاب صفحه نمایش ماتریس کامل ، صفحه را با چسب حرارتی روی پایه تنظیم کنید.

بعداً آن را به برد آردوینو متصل می کنیم. نمایشگر دو رنگ Adafruit از پروتکل i2c برای ارتباط با میکروکنترلر استفاده می کند. بنابراین ، ما پین SCL و SDA IC درایور را به برد آردوینو متصل می کنیم.

مرحله 6: برنامه نویسی با آردوینو

صفحه نمایش ماتریس نقطه ای Adafruit Smart Bi-color را به صورت زیر وصل کنید:

1. پین آردوینو 5 ولت را به ماتریس + پایه LED متصل کنید.
2. پین Arduino GND را هم به پین GND آمپر میکروفون و هم به پایه LED ماتریس وصل کنید.
3. شما می توانید از یک راه آهن مخصوص ورق استفاده کنید ، یا Arduino دارای چندین پایه GND است. پین آنالوگ 0 Arduino را به پین سیگنال صوتی وصل کنید.
4. پین های آردوینو SDA و SCL را به ترتیب به پایه های کوله پشتی D (data) و C (clock) وصل کنید.
5. بردهای قبلی آردوینو شامل پین های SDA و SCL نمی شوند - در عوض ، از پین های آنالوگ 4 و 5 استفاده کنید.
6. برنامه پیوست را بارگذاری کرده و آزمایش کنید که آیا کار می کند یا خیر:

با بارگیری مخزن Piccolo از Github شروع کنید. دکمه "بارگیری ZIP" را انتخاب کنید. پس از اتمام کار ، فایل ZIP حاصله را بر روی هارد دیسک خود از حالت فشرده خارج کنید. دو پوشه در داخل آن وجود خواهد داشت: "Piccolo" باید به پوشه معمول sketchbook Arduino منتقل شود. "ffft" باید به پوشه "Libraries" آردوینو منتقل شود (در داخل پوشه sketchbook - اگر وجود ندارد ، یکی ایجاد کنید). اگر با نصب کتابخانه های Arduino آشنا نیستید ، لطفاً این آموزش را دنبال کنید. و هرگز در پوشه Library در مجاورت خود برنامه Arduino نصب نکنید … مکان مناسب همیشه زیر شاخه پوشه اصلی شما است! اگر قبلاً کتابخانه Adafruit LED Backpack (برای استفاده از ماتریس LED) را نصب نکرده اید ، لطفاً بارگیری و نصب کنید. وقتی پوشه ها و کتابخانه ها قرار گرفتند ، IDE Arduino را راه اندازی مجدد کنید و طرح "Piccolo" باید از منوی File-> Sketchbook در دسترس باشد.

در حالی که طرح Piccolo باز است ، نوع برد Arduino و پورت سریال خود را از منوی Tools انتخاب کنید. سپس بر روی دکمه Upload کلیک کنید. پس از یک لحظه ، اگر همه چیز خوب پیش رفت ، پیام "بارگذاری انجام شد" را مشاهده خواهید کرد. اگر همه چیز خوب پیش برود ، طیف صوتی ورودی صدا را مشاهده خواهید کرد.

اگر سیستم شما خوب کار می کند ، سپس طرح کامل.inino را همراه با مرحله اضافه کردن ساعت دودویی با تجسم صدا پیوست کنید. برای هر ورودی صدا ، بلندگو طیف صوتی را نمایش می دهد ، در غیر این صورت زمان و تاریخ را نشان می دهد.

مرحله 7: همه چیز را با هم اصلاح کنید

اکنون ، مدار تقویت کننده ای را که در مرحله قبل ساخته اید ، با چسب حرارتی به جعبه وصل کنید. تصاویر پیوست شده با این مرحله را دنبال کنید.

پس از اتصال مدار تقویت کننده ، اکنون ماژول گیرنده MP3 + FM را به جعبه وصل کنید. قبل از تعمیر آن با چسب ، یک آزمایش انجام دهید تا مطمئن شوید که کار می کند. اگر خوب کار کرد آن را با چسب تعمیر کنید. خروجی صدای ماژول MP3 باید با ورودی مدار تقویت کننده متصل شود.

مرحله 8: اتصالات داخلی و محصول نهایی

اگر بلندگو سیگنال صوتی دریافت کند ، طیف صوتی را نشان می دهد ، در غیر این صورت تاریخ و زمان را با فرمت دوتایی BCD نشان می دهد. اگر برنامه نویسی و فناوری دیجیتال را دوست دارید ، مطمئن هستم که شما از باینری خوشتان می آید. من ساعت دودویی و دودویی دوست دارم. قبلاً من یک ساعت مچی دوتایی ساختم و فرمت زمان دقیقاً مشابه ساعت قبلی من بود. بنابراین ، برای توضیح در مورد قالب زمان ، تصویر قبلی ساعتم را بدون تولید ساعت دیگری اضافه کردم.

متشکرم.

جایزه چهارم در مسابقه مدارها 2016

جایزه اول در مسابقه آمپر و اسپیکر 2016