Усилитель класса D (Troyka-модуль)

Импульсный усилитель добавит громкости умному дому, пробудит жизнь в батиных колонках и не даст заснуть соседям.

По способу работы с входным сигналом и принципу построения усилительных каскадов УМЗЧ делятся на классы:

• Класс A
• Класс B
• Класс AB
• Класс D

Усилителю для работы даже не понадобится микроконтроллер. Всё что надо — источник звука, пару пассивных колонок и источник напряжения от 3 до 5 вольт.

Включайте любимые хиты, радуйте соседей и вперёд.

Заменим источник звука на DFPlayer. Плеер поддерживает ручное и программное управление. Ручное осуществляется с помощью кнопок и резисторов, а программное — управляющей электроникой по интерфейсу UART. В качестве примера выберем резисторы и кнопки.

• DFPlayer
• MicroSD-карта
• Усилитель класса D
• Breadboard Mini
• Кнопка тактовая
• Резистор на 100 кОм (2 шт.)
• Соединительные провода «папа-папа»
• Источник питания от 3,3 до 5 вольт. Например три батарейки с батарейным отсеком.
• Пара пассивных акустических систем

Плеер умеет воспроизводить музыкальные файлы в формате MP3. В следствии чего просто скопируйте на microSD карту необходимые треки.

Для воспроизведения музыкальных файлов по очереди, необходимо установить между пином ADKEY_1 и GND резистор на 51 кОм. В нашем случае возьмём два резистора по 100 кОм в параллели — 50 кОм и скоммутируем их через тактовую кнопку. В итоге при клике кнопки плеер включится, а при повторном — выключиться.

Платформы Arduino с ядром Cortex-M0 позволяют воспроизводить звуковые дорожки с карты памяти через цифро-аналоговый преобразователь на пине A0.

• Arduino M0 или Arduino M0 Pro
• Troyka Slot Shield
• SD-картридер
• MicroSD-карта
• Усилитель класса D
• Кабель USB (A — Micro USB)
• Пара пассивных акустических систем

Подготовьте файл для воспроизведения:

1. Скачайте и установите программу для конвертации аудиоформатов «Audacity»
2. Сконвертируйте требуемый музыкальный файл в формат WAV с характеристиками:
   1. Режим: моно
   2. Частоте дискретизации: 88200 Гц
   3. Количестве бит в сэмпле: 8 бит
3. Скопируйте полученный файл на SD-карту.

Для работы примера — установите библиотеку AudioZero из менеджера библиотек.

audioPlayerM0.ino

// библиотека для работы шины SPI
#include <SPI.h>
// библиотека для работы c картой microSD
#include <SD.h>
// библиотека для воспроизведения музыки с помощью Arduino M0
#include <AudioZero.h>
 
// пин выбора устройства на шине SPI
#define SD_CS_PIN  8
 
void setup()
{
  // открываем монитор Serial-порта
  Serial.begin(9600);
  // выводим сообщение в Serial-порт о поиске карты памяти
  Serial.print("Initializing SD card...");
  // если microSD-карта не была обнаружена
  while (!SD.begin(SD_CS_PIN)) {
    // выводим сообщение об ошибке
    Serial.println("Card failed, or not present");
    // ждём одну секунду и повторяем попытку
    delay(1000);
  }
  // выводим сообщение об успешной поиске карты памяти
  Serial.println("Card initialized...");
  // выставляем частоту воспроизведения
  AudioZero.begin(2 * 44100);
}
 
void loop() {
  // открываем wave-файл с карточки microSD
  File myFile = SD.open("test-m0.wav");
  if (!myFile) {
    // если файл не открылся, пишем об ошибке и останавливаем код
    Serial.println("Error opening music file...");
    while (true);
  }
  // выводим сообщение о начале воспроизведения
  Serial.print("Playing");
  // воспроизводим файл
  AudioZero.play(myFile);
  // выводим сообщение об окончании проигрывания файла
  Serial.println("End of file. Thank you for listening!");
  // останавливаем код
  while (true);
}

Платформа Arduino Due с ядром Cortex-M3 позволяет воспроизводить звуковые дорожки с карты памяти через два цифро-аналоговых преобразователя в стерео режиме на пинах A12 и A13.

• Arduino Due
• Troyka Shield
• Troyka Mega Tail Shield
• SD-картридер
• MicroSD-карта
• Усилитель класса D
• Кабель USB (A — Micro USB)
• Пара пассивных акустических систем

Подготовьте файл для воспроизведения:

1. Скачайте и установите программу для конвертации аудиоформатов «Audacity»
2. Сконвертируйте требуемый музыкальный файл в формат WAV с характеристиками:
   1. Режим: стерео
   2. Частота дискретизации: 22050 Гц
   3. Количестве бит в сэмпле: 16 бит
3. Скопируйте полученный файл на SD-карту.

Для работы примера — установите библиотеку Audio из менеджера библиотек.

audioPlayerDue.ino

// библиотека для работы шины SPI
#include <SPI.h>
// библиотека для работы c картой microSD
#include <SD.h>
// библиотека для воспроизведения музыки с помощью Arduino Due
#include <Audio.h>
 
// пин выбора устройства на шине SPI
#define SD_CS_PIN     8
 
// громкость музыки
#define VOLUME        256
// количество сэмплов, считываемых за один блок
#define COUNT_SAMPLES 1024
 
// создаём буффер сэмплов считываемых за один блок
short buffer[COUNT_SAMPLES];
 
void setup() {
  // открываем монитор Serial-порта
  Serial.begin(9600);
  // выводим сообщение в Serial-порт о поиске карты памяти
  Serial.println("Initializing SD card...");
  // если microSD-карта не была обнаружена
  while (!SD.begin(SD_CS_PIN)) {
    // выводим сообщение об ошибке
    Serial.println("Card failed, or not present");
    // ждём одну секунду и повторяем попытку
    delay(1000);
  }
  // выводим сообщение об успешной поиске карты памяти
  Serial.println("Card initialized...");
  // выставляем частоту воспроизведения
  Audio.begin(44100, 100);
}
 
void loop() {
  // открываем wave-файл с карточки microSD
  File myFile = SD.open("test-due.wav");
  if (!myFile) {
    // если файл не открылся, пишем об ошибке и останавливаем код
    Serial.println("Error opening music file...");
    while (true);
  }
  // выводим сообщение о начале воспроизведения
  Serial.print("Playing");
  // пока файл не закончился
  while (myFile.available()) {
    // считываем сэмплы из файла в буфер
    myFile.read(buffer, sizeof(buffer));
    // подготавливаем сэмплы
    Audio.prepare(buffer, COUNT_SAMPLES, VOLUME);
    // «скармливаем» сэмплы
    Audio.write(buffer, COUNT_SAMPLES);
  }
  // закрываем файл
  myFile.close();
  // выводим сообщение об окончании проигрывания файла
  Serial.println("End of file. Thank you for listening!");
  // останавливаем код
  while (true);
}

• Iskra JS
• Troyka Slot Shield
• SD картридер
• MicroSD-карта
• Усилитель класса D
• Кабель USB (A — Micro USB)
• Пара пассивных акустических систем

Подготовьте файл для воспроизведения:

1. Скачайте и установите программу для конвертации аудиоформатов «Audacity»
2. Сконвертируйте требуемый музыкальный файл в формат WAV с характеристиками:
   1. Режим: стерео
   2. Частота дискретизации: 22050 Гц
   3. Количестве бит в сэмпле: 16 бит
3. Скопируйте полученный файл на SD-карту.

audioPlayerJS.js

var sdCard = require('@amperka/card-reader').connect(P8);
// создаём объект для работы с файлом «test-js.raw»
var file = E.openFile("test-js.raw","r");
// создаём объект для воспроизведения с количесвом семплов
// и включаем дублирующий буффер
var wave = new Waveform(2048, {
	doubleBuffer: true
});
// загружаем первые данные в файл
wave.buffer.set(f.read(wave.buffer.length));
wave.buffer2.set(f.read(wave.buffer.length));
var fileBuf = f.read(wave.buffer.length);
// когда буффер закончился, играем следущий
wave.on("buffer", function(buf) {
  buf.set(fileBuf);
  fileBuf = f.read(buf.length);
  if (fileBuf === undefined) { 
  	wave.stop();
  }
});
 
// начинаем воспроизводить семпл
analogWrite(A4, 0.5);
wave.startOutput(A4, 11025, {repeat:true});

• Чип усилителя: PAM8403
• Тип усилителя: Класс D
• Частота: 20-20000 Гц
• Коэффициент усиления: 24 дБ
• Отношение сигнал/шум: 80 дБ
• Динамический диапазон: 90 дБ
• Количество каналов: 2
• Режим работы: моно/стерео
• Выходная мощность:
  • при нагрузке 8 Ом: 1,5 Вт × 2 канала;
  • при нагрузке 4 Ом: 3,0 Вт × 2 канала;
• КПД до 90% (не требует радиаторов охлаждения)
• Напряжение питания: 3.3–5 В
• Ток потребления:
  • при отсутствии сигнала: до 16 мА;
  • при активном сигналев в пиках: до 1 А
• Интерфейс на вход: два цифро-аналогового сигнала с микроконтроллера или внешнего плеера (Troyka-контакты)
• Интерфейс на выход: два усиленных аудио сигнала на акустические устройства (Колодки под винт)
• Встроенная защита от перегрева: после 120 ˚С;
• Габариты: 25,4×25,4 мм

• Усилитель класса D в магазине
• Векторное изображение УНЧ
• Datasheet на микросхему PAM8403