Как было заявлено в задачах, устройство должно иметь собственное звукоковоспроизводящее устройство. Аудио-выход микрокомпьютера является линейным и еле "раскачивает" наушники плейера - встроенный в корпус динамик ему не "потянуть". Поэтому, к устройству нужно подключать активные колонки или сконструировать усилитель мощности (УМЗЧ) для встроенного в корпус динамика. На Этапе 2 линейный выход был выведен на боковую стенку корпуса для подключения внешних активных колонок, а на этом этапе автор описывает вариант конструкции собственного звукового тракта.

Особенности конструкции, с которыми столкнулся автор:

  • Усилитель должен работать при низком напряжении питания - 5 вольт и выдавать на динамик мощность до 1…2 ватт.
  • Для упрощения конструкции, выбран моно-режим воспроизведения на встроенный динамик. Для стерео-варианта, пришлось бы создавать колонку по внешнему виду похожую на корпус имеющегося громкоговорителя. Если использовать внешние активные акустические системы, нужно обеспечить минимальное проникновение сигналов каналов между собой, чтобы не уменьшать стереоэффект. Поэтому сумматор сигналов для встроенного усилителя должен быть высокоомным, а для компенсации потерь сигнала нужно его усилить после суммирования.
АЧХ звукового давления динамика 5ГДШ-1 (3ГД-38Е)
  • В процессе тестов, автор столкнулся с проблемой акустического оформления: динамик хоть и воспроизводил частоты в районе своей резонансной частоты 80Гц (см [2], стр. 154), однако их не слышно в данном корпусе - сам корпус имеет другую, более высокую резонансную частоту. При прослушивании качественных записей, появилось "бубнение". Пришлось разрабатывать фильтр верхних частот (ФВЧ) с частотой среза порядка 100Гц, чтобы уменьшить влияние резонанса динамика и тем самым уменьшить это бубнение. Упрощённая методика расчёта была взята из ([1], стр 71). Для повышения качества воспроизведения на встроенный динамик, автор пробовал различные регуляторы тембра, но, как оказалось, ФВЧ - это оптимальный и простой вариант решения проблемы.

Схема устройства со смонтированным усилителем

Схема УМЗЧ и его подключение. (Нажмите для увеличения)

В формате PDF: Схема УМЗЧ и его подключение. Этап 3. (190 Кбайт)

  • R2, R3, R4 - сумматор;
  • VT1 - усилитель напряжения. Нужен для повышения уровня сигнала и согласования с ФВЧ. Усилитель меняет фазу входного сигнала на 180 градусов, поэтому совместное использование внешних акустических систем и внутренного динамика скажется на качестве воспроизведения;
  • C5 и R9 - ФВЧ первого порядка с частотой среда около 100Гц;
  • DA1 - усилитель мощности;
  • С7 - времязадающая цепь для устранения щелчка при включении;
  • C4 и R7 - фильтр питания, предотвращает самовозбуждение усилителя в целом;
  • С9 и С10 - фильтр питания для УМЗЧ.

Детали

  • R6 подбирается по максимальному усилению и минимальному количеству искажений.
  • С9 - керамический, остальные - электролитические на напряжение 10 вольт и выше. Мощность постоянных резисторов - 0,125…0,25Вт.

Усилитель собран на универсальной монтажной плате лужёным проводом (огромное спасибо пользователю Vena, за предоставленные универсальные монтажные платы).

В микросхеме усилителя LM4863N используется только один канал по мостовой схеме. Второй канал по входу закорочен, а вместо динамика подключен его эквивалент в виде резистора. Можно было использовать одноканальные микросхемы-усилители, но у автора таких не оказалось. В принципе, на будущее можно подключить второй динамик и сделать стерео-систему. Встроенный усилитель можно отключить кнопкой SA2 на боковой стенке корпуса - это для случая, когда используются внешние активные колонки.

На снимке показана установленная плата и переделанная разводка питания (нажмите для увеличения)

Обратите внимание какую разводку имеет общий провод (схемная земля) - всё сходится на контактном лепестке (обозначен красной стрелочкой), притянутом гайкой к контакту общего провода на микрокомпьютере. Зачем такие сложности? Автор столкнулся с проблемой повышенного уровня помех в звуковом тракте и меры по правильной разводке уменьшают их уровень. Однако полностью устранить их не удалось. Автор полагает, что шина GND аудио-выхода микрокомпьютера, либо сами выходные сигналы имеют какой-то источник напряжения помехи последовательно с источником звуковой карты. Например, при подключении активных колонок с питанием от USB, в динамиках достаточно громко слышна помеха. Если подключить питание колонок от другого источника, то помехи не наблюдается. Исследования в этой области продолжаются.


На этом этапе проигрыватель уже может самостоятельно воспроизводить звук без применения внешних колонок. Благодаря замене динамика и схемотехническому решению, удалось добиться более качественного звука в области низких частот. На следующем этапе будет рассказано как организовать управление устройством посредством кнопок.

Литература

  1. "Функциональные узлы усилителей Hi-Fi", Атаев Джаваншир Исмаил Оглы, Болотников Владимир Александрович, Издательство МЭИ, г. Москва, ТОО "Позитив", 1994г.
  2. "Бытовая электроакустическая аппаратура: Справочник". Алдошина И.А., Бревдо Г.Н., Весёлов Г.Н., Мазголин В.Б., Самойлова Н.Н., Горбунова Е.К., издательство КУбК-а, 1996г.

А также

Печать/экспорт