【HIFIDIY 第十二届DIY大赛参赛作品】Love&Future双30W数字纯后级功放·中

来源:bbs.hifidiy.net 发布者:edithli 版权:原创

软件编程的重点是数字功放芯片的初始化,换句话说,就是“弄响”它。所有的控制指令,单片机都要通过I2C口进行传送。所以,首先确定芯片的写入地址。

数字电路功放设计

采用官方文档的原理图,具体器件的参数选择、搭配,请参考前文内容,这里就不重复啦~~
掉电检测设计

大家可能对这个功能不太熟悉,所以,特地从POWER_SUPPLY电路原理图里把这一设计截个图放这里,请大家看图21。这部分电路的工作原理是:把输入的交流电转换成50Hz的方波,然后将方波送入单片机,进行实时检测,一旦此方波消失,就判断为功放已断电。此时,单片机发出指令,命令数字功放芯片停止工作,从而达到掉电检测防冲击的目的。

图21:掉电检测

数字后级功放设计制作

MCU单片机硬件设计

我的作品里,MCU选用的是经典的SOP20封装的51兼容型号——STC15W408AS。

设计里,单片机的工作量比较小,所以硬件连线除了电源与地,就用了它几只脚——7根IO线,具体硬件连线如下:
Pin1(P1.2) → CS5341_RESET
Pin20(P1.1)→ STA350_RESET
Pin19(P1.0)→ STA350_SDA
Pin18(P3.7)→ STA350_SCL
Pin13(INT0)→ AC_DETEC
Pin2(P1.3) → LED_RED
Pin3(P1.4) → LED_GREEN

标号名称一目了然,不赘述啦~~

电路原理部分完毕!
四、软件设计构思 与 PCB版图绘制

图22: MCU软件流程图

数字后级功放设计制作

窃认为,PCB板是连接电路原理与工程实践的重要载体、桥梁。

绘制PCB板图——在DIY中,是对理论的首次实践,也是实践对理论的重要检验,更是DIYer从”纸上谈兵”迈向”实战”的关键一步。

由于我这是数字功放,所以对高速数字设计和数模混合电路的处理的掌握要求更多。

“道”(思想)——最大可能地实现电路原理图和保障性能

“法”(方法)——首要满足高速数字电路的布线规则,并结合低速模拟电路的布线规则,进行混合设计。

“术”(实施)——1.数字部分:考虑到分布参数的影响,选用的器件都是小封装小体积的表面贴装器件(大容量主滤波电容除外),器件之间布局比较紧密,走线尽量短而粗;双面电路板布线采用大面积铺铜,底层做成完整地平面。2.模拟部分:PCB板单独划分模拟电路区,并对供电、信号输入输出端口进行RF滤波和隔离;保留一些模拟音频电路上的“发烧”做法,比如输入信号隔直电容不再选用贴片电容,而选用一定体积的插件电解电容,进行一定程度上的合理的“调音”。

依次看下PCB板图的局部,五个模块——地平面分割、数字功放、时钟电路、电源电路、模拟输入电路。

1.地平面分割

还记得我在前面设计ADC外围电路时,简单提及的其PCB设计想法吗?付诸实践:

“ADC外围电路的PCB设计:众所周知,ADC是数模混合IC,layout对性能有很大影响,对此,我现在的想法是统一铺地,并将PCB板分为数字部分和模拟部分,这两部分铜皮在ADC芯片处连接在一起!”

图23:地平面分割_ADC_GND_PCB

数字后级功放设计制作

2.数字功放

图24:数字功放_AMP_PCB

数字后级功放设计制作

3.时钟电路

图25:时钟电路_CLOCK_PCB

数字后级功放设计制作

4.电源电路

图26:电源电路_POWER_SUPPLY_PCB

数字后级功放设计制作

5.模拟输入电路

图27:模拟输入电路_ANANLOG_IN_PCB

数字后级功放设计制作

love & future PCB板全图(图28),尺寸:170mmx73mm。

图28:all_broad_PCB

数字后级功放设计制作

贴板准备的核心器件,核心器件集合。

数字后级功放设计制作

1.快速整流管,MUR420(200V/4A),用作整流

2.磁环,输出共模滤波

3.单片机,STC15W408AS

4.ADC芯片,CS5341C22

5.单非门,SN74LVC1G04,时钟振荡器用

6.数字功放芯片,STA350BW

7.输入信号共模滤波器,ACM2520-102-2P(TDK)

8.低压低噪声双运放,TS972

9.一体成型功率电感,22μH,5A

10.光耦,TL356N

11.晶体,24.576MHz

12.运放,NE5534,稳压电源用

13.小功率管,C9015双极型

14.AVX高性能钽电解电容

15.电源调整管,IRF530N

16.可调三端稳压IC,LM317S

数字功放性能的保证,不以堆料为基础,恰恰回归技术本身,我想,这是DIY的精神之一。

对于高速数字电路的设计规则,传统的低速模拟电路的设计方法和用料不一定适用。因此,从上面的关键器件清单,可以看到,我搭建的系统中:

1.基本没有使用常见经典的材料,而是以数字功放芯片为核心,大胆地使用新型的高性能器件——它们虽尚未被烧友圈熟知,但同样高性能,甚至某些条件下比传统器件更出色。

2.虽然我的预算不太紧张,但是使用新型器件的成本优势实在非常明显,这是技术进步的成果,使我们大众DIYer得以享受的福利。

3.DIY选择器件最怕的就是买到假货、翻新货等,这些现象常见于烧友圈比较有知名度的品牌和型号,尤其是一些经典的老货,通常都是直插器件。所以,我选择的器件都是新的、在产的器件,封装尺寸也与经典器件不同,价格也相对透明,基本避免了假货的困扰。

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