Desk Amplifier Sa Audio Visualization, Binary Clock & FM Receiver: 8 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Gusto ko ng mga amplifier at ngayon, ibabahagi ko ang aking mababang power desk amplifier na ginawa ko kamakailan. Ang amplifier na dinisenyo ko ay may ilang mga kagiliw-giliw na tampok. Mayroon itong pinagsamang binary na orasan at maaaring magbigay ng oras at petsa at maaari nitong mailarawan ang audio na madalas na tinatawag na audio spectrum analyzer. Maaari mo itong gamitin bilang FM receiver o MP3 player. Kung gusto mo ang aking orasan amplifier pagkatapos ay sundin ang mga hakbang sa ibaba upang makagawa ng iyong sariling kopya.

Hakbang 1: Magandang Mga Tip sa Disenyo ng Amplifier

Ang pagdidisenyo ng isang walang ingay na walang magandang kalidad na audio circuit ay talagang mahirap kahit para sa isang may karanasan na taga-disenyo. Kaya, dapat mong sundin ang ilang mga tip upang gawing mas mahusay ang iyong disenyo.

Lakas

Ang mga amplifier ng malakas na tagapagsalita ay karaniwang pinapagana ng direkta mula sa pangunahing boltahe ng system at nangangailangan ng medyo mataas na kasalukuyang. Ang paglaban sa bakas ay magreresulta sa pagbagsak ng boltahe na nagbabawas ng boltahe ng suplay ng amplifier at basura ng kapangyarihan sa system. Ang pagtutol ng bakas ay nagdudulot din ng normal na pagbabagu-bago ng kasalukuyang supply upang mai-convert sa mga pagbabago-bago sa boltahe. Upang ma-maximize ang pagganap, gumamit ng maikling malawak na mga bakas para sa lahat ng mga power supply ng amplifier.

Nakakababa

Ginagampanan ng grounding ang solong, pinakamahalagang papel sa pagtukoy kung ang potensyal ng aparato ay nakamit ng system. Ang isang hindi magandang saligan na sistema ay may posibilidad na magkaroon ng mataas na pagbaluktot, ingay, crosstalk, at pagkamaramdamin ng RF. Kahit na ang isang tao ay maaaring magtanong kung gaano karaming oras ang dapat italaga sa saligan ng system, ang isang maingat na dinisenyo na scheme ng saligan ay pinipigilan ang isang malaking bilang ng mga problema mula sa nangyari.

Ang lupa sa anumang sistema ay dapat maghatid ng dalawang layunin. Una, ito ang pabalik na landas para sa lahat ng mga alon na dumadaloy sa isang aparato. Pangalawa, ito ang sanggunian na boltahe para sa parehong mga digital at analog na circuit. Ang grounding ay isang simpleng ehersisyo kung ang boltahe sa lahat ng mga punto ng lupa ay maaaring pareho. Sa totoo lang, hindi ito posible. Ang lahat ng mga wire at bakas ay may finite na paglaban. Nangangahulugan ito na tuwing may kasalukuyang dumadaloy sa lupa, magkakaroon ng kaukulang pagbagsak ng boltahe. Anumang loop ng kawad ay bumubuo din ng isang inductor. Nangangahulugan ito na tuwing dumadaloy ang kasalukuyang mula sa baterya patungo sa isang pag-load, at pabalik sa baterya, ang kasalukuyang landas ay may ilang inductance. Ang inductance ay nagdaragdag ng impedance sa lupa sa mataas na frequency.

Habang ang pagdidisenyo ng pinakamahusay na ground system para sa isang partikular na aplikasyon ay hindi simpleng gawain, ang ilang pangkalahatang mga alituntunin ay nalalapat sa lahat ng mga system.

1. Itaguyod ang isang Patuloy na Ground Plane para sa mga Digital Circuits: Ang kasalukuyang digital sa ground plane ay may kaugaliang sundin ang parehong ruta na kinuha ng orihinal na signal. Ang landas na ito ay lumilikha ng pinakamaliit na lugar ng loop para sa kasalukuyang, sa gayon minimizing ang mga epekto ng antena at inductance. Ang pinakamahusay na paraan upang matiyak na ang lahat ng mga digital signal trace ay may kaukulang landas sa lupa ay upang magtatag ng isang tuluy-tuloy na ground plane sa layer na kaagad na katabi ng layer ng signal. Ang layer na ito ay dapat masakop ang parehong lugar tulad ng digital signal trace at magkaroon ng ilang mga pagkagambala sa pagpapatuloy nito hangga't maaari. Ang lahat ng mga pagkagambala sa ground plane, kabilang ang vias, ay nagdudulot ng agos ng kasalukuyang lupa sa isang mas malaking loop kaysa sa perpekto, at dahil doon ay nadaragdagan ang radiation at ingay.
2. Panatilihing Maghiwalay ang Mga Ground Currency: Ang mga alon sa lupa para sa mga digital at analog na circuit ay dapat na ihiwalay upang maiwasan ang mga digital na alon mula sa pagdaragdag ng ingay sa mga analog na circuit. Ang pinakamahusay na paraan upang magawa ito ay sa pamamagitan ng tamang pagkakalagay ng sangkap. Kung ang lahat ng mga analog at digital na circuit ay nakalagay sa magkakahiwalay na bahagi ng PCB, ang mga alon sa lupa ay natural na ihiwalay. Upang ito ay gumana nang maayos, ang seksyon ng analog ay dapat maglaman lamang ng mga analog na circuit sa lahat ng mga layer ng PCB.
3. Gamitin ang diskarteng Star Grounding for Analog Circuits: Ang mga power amplifier na audio ay may posibilidad na gumuhit ng medyo malalaking alon na maaaring makaapekto sa kapwa nila at iba pang mga sanggunian sa lupa sa system. Upang maiwasan ang problemang ito, magbigay ng nakalaang mga landas sa pagbalik para sa mga naka-bridged-amplifier na bakuran ng kuryente at mga pagbalik sa lupa ng headphone-jack. Pinapayagan ng paghihiwalay ang mga alon na ito na dumaloy pabalik sa baterya nang hindi nakakaapekto sa boltahe ng iba pang mga bahagi ng ground plan. Tandaan na ang mga nakatuon na landas sa pagbabalik na ito ay hindi dapat ihatid sa ilalim ng mga bakas ng signal ng digital dahil maaari nilang harangan ang mga digital na pagbalik ng alon.
4. I-maximize ang pagiging epektibo ng Bypass Capacitors: Halos lahat ng mga aparato ay nangangailangan ng mga bypass capacitor upang magbigay ng instant na kasalukuyang. Upang i-minimize ang inductance sa pagitan ng capacitor at ang pin ng supply ng aparato, hanapin ang mga capacitor na ito hangga't maaari sa supply pin na kanilang ina-bypass. Ang anumang inductance ay binabawasan ang pagiging epektibo ng bypass capacitor. Katulad nito, ang capacitor ay dapat na ibinigay ng isang mababang-impedance na koneksyon sa lupa upang mabawasan ang impedance ng mataas na dalas ng capacitor. Direktang ikonekta ang ground side ng capacitor sa ground plane, sa halip na irurahin ito sa pamamagitan ng isang bakas.
5. Baha ang Lahat ng Hindi Ginamit na Lugar ng PCB na may Ground: Tuwing tumatakbo ang dalawang piraso ng tanso malapit sa bawat isa, isang maliit na capacitive coupling ang nabubuo sa pagitan nila. Sa pamamagitan ng pagpapatakbo ng baha sa lupa malapit sa mga bakas ng signal, ang mga hindi ginustong lakas na dalas ng dalas sa mga linya ng signal ay maaaring mabalhin sa lupa sa pamamagitan ng capacitive coupling.

Subukang panatilihing malayo ang mga power supply, transpormer at maingay na digital na circuit mula sa iyong audio circuitry. Gumamit ng isang hiwalay na koneksyon sa lupa para sa audio circuit at mabuti na huwag gumamit ng mga ground plan para sa audio circuitry. Ang koneksyon ng ground (GND) ng audio amplifier ay napakahalagang ihambing sa lupa ng iba pang mga transistor, IC atbp, kung mayroong ingay sa lupa sa pagitan ng dalawa kung gayon ang amplifier ay maglalabas nito.

Isaalang-alang ang pag-kapangyarihan ng mga mahahalagang IC at anumang sensitibo gamit ang isang 100R risistor sa pagitan nila at + V. Isama ang isang disenteng laki (hal. 220uF) na inihalal na capacitor sa gilid ng IC ng risistor. Kung ang IC ay makakakuha ng maraming kapangyarihan pagkatapos ay siguraduhin na ang risistor ay maaaring hawakan ito (pumili ng isang sapat na mataas na wattage at magbigay ng paglubog ng init ng tanso ng PCB kung kinakailangan) at tandaan na magkakaroon ng boltahe na drop sa buong risistor.

Para sa mga disenyo ng batay sa transpormer nais mo ang mga capacifier ng pagwawasto na malapit sa mga pin ng tagapagwawasto hangga't maaari, at nakakonekta sa pamamagitan ng kanilang sariling mga makapal na track dahil sa malalaking mga singil sa pagsingil sa pinakailaw ng naituwid na alon ng kasalanan. Habang ang boltahe ng output ng rectifier ay lumampas sa nabubulok na boltahe ng capacitor, ang ingay ng salpok ay ginawa sa singilin na circuit na maaaring ilipat sa audio circuit kung ibinabahagi nila ang parehong piraso ng tanso sa alinman sa mga linya ng kuryente. Hindi mo mapupuksa ang kasalukuyang pagsingil ng pulso kaya't mas mahusay na panatilihing lokal ang capacitor sa tulay na tagatama upang mabawasan ang mga mataas na kasalukuyang pulso ng enerhiya. Kung ang isang audio amplifier ay malapit sa rectifier pagkatapos ay huwag hanapin ang isang malaking kapasitor sa tabi ng amp upang maiwasan ang capacitor na ito na sanhi ng problemang ito, ngunit kung may kaunting distansya kung gayon ang pagmultahin nito upang bigyan ang amplifier ay sariling capacitor dahil lumutang ito sisingilin mula sa suplay ng kuryente at nagtapos sa pagkakaroon ng isang medyo mataas na impedance dahil sa haba ng tanso.

Hanapin at boltahe regulator na kung saan ay ginagamit ng audio circuitry malapit sa mga rectifier / PSU input at kumonekta sa kanilang sariling mga koneksyon din.

Mga signal

Kung saan posible iwasan ang at palabas ng mga audio signal papunta at mula sa pagtakbo ng IC nang kahanay sa PCB dahil maaari itong maging sanhi ng mga oscillation na kumakain mula sa output pabalik sa input. Tandaan lamang ang 5mV ay maaaring maging sanhi ng maraming hum!

Panatilihing malayo ang mga digital ground planes mula sa audio GND at audio circuitry sa pangkalahatan. Ang Hum ay maaaring ipakilala sa audio lamang mula sa mga track na masyadong malapit sa mga digital na eroplano.

Kapag nakikipag-interfaces sa iba pang kagamitan, kung ang pag-i-power ng ibang ibang board na may kasamang audio circuitry (magbibigay o makakatanggap ng isang audio signal) tiyakin na may 1 point lamang kung saan kumokonekta ang GND sa pagitan ng 2 board at ito ay dapat na nasa koneksyon ng audio analog signal punto.

Para sa mga koneksyon ng signal IO sa iba pang mga aparato / sa labas ng mundo isang magandang idenyong gumamit ng isang 100R risistor sa pagitan ng mga circuit ng GND at sa labas ng mundo na GND para sa lahat (kasama na ang mga digital na bahagi ng circuit) upang ihinto ang paggawa ng mga ground loop.

Mga capacitor

Gamitin ang mga ito saan man nais mong ihiwalay ang mga seksyon mula sa bawat isa. Mga halagang gagamitin: - 220nF ay tipikal, 100nF ay pagmultahin kung nais mong bawasan ang laki / gastos, pinakamahusay na hindi pumunta sa ibaba 100nF.

Huwag gumamit ng mga ceramic capacitor. Ang dahilan dito ay ang mga ceramic capacitor ay magbibigay ng isang piezoelectric effect sa isang senyas ng AC na sanhi ng ingay. Gumamit ng isang Poly ng ilang uri - Ang Polypropylene ay pinakamahusay ngunit may gagawin. Sinasabi din ng mga totoong audio head na huwag gumamit ng mga electrolytic in-line ngunit maraming mga taga-disenyo ang walang isyu - malamang na ito para sa mataas na mga application ng kadalisayan na hindi pangkalahatang karaniwang disenyo ng audio.

Huwag gumamit ng mga tantalum capacitor saanman sa loob ng mga audio signal path (maaaring hindi sumasang-ayon ang ilang mga taga-disenyo ngunit maaari silang maging sanhi ng kakila-kilabot na mga problema)

Ang isang pangkalahatang tinatanggap na kapalit ng polycarbonate ay PPS (Polyphenylene Sulphide).

Ang mataas na kalidad na polycarbonate film at polystyrene film at teflon capacitors at NPO / COG ceramic capacitors ay may napakababang boltahe na coeffficients ng capacitance at samakatuwid ay napakababang pagbaluktot at ang mga resulta ay napakalinaw gamit ang spectrum analyzers pati na rin ang tainga.

Iwasan ang mga high-K ceramic dielectric, mayroon silang isang mataas na boltahe na koepisyent na sa palagay ko ay maaaring humantong sa ilang pagbaluktot kung ginamit sila sa isang yugto ng pagkontrol ng tono.

Paglalagay ng Component

Ang unang hakbang ng anumang disenyo ng PCB ay ang pagpili kung saan ilalagay ang mga bahagi. Ang gawaing ito ay tinatawag na "pagpaplano sa sahig." Maaaring mapagaan ng maingat na paglalagay ng sangkap ang pagruruta ng signal at pagkahati sa lupa. Pinapaliit nito ang pagkuha ng ingay at kinakailangan ang lugar ng board.

Dapat piliin ang pagkakalagay ng sangkap sa loob ng seksyon ng analog. Dapat ilagay ang mga bahagi upang mabawasan ang distansya na naglalakbay ang mga signal ng audio. Hanapin ang audio amplifier na malapit sa headphone jack at loudspeaker hangga't maaari. Ang pagpoposisyon na ito ay mababawasan ang radiation ng EMI mula sa mga amplifier ng Class D speaker, at mababawasan ang pagkamaramdamin ng ingay ng mga signal ng headphone na may mababang amplitude. Ilagay ang mga aparato na nagbibigay ng analog audio na malapit sa amplifier hangga't maaari upang i-minimize ang pickup ng ingay sa mga input ng amplifier. Ang lahat ng mga bakas ng signal ng pag-input ay kikilos bilang mga antena sa mga signal ng RF, ngunit ang pagpapaikli ng mga bakas ay nakakatulong na mabawasan ang kahusayan ng antena para sa mga frequency na karaniwang pinag-aalala.

Hakbang 2: Kailangan Mo …

1. TEA2025B Audio Amplifier IC (ebay.com)

2. 6 pcs 100uF Electrolytic Capacitor (ebay.com)

3. 2 pcs 470uF Electrolytic Capacitor (ebay.com)

4. 2 pcs 0.22uF Capacitor

5. 2 pcs 0.15uF Ceramic Capacitor

6. Dobleng Potensyong Pagkontrol sa Dami (50 - 100K) (ebay.com)

7. 2 pcs 4 ohm 2.5W Speaker

8. MP3 + FM Receiver Module (ebay.com)

9. LED Matrix Sa Driver IC (Adafruit.com)

10. Vero Board at Ilang wires.

11. Arduino UNO (Adafruit.com)

12. DS1307 RTC Module (Adafruit.com)

Hakbang 3: Paggawa ng Amplifier Circuit

Ayon sa nakakabit na circuit diagram solder ng buong bahagi sa PCB. Gumamit ng tumpak na halaga para sa mga capacitor. Mag-ingat tungkol sa polarity ng electrolytic capacitors. Subukang panatilihin ang lahat ng capacitor sa malapit hangga't maaari sa IC upang i-minimize ang ingay. Direktang solder IC nang hindi gumagamit ng IC base. Tiyaking pinuputol mo ang mga bakas sa pagitan ng dalawang panig ng amplifier IC. Ang lahat ng magkasanib na solder ay dapat na perpekto. Ito ay isang circuit ng audio amplifier, kaya maging propesyonal tungkol sa koneksyon ng paghihinang lalo na tungkol sa ground (GND).

Hakbang 4: Pagsubok sa Circuit Sa Speaker

Matapos makumpleto ang lahat ng koneksyon at paghihinang, ikonekta ang dalawang 4 ohm 2.5W speaker sa amplifier circuit. Ikonekta ang isang mapagkukunan ng audio sa circuit at i-power up ito. Kung maayos ang lahat narito ang ingay na walang tunog.

Gumamit ako ng TEA2025B audio amplifier IC para sa pagpapalakas ng audio. Ito ay isang magandang chip ng audio amplifier na nagpapatakbo sa isang malawak na saklaw ng boltahe (3 V hanggang 9 V). Kaya, maaari mo itong subukan sa anumang boltahe sa loob ng saklaw. Gumagamit ako ng 9V adapter at gumagana nang maayos. Maaaring magpatakbo ang IC ng dalawahan o mode ng koneksyon sa tulay. Para sa karagdagang detalye tungkol sa amplifier chip mangyaring suriin ang datasheet.

Hakbang 5: Paghahanda ng Dot Matrix Front Panel

Para sa pagpapakita ng audio signal at pagpapakita ng petsa at oras na itinakda ko ang isang dot matrix display sa harap na bahagi ng kahon ng amplifier. Upang gawin nang maayos ang trabaho Gumamit ako ng rotary tool upang i-cut ang frame ayon sa laki ng matrix. Kung ang iyong display ay walang pinagsamang driver ng driver ay gumamit ng hiwalay. Mas gusto ko ang Bi-color matrix mula sa Adafruit. Matapos ang pagpili ng perpektong display ng matrix ayusin ang display sa base na may mainit na pandikit.

Ikonekta namin ito sa Arduino board mamaya. Ang bi-color display mula sa Adafruit ay gumagamit ng i2c protocol upang makipag-usap sa microcontroller. Kaya, ikonekta namin ang SCL at SDA pin ng driver IC sa Arduino board.

Hakbang 6: Programming Sa Arduino

Ikonekta ang Adafruit Smart Bi-color dot matrix display bilang:

1. Ikonekta ang Arduino 5V pin sa LED matrix + pin.
2. Ikonekta ang Arduino GND pin sa parehong mic amp GND pin at ang LED matrix - pin.
3. Maaari kang gumamit ng isang powerboard ng breadboard, o ang Arduino ay may maraming mga magagamit na mga pin ng GND. Ikonekta ang Arduino analog pin 0 sa audio signal pin.
4. Ikonekta ang Arduino pin SDA at SCL sa matrix backpack D (data) at C (orasan) na mga pin, ayon sa pagkakabanggit.
5. Ang mga naunang Arduino board ay hindi nagsasama ng mga pin ng SDA at SCL - sa halip, gumamit ng mga analog na pin na 4 at 5.
6. I-upload ang nakalakip na programa at subukan na gumagana ito o hindi:

Magsimula sa pamamagitan ng pag-download ng Piccolo repository mula sa Github. Piliin ang pindutang "i-download ang ZIP". Kapag natapos na ito, huwag i-compress ang nagresultang ZIP file sa iyong hard drive. Magkakaroon ng dalawang folder sa loob: Dapat ilipat ang "Piccolo" sa iyong karaniwang folder ng sketchbook ng Arduino. Ang "ffft" ay dapat ilipat sa iyong Arduino "Mga Aklatan" folder (sa loob ng folder ng sketchbook - kung wala ito, lumikha ng isa). Kung hindi ka pamilyar sa pag-install ng mga aklatan ng Arduino, mangyaring sundin ang tutorial na ito. At huwag kailanman mai-install sa folder ng Library na katabi ng application ng Arduino mismo … ang tamang lokasyon ay palaging isang subdirectory ng iyong folder sa bahay! Kung hindi mo pa nai-install ang Adafruit LED Backpack Library (para sa paggamit ng LED matrix), mangyaring mag-download at mag-install na rin. Sa sandaling nakalagay ang mga folder at aklatan, i-restart ang Arduino IDE, at ang sketch na "Piccolo" ay dapat na magagamit mula sa menu ng File-> Sketchbook.

Sa bukas na sketch ng Piccolo, piliin ang iyong Arduino board type at serial port mula sa menu ng Mga Tool. Pagkatapos i-click ang pindutang Mag-upload. Pagkaraan ng ilang sandali, kung maayos ang lahat, makikita mo ang mensaheng "Tapos nang mag-upload." Kung maayos ang lahat makikita mo ang audio spectrum para sa anumang audio input.

Kung ang iyong system ay gumagana nang maayos pagkatapos ay i-upload ang kumpletong.ino sketch na naka-attach sa hakbang para sa pagdaragdag ng binary na orasan gamit ang audio visualization. Para sa anumang input ng audio ang speaker ay magpapakita ng audio spectrum kung hindi man ay ipapakita nito ang oras at petsa.

Hakbang 7: Pag-aayos ng Lahat ng Mga Bagay na Magkasama

Ngayon, ikabit ang amplifier circuit na iyong itinayo sa nakaraang yugto sa kahon na may mainit na pandikit. Sundin ang mga imaheng naka-attach sa hakbang na ito.

Matapos ikonekta ang circuit ng amplifier, ikonekta ang MP3 + FM module ng tatanggap sa kahon. Bago ito ayusin sa pandikit gumawa ng isang pagsubok upang matiyak na gumagana ito. Kung gumagana ito maayos ayusin ito sa pandikit. Ang audio output ng MP3 module ay dapat na konektado sa pag-input ng amplifier circuit.

Hakbang 8: Panloob na Mga Koneksyon at Pangwakas na Produkto

Kung natanggap ang nagsasalita at audio signal ipinapakita nito ang audio spectrum kung hindi man ay nagpapakita ng petsa at oras sa BCD binary format. Kung gusto mo ang pag-program at digital na teknolohiya, sigurado akong gusto mo ng binary. Gusto ko ng binary at binary na orasan. Dati gumawa ako ng isang binary wrist relo at ang format ng oras ay eksaktong kapareho ng dati kong relo. Kaya, para sa paglalarawan tungkol sa format ng oras nagdagdag ako ng nakaraang imahe ng aking relo nang hindi gumagawa ng isa pa.

Salamat.

Pang-apat na Gantimpala sa Circuits Contest 2016

Unang Gantimpala sa Amps at Speaker ng Paligsahan 2016