Pam8403 bluetooth схема подключения при настройке
Обновлено: 05.07.2024
Привет, датагорцы и гости нашего города!
Предлагаю вашему вниманию статью о переделке потерявшей актуальность магнитолы в некую вариацию популярных сейчас bluetooth-колонок.
Содержание / Contents
↑ Выработка концепции
Стояла задача сделать простой, переносной, экономичный и в тоже время достаточно громкий проигрыватель МР3-файлов. Основное применение ему — неэлектрифицированный дачный участок, где проводят бОльшую часть времени мои родители. На даче есть радиоприемник, но ловит только пару-тройку радиостанций.
Первое дело — корпус. Решено было приобрести старенькую магнитолу на блошином рынке. Выбор пал на кассетную магнитолу «Sony CFS-200L» за 100 рублей. После пробного запуска дома вся начинка аппарата была изъята без жалости, а корпус промыт щеткой в мыльном растворе.
Теперь нужно наделить аппарат более современной начинкой, оживить его.
Трансформатор в корпусе оказался рабочим, потому было решено делать питание и от сети. Сонька имела два регулятора — громкости и тембра. Решено было сохранить эти два регулятора.
Особое внимание усилителю мощности. Он должен быть энергоэффективным, достаточно мощным и не требовать высоковольтного или двухполярного питания. Главный функциональный блок (мультимедиа-панелька) у меня имеет питание 5V, это задаёт уровень питания всего аппарата.
Выбор пал на так называемый «цифровой» усилитель мощности (D-class) на базе микросхемы PAM8403. Она отлично подходит под требования. Минимальное напряжение питания +2,5V, минимум навесных деталей, собранный усилитель не нуждается в настройке, не имеет проблем с охлаждением.
Схема будущего проигрывателя начала приобретать очертания: функциональный МР3-узел работает в паре с «цифровым» усилителем мощности РАМ8403. Осталось подумать над секцией тембра.
↑ Регулятор тембра
Была выбрана схема регулировки тембра, часто используемая в графических эквалайзерах. В моем случае достаточно использовать простой фильтр в области ВЧ частот. Регулятор тембра собран на ОУ ОР1 типа HA17358 (LM358, LM258), см. рис. 2.
Регулирующий потенциометр включен между инвертирующим и неинвертирующим входом. ОУ включен по схеме повторителя. Между средним выводом регулирующего потенциометра и массой включена RC-цепь R7+C5 с точкой перегиба в области 7-12 кГц. Когда движок резистора находится в среднем положении (в области так называемого «виртуального нуля»), цепочка не оказывает никакого влияния на тембр.
В некоторых конструкциях эквалайзеров применялись резисторы с дополнительным отводом от середины, который замыкался на массу. Тогда «виртуальный ноль» превращался в реальный.
Как только мы начинаем перемещать движок резистора, скажем, ближе к инвертирующему входу, мы получаем неинвертирующий усилитель, коэффициент усиления которого в крайнем положении движка определяется отношением R9 (R10) и R7 (R8). А поскольку в цепочку усиления включен конденсатор, то происходит подъем усиления на вполне определенных частотах, определяемых номиналами R7+C5 и R8+C6.
Перемещение движка потенциометра в противоположную сторону вызывает обратный эффект — «подавление ВЧ».
↑ Уточнение схемы, выбор компонентов
Схема мало «чувствительна» к применяемым элементам. Так, например, P1 (P2) могут быть от 20 кОм до 100 кОм. R5, R9 (R6, R10) должны быть одинаковых номиналов. Исходя из них выбираются цепочки R7+C5 (R8+C6).
Элементы R1, R2, R3, R4, C2 обеспечивают работу операционного усилителя по постоянному току в условиях однополярного питания и обеспечивают на входах и выходах ОУ половину питающего напряжения. Именно поэтому необходимо на входе и выходе ОУ применять разделительные конденсаторы С1, С2, С11, С12.
В схему темброблока были введены элементы Т-образной связи, позволяющие получить коэффициент передачи устройства больше единицы. Для этого в схеме и на плате присутствуют места под R11, R12, C9 (R13, R14, C10). На практике, оказалось, что нужды в них нет. Панелька и усилитель хорошо согласуются по входам/выходам. Потому эти элементы просто не впаивались, а R11 и R13 заменены перемычками.
Более того, усиление модуля оказалось избыточным, и с целью его уменьшения на схеме установлены R15 (R16), которые вместе с регуляторами громкости P3 (P4) образуют делители напряжения. Кроме того, предусмотрено использование этих резисторов в качестве элементов RC-фильтров, тогда необходимо установить С13 и С14 с номиналами порядка 330 пФ.
Резисторы R17 (R19) призваны приблизить характеристику регуляторов громкости к показательной, в случае применения потернциометров с линейной характеристикой.
R18+C15 (R20+C16) — обычные RC-фильтры, защищающие вход УМ от высокочастотных помех.
Питается схема от трансформаторного блока питания и обычного линейного стабилизатора, собранного на микросхеме 7805, обеспечивающего стабильное напряжение +5V при токе до 1,5 А. На фланце микросхемы стабилизатора закреплен небольшой радиатор — полоска аллюминия площадью 20-30 см².
В цепи питания, используются развязывающие LC-фильтры, для снижения взаимопроникновения помех мультимедиа-панели и усилителя мощности. Каждая электролитическая емкость в цепи питания зашунтирована керамическим конденсатором. Так же шунтирующие керамические конденсаторы установлены непосредственно у самой микросхемы УМ по питанию.
В диодном мосте БП установлены диоды Шоттки типа 1N5819 с прямым выпрямленным током в 1 А. Их применение обусловлено меньшим падением напряжения на переходе (около 0,3 V, вместо 0,5 V у кремниевых).
Подключение внешних источников питания до диодного моста расширяет их допустимый тип. Можно использовать источники питания как с переменным так и с постоянным током, а также не бояться переполюсовки. Это очень ценно в «походных» условиях, в которых планируется эксплуатация проигрывателя. Внешний источник питания должен быть с напряжением не ниже 7-9 Вольт.
В блоке тембров используется ОУ типа HA17358 (LM358, LM258). Его особенностью является устойчивая работа при снижении питающего напряжения до 2,5 V.
Типичная для сдвоенных ОУ разводка выводов позволяет использовать множество доступных ОУ в корпусе DIP-8: TL072, TL082, ВА4558, ВА4560, NJM4580, МС34072 и т. п. Следует учитывать, что большинство из них имеют нижнюю границу питания 5V.
Остальные компоненты — резисторы, катушки и конденсаторы выбирались из многолетних закромов. Выбирал просто то, что меньше размером.
↑ Пламенный мотор проекта — МР3 модуль
Собственно, вокруг него всё и вертелось. Модуль приобретён в готовом виде и готов к работе сразу. Всё необходимое китайцы заботливо поставляют в комплекте: модуль, два разъема с проводами для подключения питания и стереосигнала, и заглушки для винтов на передней панели.
Разумеется, все провода пришлось удлинить, а сигнальные провода ещё и заэкранировать.
Большинство модулей идут в расчете на подключение к 12-вольтовому питанию. Однако, при покупке можно выбрать 5-вольтовые модули. Отличие в том, что 12-вольтовый имеет на борту линейный стабилизатор напряжения типа 78M05 в smd исполнении. Из любого 12-вольтового модуля можно сделать 5-вольтовый путем постановки перемычки между входом и выходом стабилизатора.
Рис 4. Установленная перемычка на месте стабилизатора
Я решил перед установкой перемычки выпаять микросхему. Сделать это было несложно.
Когда работы над модулем закончились и я подал питание, он молчал, как убитый. Модуль точно рабочий, я ведь его проверял! Вооружившись лупой и собрав терпение в кулак, я произвёл осмотр, который выявил, что пока я с одной стороны платы выпаивал стабилизатор, с другой стороны прогрелся и совсем отпаялся мелкий резистор. Отвалившись, он благополучно потерялся.
Нет ни схемы, ни второго такого же модуля, что бы посмотреть номинал. Что делать? Полное молчание модуля дало мне основание подозревать, что это должна быть либо перемычка, либо резистор малого номинала. Что же, пробую поставить перемычку. Ура, заработало!
↑ Воплощение в жизнь
Сложность в создании платы была одна: необходимо было создать и «имплантировать» новую на месте штатной, магнитольной. Потому со старой платы были сняты размеры отверстий, осей регуляторов, и других особенностей. Затем в программе «Sprint Layout» была создана модель старой платы, и по маркерам размещены новые элементы. В создании новой платы особое внимание уделялось разводке земли с тем расчетом, чтобы на все основные узлы схемы шла своя шина земли.
Фактически были разведены две платы: одна с блоком питания и усилителем мощности, вторая — с регуляторами и темброблоком.
Сделано это было потому, что это был мой первый опыт работы с «цифровой» микросхемой УМ, и как она себя поведет в дальнейшем мне было неведомо. Такая модульная конструкция позволяла без лишних хлопот изъять плату УМЗЧ и установить на её место другую, с «классическим» усилителем мощности, например на TDA7052 или КА2209.
Выходы с микросхемы РАМ8403 были разведены с фильтрами, как оказалось, излишними.
На плате предусмотрено место установки светодиода индикатора питания, который попадает в штатное отверстие на корпусе.
↑ Первый запуск конструкции
Запуск оказался неудачным. Музыка шла с искажениями, причём странными: усилитель как бы реагировал на уровень сигнала и «переключался» на искажения, как только сигнал превышал одному ему известный уровень.
Начались пляски с бубном. Неожиданно выяснилось, что причиной было включение параллельно динамическим головкам пьезокерамических излучателей, применённых SONY в качестве ВЧ-динамиков. Разумеется, на это я обратил внимание в самый последний момент. Изъятие их из схемы восстановило работоспособность ожидаемым образом, но подвигло на эксперименты.
Некоторое время я занимался исследованием выходных фильтров на звук. Оказалось, влияют и довольно существенно. В том виде, которые я и впаял, ориентируясь на аналогичные схемы, они влияли на звук в области ВЧ. Их изъятие привело звучание к нормальному, но дало повод задуматься. В любом случае, без фильтров, прямо на динамик, подобные усилители играют очень даже неплохо. А главное, громко и без нагрева корпуса микросхемы. За час работы с выходной мощностью ок. 1,5 W на канал нагрелся только радиатор линейного стабилизатора, по ощущениям не более 40 градусов.
Далее я занялся согласованием уровней сигнала. Поскольку микросхема обеспечивает мощность выше, чем могут себе позволить штатные динамики, пришлось подбором резисторов R15 (R16) привести уровень громкости к приемлемым значениям. Вместо них можно установить переменные резисторы, но я считаю регулирующие элементы одной из уязвимостей схем, и потому по возможности всегда обхожусь без них.
Были ещё проблемы с потенциометрами. Совершенно новые, они неожиданно стали хрипеть и отказывались нормально регулировать. Пришлось их выпаять, разобрать, опрессовать заклепки выводов на «подковках», промыть спиртом. После сборки неисправности больше не повторялись.
↑ Полная сборка плейера
По окончании отладки электрической части, начал всё устанавливать в корпус. Платы ожидаемо встали в отведённое место, «как родные». Похвалил себя за то, что обмерил штатные платы и перенес маркеры на новую.Так же положительным оказалось и то, что все соединения на плате рассчитаны на использование современных разъемов. Сборка аппарата напоминала сборку детского конструктора. Кроме того, разъёмы это большой плюс при отладке, когда платы приходится извлекать из мест установки и снова туда их ставить.
К сожалению, места для установки мультимедиа-панели на корпусе магнитолы не нашлось. Либо короткие поверхности, либо имеют скругления. Установка сверху будет затруднять обзор и работу с ИК-пультом.
В итоге решил снять пластиковую шкалу приёмника на лицевой поверхности, установить переходную пластину, а на ней уже монтировать саму панельку.
Пластину пришлось выбрать достаточно толстую, около 5 мм, для того чтобы гарантированно обеспечить зазор модуля и ЛПМ магнитофона. Его, конечно, можно было бы выбросить, но:
— он удерживает карман кассетоприёмника,
— решает проблему с отверстиями под клавишную станцию, которые в противном случае чем-то нужно закрывать.
↑ Тонкомпенсация
В догонку предлагаю вариант простенькой тонкомпенсации, включаемой между входом и выходом регулятора громкости.Тонкомпенсация слегка «смягчает» и повышает разборчивость звучания при средних и малых значениях громкости.
↑ Файлы
↑ Заключение
Конструкция получилась простая, экономичная, не требующая сложных регулировок. Громкости для поставленных целей хватает. На максимальной громкости звучание не радует, что вполне ожидаемо. Мелкие штатные динамики магнитолы характеристиками не блещут, да ещё имеют нетипичное сопротивлением 3,2 Ом. Можно попробовать заменить, но найти такие, что бы были лучше и встали бы без переделки, думаю, не получится — уж очень замысловато выгнуты проушины крепления.
Так что пусть будет как есть.
Включение магнитолы в сеть сопровождается громким хлопком. Можно сделать задержку подключения громкоговорителей, но, как говорится, аппарат не того уровня.
На максимальной громкости (и только на паузе) слышны шумы и свисты с МР3-модуля. В Сети прочитал о плохой разводке земли самого модуля. Мои пробы подключать землю к устройству разными способами подтвердили это: при различных вариантах подключения помеха усиливалась или уменьшалась. К сожалению, устранить помеху полностью не получилось, но довести до приемлемых значений — да.
На этом всё. Буду рад, если кому-то пригодится мой опыт.
Успехов!
Здравствуйте. Обзор полезной платки для сборки активных акустических колонок. А также сборка такой колонки с минимумом труда, опыта и знаний
Схема.
Характеристики:
Диапазон напряжения питания. DC + 2,5-6,4В
Максимальная выходная мощность:
4Ом, + 5В Кг=10% . 3,2Вт
8Ом, + 5В Кг=10% . 1,8Вт
4Ом, + 5В Кг=1% . 2,5Вт
8Ом, + 5В Кг=1% . 1,4Вт
Коэффициент усиления. 24 дБ
Частотная характеристика . 20-20000 Гц
Отношение сигнал/шум…. > 80дБ
Динамический диапазон. > 90дБ
Коэффициент гармоник + шум (THD+N)
(При напряжении питания + 5/3,6 В, синусоида 1 кГц, 4/8 Ом)
THD+N 1,0 / 0,5W . 0,15%
THD+N 1,0 / 0,5W. 0,11%
Встроенная защита от перегрева +120 °С;
Размеры платы 30ммх20 ммх 15 мм
Вес 8,25 г
.
Даташит
Плата PAM8403 представляет из себя высококачественный, высокоэффективный двухканальный усилитель мощности класса D. Усилитель построен на микросхеме PAM8403 производства Power Analog Microelectronics. Для питания усилителя можно использовать однополярный источник питания постоянного тока 2,5 — 6,4 в
Фото платки крупным планом. Куда что паять все подписано. Инструкции и схемы не требуется.
Флюс на смыт, мелочь, а не приятно.
Сделаю на основе сабжа активную стерео колонку. Для этого буду использовать пищевой контейнер. Чем он хорош. Корыто у него жесткое, что даст акустическое оформление с минимумом призвуков. А крышка мягкая, что позволяет ее легко резать и сверлить.
Корыто я решил на портить дырками, мало ли что, может на рыбалке придется срочно рыбу засолить или как говорил один из комментаторов- доширак запарить, а подходящей посуды под рукой не окажется… Все детали решил разместить на крышке.
Кроме самого усилителя потребуются: модуль зарядки, аудио гнездо 3,5 мм, держатель аккумулятора 18650 и сам аккумулятор, громкоговорители, винтики и гаечки. Да и поворотная рукоятка тоже
Для начала размечаю карандашом.
И начинаю резать канцелярским ножом отверстия под динамики. Резать надо осторожно, по миллиметру. Крышка хоть и сделана из мягкого материала, но подвержена к раскалыванию.
Устанавливаю громкоговорители. Сверлю отверстия под сабж, аудио гнездо 3,5 мм, держатель элемента 18650.
Устанавливаю держатель аккумулятора с приклеенным зарядным модулем.
И все остальные устройства. Винты и гайки от детского «железного» конструктора. Ради них и покупался. Халява то закончилась, сейчас все на защелках. Элементу 18650, кстати, больше 15 лет
Захлопываю крышку на корыте. Колонка готова.
При наличии всех деталей сборка не сложнее, чем из готового конструктора. Да, кстати регулятор громкости имеет режим выключения питания, так что не надо заморачиваться покупкой тумблера или иного выключателя…
Можно подключить блютуз ресивер и получится новомодная блютуз колонка.
Диффузор на одном динамике помят, но это влияет на качество звука.
Звучит колонка вполне достойно. Имеется верхний бас, хорошо отрабатывается середина, высокие частоты тоже есть, но не кристальные. При избыточной громкости естественно появляются искажения. Звук можно улучшить заполнив объем ватой. Можно врезать фазоинвертор или пассивный излучатель, но это уже в других конструкциях.
История вот в чем. Есть у меня некоторое количество модулей усилителей класса D на базе микросхем PAM8403. Это, наверное, самая популярная и дешевая микросхема усилителей, которая применяется в море DIY самоделок. Но звучит она, мягко говоря, так себе. Тем не менее, у меня есть предложение, как сделать её лучше.
Причиной этих мыслей стало применение такой микросхемы в качестве колонки, которая подключена к моему компу и я слушаю через неё музычку. Городить что-то сложнее нет желания, но страдать от звука тоже не хочется. С предисловием закончили, переходим к практике.
Для начала, давайте подключим к усилителю динамик 8 Ом 1 Вт и посмотрим на сигнал на выходе. Тут важно помнить, что микросхема имеет мостовую схему выхода, поэтому нельзя соединять минус выхода и землю. Все измерения я проводил на реальном динамике, а не на резистивной нагрузке.
Вы видите синус 1 кГц? Вот и я не вижу, а он есть. Понятное дело, что это D класс и "китайцы", в силу удешевления и простоты, не стали заморачиваться с выходными фильтрами, чтобы подавлять ВЧ импульсы, и просто написали в описании микросхемы:
The new filterless architecture allows the device to drive the speaker directly, requiring no low-pass output filters, thus saving system cost and PCB area.
Оно-то как бы работает, но что-то из ушей вытекает все-таки. Собственно, предлагаемая мной доработка представляет собой LC фильтр по следующей топологии. Я использую только один канал, если вы хотите такое для стерео, то надо собрать два таких фильтра.
Берем две индуктивности и пару конденсаторов. Значение индуктивности должно быть от 10 до 50 мкГн, конденсаторы должны быть от 0.22 до 1 мкФ. В моем случае я раздобыл пару колец T94-2 и намотал на них около 47 витков проводом от витой пары, что должно было дать примерно 20 мкГн, конденсаторы по 0.47 мкФ. Как-то так это выглядит.
А теперь немного измерений. Сначала спектр с шагом 1 кГц и 10 кГц при выключенном входном сигнале. Шаг по амплитуде (вертикали) 20 дБ.
А теперь синус в 1 кГц. Шаг по частоте и амплитуде аналогичен предыдущим картинкам.
Фильтр уменьшает уровень шума на 20 дБ.
Теперь подаем немного шума, дабы примерно понять АЧХ получившегося фильтра. Здесь шаг по частоте 5 кГц, по амплитуде по прежнему 20 дБ.
Получился спад примерно на 23 кГц, что меня вполне устраивает. Хотя, тут, безусловно, существует влияние цепей аудиовыхода компьютера. Ну и помните мнимый синус в 1 кГц? Теперь он выглядит так.
Теперь мой мозг не вытекает от высокочастотного шума из колонки. При питании от USB советую добавить еще по питанию LC фильтр. Но не переборщите с емкостью конденсатора, иначе чего-нибудь да сгорит. И еще совет. Подавайте звук на усилитель через переменный резистор. Лучше держать громкость на компьютере на высоком уровне и регулировать её резистором. Таким образом вы увеличите соотношение сигнал-шум и уменьшите цифровой шум, который в любом случае будет проникать в сигнал. У меня получилась следующая схема подключения.
Надеюсь, статья будет кому-нибудь полезна. Крепкого всем здоровья. И слушайте музыку, а не усилители.
Итак, сегодня у нас в обзоре - плата усилителя мощности звуковой частоты (УМЗЧ) класса D с регулировкой громкости. Получена она, естественно, из Китая; а ещё точнее - с небезызвестного Алиэкпресс (ссылка). Цена - ок. $0.7 (меньше доллара!).
Иногда для краткости в Интернете применяется краткое название таких устройств "усилитель звука", что физически не совсем верно, но всем читателям понятно. :)
В обзоре будут приведены технические характеристики стерео-усилителя D- класса PAM8403 , кратко приведена общая теория усилителей D- класса, показаны осциллограммы работы усилителя и сделаны полезные выводы.
Все осциллограммы сфотографированы с экрана аналогового осциллографа с электронно-лучевой трубкой (он не имеет фиксированной частоты кадров и позволяет лучше отследить динамику процессов, чем цифровой осциллограф).
Усилитель PAM8403 - технические характеристики:
Примечание:
* RMS (Rated Maximum Sinusoidal) - Максимальная (предельная) синусоидальная мощность - мощность, при которой усилитель или колонка может работать в течение одного часа без физического повреждения. Обычно именно она указывается как номинальная "приличными" производителями (а не пиковая - PMPO).
Полностью все характеристики и типовая схема включения PAM8403 указаны в техническом описании ( datasheet) PAM8403 (PDF, 190 Kb). Кстати, в микросхемах усилителей серии PAM выходная мощность закодирована последними двумя цифрами в наименовании; в данном случае 03, т.е. 3 Ватта.
Из технических особенностей микросхемы надо отметить, что она предназначена для использования в схемах без выходного фильтра. Хотя на самом деле фильтр там всё равно "незримо присутствует" в виде собственной индуктивности подключаемых динамиков.
Рекомендуемое производителем напряжение питания - 5 Вольт. Оно как нельзя лучше совпадает с напряжением большинства зарядных устройств для "мобилок", планшетов и электронных книг.
Цена на момент составления обзора - около 45 российских рублей ($0.6) с бесплатной доставкой, т.е почти ничего не стоит. :)
Теория усилителей мощности звуковой частоты (УМЗЧ) D-класса (на примере PAM8403 )
Идея создания усилителей D-класса родилась очень давно, но до массовой практической реализации элементная база и технологии производства микросхем "доросли" только в нашем веке.
Её смысл состоит том, что самый энергетически выгодный режим работы транзисторов - ключевой (транзистор либо включен, либо выключен). Именно так работают современные блоки питания, например, в компьютерах.
КПД такого режима может составлять до 90%, что позволяет упростить систему охлаждения усилителя и даже совсем отказаться от неё.
Аналоговый сигнал в усилителях D- класса формируется при этом при помощи ШИМ (широтно-импульсной модуляции), постоянная составляющая которой и представляет собой полезный сигнал, отправляемый на динамики.
Практически все усилители D- класса работают по мостовой схеме включения нагрузки, так как при этом одновременно и упрощается схема формирования выходного сигнала, и увеличивается мощность, отдаваемая в нагрузку.
Посмотрим, как это происходит в тестируемом усилителе PAM8403 .
При отсутствии сигнала оба плеча выходного каскада (положительное и отрицательное) выдают в нагрузку синхронные прямоугольные импульсы (фото с экрана двухлучевого осциллографа):
Здесь заметим, что, при отсутствии сигнала, благодаря синхронности импульсов, разница потенциалов между зажимами нагрузки равна нулю, и, соответственно, ток через нагрузку не течёт.
При подаче сигнала синхронность положительных и отрицательных полуволн нарушается: одни начинают удлиняться, а другие - укорачиваться:
В результате между зажимами на нагрузке возникает разность потенциалов, отличная от нуля, и через нагрузку идёт ток.
Теперь от теории немного отвлечемся к практике: эти осциллограммы (снятые с тестируемого усилителя)показали, что реальная частота ШИМ-а в нашем усилителе составляет не 260, а 500 КГц. Возможно, это связано с тем, что на тест попала модификация микросхемы с наименованием PAM8403A.
Теперь - ещё больше углубимся в практику и обратимся к внешнему виду тестируемого усилителя.
Внешний вид и конструкция усилителя D-класса на микросхеме PAM8403
Усилитель пришел на почту в пакете и просто был брошен в почтовый ящик без всяких извещений:
Внутри оказалась плата усилителя, шайба и гайка для его закрепления на стенке того устройства, в котором усилитель должен работать:
Никакой документации в комплекте не было, да она и не нужна: на плате всё расписано, что куда подключать.
Ручки для регулятора громкости в комплекте нет. О ней надо позаботиться отдельно (или снять с какого либо неиспользуемого устройства).
Как уже упоминалось, на плате оказалась микросхема не PAM8403 , а PAM8403A . Впрочем, вряд ли между ними есть какие-то серьёзные отличия, кроме частоты ШИМ-а (больше - лучше).
Схема платы усилителя с высокой точностью соответствует рекомендуемой типовой схеме включения в о писании ( datasheet ) микросхемы PAM8403 ( см. ссылку выше). Самое главное - не забыт электролитический конденсатор по питанию на 470 мкФ.
Из отличий надо отметить самую крупную деталь на плате - регулятор громкости, совмещённый с выключателем питания. Регулятор "тупо и в лоб" установлен во входной цепи усилителя и подключен прямо к контактам входов правого и левого каналов. В принципе, для таких недорогих изделий иного не дано.
Номинал регулятора громкости - 50 кОм.
Выключение усилителя выключателем на самой плате - не лучший вариант, поскольку блок питания останется подключенным к сети и будет продолжать работать "вхолостую". Лучше выключать устройство, выключая (вытаскивая из розетки) сам блок питания.
Обратная сторона платы почти полностью занята слоем металлизации, соединённым с "землёй" питания, что очень грамотно и мило со стороны производителя:
В заключение осмотра надо сказать, что установка и пайка деталей на плате выполнена аккуратно, а контакты для внешних соединений удобны для пайки.
Испытания усилителя мощности звуковой частоты D-класса на микросхеме PAM8403
Перво-наперво было замерено потребление усилителя без подачи сигнала с установленным в "ноль" регулятором громкости.
Ток потребления холостого хода составил 21.2 мА без подключения нагрузки и 21.6 мА при подключении нагрузки на оба канала. В качестве нагрузки использовались древнесоветские динамики 4ГД-8Е с номинальным сопротивлением 4 Ом.
То, что при подключении нагрузки потребляемый ток изменился незначительно, свидетельствует о хорошем балансе нуля на выходе усилителя.
Далее - серия последовательных экспериментов с подачей синусоидального сигнала и постепенным увеличением мощности.
Выходной сигнал снимался с одного из плеч усилителя и для восстановления истинной формы сигнала пропускался через RC- фильтр (иначе бы осциллограф показал только прямоугольные импульсы, как на приведённых выше осциллограммах).
При уровнях сигнала на выходе примерно до 70% по напряжению (50% по мощности) от максимума на выходе наблюдаем практически идеальный синус:
При дальнейшем увеличении уровня сигнала "гламур" начинает портиться: верх начинает "заостряться", а низ - "затупляться". Но, на самом деле, в этом ничего страшного ещё нет: на противоположном плече есть такие же искажения, но с противоположным знаком, благодаря чему эти искажения частично взаимокомпенсируются:
При дальнейшем нарастании сигнала искажения становятся "угловатыми", что рождает большие нелинейные искажения с широким спектром гармоник:
Но и это еще не предел. При дальнейшем увеличении уровня сигнала искажения становятся всё краше и краше:
И, наконец, заканчивается всё картинкой с классическими искажениями типа "отсечка", что уже вполне законно и ожидаемо:
Теперь - коротко о других свойствах усилителя.
Нагрев усилителя даже на максимальной мощности - приемлемый. Измерить температуру такой миниатюрной микросхемы - сложно; но, судя по тому, что мой палец эту температуру "терпел", она была не выше 60 градусов. Теплоотвод не требуется.
Шум у усилителя - присутствует. При нулевом сигнале и регуляторе громкости в минимальном положении из динамиков был слышен небольшой шум. В этом - ещё одно отличие этого усилителя от высококлассных систем, в которых при нулевой громкости в колонках наблюдается просто "гробовая тишина".
Тем не менее, шум не настолько велик, чтобы мешать прослушиванию музыки. При включении реального сигнала шум полностью скрывался сигналом и заметен не был.
Коэффициент усиления, заявленный производителем (24 дБ = 16 раз), подтвердился.
Окончательный диагноз усилителя мощности звуковой частоты D-класса на микросхеме PAM8403
Протестированный усилитель не в полной мере оправдал ожидания, но это не значит, что он ни на что не годен.
Перечислим конкретно его достоинства и недостатки.
- малое потребление в состоянии покоя;
- высокий КПД, умеренный нагрев, возможность работы без теплоотвода;
- возможность работы с низковольтными источниками питания, включая односекционные литий-ионные аккумуляторы;
- возможность питания от широко распространённых зарядных устройств для мобильных телефонов;
- наличие регулятора громкости;
- грамотная разводка платы, наличие электролита по питанию;
- удобство пайки и монтажа в какой-либо конструкции;
- очень малые габариты всей платы в сборе;
- очень низкая цена.
- высокий уровень искажений при приближении к максимальной выходной мощности (малые искажения только до половины от максимальной мощности);
- заметность шумов в паузах сигнала.
- радиолюбительские конструкции с небольшой мощностью выходного звукового сигнала (в том числе - с автономным питанием);
- ремонт маломощных активных колонок (следим за соблюдением величины напряжения питания!);
- переделка пассивных колонок в активные.
- обращать внимание на качество используемого источника питания. При возможности, желательно выбрать источник питания с минимальными пульсациями под нагрузкой, так как в большинстве усилителей класса D они автоматически переходят в интермодуляционные помехи - не самые "страшные", но всё равно ухудшающие качество звука;
- использовать блок питания с максимально-допустимым током не менее 2 А, т.к. он должен быть рассчитан на максимальное мгновенное потребление по двум каналам одновременно.
Другие рекомендации перечислены в техническом описании ( datasheet ) микросхемы PAM8403 (рекомендуется к ознакомлению).
Интересный факт. Первоначально микросхема PAM8403 была разработана в 2008 году и выпускалась компанией Power Analog Microelectronics, Inc . В настоящее время эта компания приобретена компанией Diodes Incorporated , которая и продолжает выпускать эту микросхему. Информацию о микросхеме усилителя мощности PAM8403 можно найти на официальном сайте компании Diodes Incorporated .
Где купить: конечно же, на AliExpress.
Обзоры других усилителей класса D - здесь.
Обзоры усилителей класса AB - здесь.
Весь раздел "Сделай сам! ( DIY) " - здесь.
Искренне Ваш,
Доктор
22 сентября 2019 г.
Последнее обновление страницы - 15.03.2021.
Читайте также: