Этот крошечный аудиоусилитель основан на TPA2005D1 от Texas Instruments. Он может управлять 8-омным динамиком мощностью до 1,4 Вт; он не потрясет стадион, но обеспечит достаточную громкость для ваших аудиопроектов.

Быстрый старт
Подключите аудиовход линейного уровня к разъемам IN + и -.
Подключите динамик к разъемам OUT + и -.
Подключите 2,5 В к 5,5 В к разъему PWR + и -. (Пока ничего не подключайте к контакту S (выключение).)
Отправьте звук на вход, и вы должны услышать его в динамике! Если звук недостаточно громкий , если вы слышите жужжание или хотите добавить регулятор громкости , читайте дальше.

Как это работает
Традиционные аудиоусилители используют мощные транзисторы для умножения аналогового входного сигнала на определенный коэффициент усиления для получения аналогового выходного сигнала. Это дает отличный звук, но транзисторы должны работать в промежуточной области между включенным и выключенным. Транзисторы работают наиболее эффективно, когда они полностью открыты или выключены, и тратят много энергии в виде тепла, когда они работают между ними.

Усилитель класса D кардинально отличается. В любой момент его выходные транзисторы либо полностью открыты, либо полностью выключены, что очень эффективно. Но это означает, что выходной сигнал не является настоящим звуком, это цифровая форма волны, подобная ШИМ, которая в основном включена (VCC) для высоких выходных значений и в основном выключена (GND) для низких выходных значений.

Этот ШИМ-сигнал тактируется на частоте 250 кГц, что намного выше, чем кодируемые звуковые частоты (< 20 кГц). Поскольку динамики представляют собой механические устройства, которые могут реагировать только на звуковые частоты, сигнал ШИМ эффективно фильтруется обратно в исходные звуковые частоты самой катушкой динамика. Все, что вы слышите, это музыка!

Ознакомьтесь с техническим описанием TPA2005D1 , если хотите узнать больше об этом усилителе.

Использование усилителя
Подключите источник входного сигнала к разъемам IN + и -. Поскольку входы дифференциальные, технически не имеет значения, в каком направлении вы их подключаете, но если один из ваших входов заземлен или экранирован, подключите эту линию к клемме -. (См. советы ниже, если у вас проблемы с гудением).

Подключите динамик к разъемам OUT + и -. Если вы используете один динамик, полярность не имеет значения, но если вы будете использовать несколько динамиков, убедитесь, что вы подключаете их все одинаково, чтобы избежать проблем с фазой. Динамик может быть 4 или 8 Ом. Максимальная мощность усилителя 1,4 Вт на 8 Ом. С этим усилителем вы можете управлять динамиками меньшей мощности, но вы должны быть осторожны, чтобы не увеличивать громкость слишком сильно, чтобы не повредить динамик. Вы также можете управлять динамиками мощностью более 1,4 Вт при уменьшенной громкости. В общем, большие динамики будут звучать намного лучше, чем маленькие; нам очень повезло со старыми автомобильными динамиками.

Подключите источник питания к контактам + и -. Источник питания может быть от 2,5 В до 5,5 В и должен иметь силу тока не менее 280 миллиампер, если вам нужна максимальная громкость. Красный светодиод загорается, когда плата включена.

Подайте аудиосигнал на вход, и вы должны услышать его в динамике. Чтобы изменить громкость, либо измените громкость сигнала в его источнике, либо добавьте на плату потенциометр регулировки громкости (инструкции ниже).

Добавление ручки регулировки громкости
При желании на эту плату можно легко добавить потенциометр регулировки громкости 10K. Регулятор громкости позволит вам контролировать громкость, уменьшая входной сигнал со 100% до 0%. Обратите внимание, что это не сделает усилитель громче — если вы хотите это сделать, см . ниже изменение резисторов усиления . Вот как добавить потенциометр регулировки громкости:

Удалите припой с перемычки SJ1. Это небольшая капля припоя внутри белых скобок в правом нижнем углу платы. Самый простой способ сделать это — нанести фитиль припоя на перемычку и нагреть его паяльником. Когда вы закончите, убедитесь, что обе стороны электрически отделены друг от друга.

Теперь подключите потенциометр 10K к трем контактным площадкам в правом нижнем углу платы. На нижней части платы есть шелкография, показывающая правильные соединения. Вы можете припаять подстроечный резистор с шагом контактов 0,1 дюйма (например, COM-09806 ) непосредственно к плате или использовать провода для подключения платы к большему потенциометру в шасси и т. д.

Примечание. Потенциометры бывают двух видов: «линейный конус» и «аудио (или логарифмический) конус». Потенциометры с конусностью звука имеют логарифмическое смещение, что дает более естественное ощущение в приложениях для управления громкостью звука, подобных этому, но линейный конус также будет работать нормально.

Как использовать булавку выключения
Вход SDN* можно использовать для выключения усилителя для экономии энергии, когда он не используется. Когда SDN* отключен или подключен к высокому логическому сигналу (> 2 В), усилитель будет работать нормально. Когда вывод SDN* подключен к земле или низкому логическому сигналу (< 0,8 В), усилитель и светодиод выключаются. Вы можете использовать эту функцию для экономии энергии в проектах с батарейным питанием.

Замена резисторов усиления
Микросхема усилителя использует два постоянных резистора для установки коэффициента усиления, определяющего степень усиления входного сигнала. На этой плате мы используем резисторы 150K, как рекомендовано в техническом описании, для коэффициента усиления 2. Если вы хотите, чтобы выходной сигнал был громче, вы можете установить резисторы меньшего размера.

Уравнение усиления для этого усилителя 2*(150К/Р). Таким образом, если вы используете резисторы на 100 кОм, коэффициент усиления будет равен 3, для резисторов на 50 кОм коэффициент усиления будет равен 6 и т. д. В техническом описании указано, что наименьшее значение, которое вы должны использовать, составляет 15 кОм для усиления 20, но мы снизили до 3 кОм ( прирост = 100) с удовлетворительными результатами.

На плате усилителя есть две позиции для добавления собственных сквозных резисторов. Они находятся внутри белых прямоугольников в верхней части доски. Вам не нужно удалять существующие резисторы для поверхностного монтажа, просто поместите резисторы для сквозного монтажа поверх них. (Если оставить резисторы SMD параллельно с новыми резисторами, общее сопротивление резисторов немного уменьшится, но, как правило, это не проблема).

Для достижения наилучших результатов два резистора усиления должны быть как можно ближе согласованы друг с другом. Если у вас есть пакет одинаковых резисторов, вы можете измерить их все мультиметром и выбрать два с самым близким сопротивлением.

Советы
Выход усилителя предназначен только для подключения к чему-либо с катушкой (динамику или магнитному преобразователю). Поскольку выходной сигнал не является настоящим аналоговым сигналом, вы не должны использовать эту плату в качестве предусилителя и т. д.

Дифференциальные входы этой платы безопасны для прямого подключения к аудиосигналам с плавающим заземлением, таким как MP3 Shield и MP3 Trigger.

Если ваш источник звука и усилитель имеют разные источники питания переменного тока (например, звук поступает с настольного компьютера), вы можете услышать громкий шум на выходе. Чтобы исправить это, подключите перемычку между – стороной аудиовхода и заземлением источника питания (PWR – разъем).

Поскольку усилитель выдает ШИМ-подобный сигнал частотой 250 кГц, он потенциально может излучать помехи на близлежащие чувствительные схемы. По этой причине провода между усилителем и динамиком должны быть как можно короче.