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Amplificatore audio

 

 
Amplificatore audio digitale classe T con ingressi S/PDIF
 
         
         
         
 
Dettagli costruzione
Descrizione generale
Menu
Schemi e PCB
Firmware
Firmware per il microcontrollore
 
     
 
  Descrizione generale
 
         
   

L'amplificatore audio è realizzato con il circuito integrato TA2020 (Tripath), in classe T, che eroga oltre 2 x 20W (con altoparlanti di 4 Ohm). A 10W si hanno THD+N sotto 0.1% e un rendimento oltre 75%. Quest'ultimo parametro ci permette di usare un dissipatore di dimensioni ridotte.
L'alimentatore esterno è di 12v (massimo 14,5v) con una corrente 4A (anche meno se l'amplificatore non viene usato alla massima capacità).
Per il controllo dei segnali audio è usato il chip TAS3004 da Texas Instrument - un "Digital Audio Processor with Codec".
Ingressi digitali S/PDIF sono selezionati e convertiti in formato audio seriale I2S con il chip CS8416 da Cirrus Logic.
I chip TAS3004 e CS8416 sono pilotati dal processore PIC16F887.
Il display grafico usa il chip ST7565 - Sitronix.
L'apparato contiene anche una scheda audio USB con il chip PCM2704. Questa scheda ha l'uscita S/PDIF collegata ad uno degli ingressi del chip CS8416.

 
    Il display monocromatico con backlight verde ha la risoluzione di 128 x 64 e interfaccia parallela.
Il volume, tono e alcuni valori del menu sono aggiustabili con l'ausilio di un encoder incrementale.
Sul lato destro del display troviamo le funzioni dei quattro tasti, che cambiano a seconda del menu.

 
   

Sul pannello posteriore si trovano i connettori di ingresso audio:
- due ingressi analogici stereo con connettori RCA. Un connettore Jack 3.5mm può essere usato per uno di questi ingressi, in questo caso esclude i conn. RCA.
- due ingressi ottici;
- un ingresso SPDIF con isolamento galvanico;
- due ingressi SPDIF;
- un ingresso USB (Scheda audio USB).
Sono presenti anche due connettori per l'interfaccia LAN e per la connessione remota (interfaccia RS485).


Per l'alimentazione è usato un connetore jack.
 
  Menu
 
    Schermata principale
Il volume con valori fra 0 (mute) e 88 (massimo). Ogni canale ha la sua riga del livello, che è diversa dall'altra se il "Balance" è diverso da 0.
 
    Le schermate per le regolazioni del volume/balance e tono permettono di scegliere tra quattro ingressi audio rappresentati sulla riga superiore del display con l'ausilio del tasto "IN" .
 
   

Con il tasto "MENU" ci si sposta tra 5 menu:
- Volume;
- Balance;
- Bass;
- Treble;
- Advanced Setup.

 
    In menu Advanced Setup si possono salvare / caricare i valori di default per Volume, Tono e Ingresso.
Inoltre è possibile impostare i valori per i 4 ingressi.
 
    In menu "Setup / Input-X" si possono attribuire all'ingresso X uno dei connettori posteriori, regolare l'attenuazione del segnale e attribuire un nome di massimo 4 caratteri.
 
    La schermata di stand-by
 
    Box    
    Il box è costruito in plexiglass con l'ausilio di una fresatrice CNC e ha le dimensioni di un "drive bay" di 5,25" ad altezza piena (due lettori CD sovrapposti), permettendo così di montarlo direttamente in un case di PC.  
   

Visto da sotto

Vista da sopra
 
   

Vista laterale destra

Vista laterale sinistra
 
   
 
  Schemi    
   

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Scheda gestione segnali audio

Il chip CS8416 - "192 kHz Digital Audio Interface Receiver", comuta tra 6 ingressi audio (2 ottici, 3 S/PDIF e uno USB).
Il controllo del segnale audio è realizzato con il chip TAS3004. Uno dei suoi 2 ingressi digitali è collegato all'uscita del chip CS8416. Per la trasmissione del sgnale tra i due chip è usato il formato I2S.
I due ingressi analogici stereo sono mandati, dopo un attenuatore resistivo, al convertitore ADC del chip TAS3004.
Dopo che l'audio è processato all'interno del TAS3004, questo è convertito in analogico e poi mandato a un filtro passa basso attivo. Il filtro è realizzato con il chip OPA2134 ed ha un guadagno di -1,4.

 
   
Il controllo dei chip TAS3004 e CS8416 avviene tramite il bus I2C.
I due segnali del bus I2C sono interrotti automaticamente quando l'apparato va in stand-by con l'aiuto di due transistor mosfet (vedi immagine sottostante).

La scheda è alimentata con due tensioni: 3,3V e 5.2V. La tensione di 5.2v alimenta solo l'operazionale e i ricevitori ottici, il resto è alimentato a +3.3V.
 
   
   
   
   
   

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Scheda Power

Questa scheda contiene l'amplificatore audio TA2020 e la parte di alimentazione dell'apparato.
L'alimentazione esterna (12V) è convertita in 5v con un regolatore switching e poi in 3,3v con un regolatore lineare.
Le tensioni di 3.3v e 5v sono comutate con dei transistor mosfet per alimentare le periferiche, in funzione della richiesta del CPU. Alla scheda CPU è fornita la tensione di 5v.

 
   
La scheda del convertitore DC/DC e del regolatore lineare per 3.3V, è un modulo separato, saldato direttamente sulla scheda power. La connessione con la scheda CPU è realizzata con due connettori femmina / maschio ("pin header") saldati sulle due schede.
 
   
   
   

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Scheda CPU

Il microcontrollore usato è il PIC16F887 alimentato a 3,3V. Il regolatore LDO - LM1117 3.3 usa la tensione di ingresso (+5V) proveniente dalla scheda power o dall'interfaccia di comando remoto - RS485. Il display LCD è alimentato a 3,3V, a parte i led di backlight che vanno a 5V.
Il driver RS485 è alimentato a 5V ed è provvisto di un circuito che scambia il livello del segnale TX in 3,3V in modo da renderlo compatibile con il microcontrollore.

 
   
La scheda CPU contiene anche un ricevitore infrarossi in modo da poter usare un telecomado per controllarla. Lo schema contiene anche un quarzo da 20Mhz che non è utilizzato dal CPU. Il clock del microcontrollore proviene dall'oscillatore interno e ha il valore di 8Mhz.
 
         
  Firmware    
   

Il firmware è scritto in C e compilato con il compilatore XC8 V1.2 PRO.
Info file codice:
- st7565_ifrimv.c contiene il driver per il display LCD (*1);
- fonts.c contiene due tabelle con i font "Ubuntu Mono 12pt" e "font5x7", font con dimensioni di 8x16 punti rispettivamente 5x8.
- TAS3004.c il driver per il chip TAS3004;
- TAS3004_table.h contiene le tabelle con i valori per volume, tono ecc;
- CS8416.c contiene la funzione per inizializzazione chip CS8416.

 
    Progetto MPLABX <- download zip file    
         
  Links    
    *1 Driver LCD ST7565 - https://github.com/lxdengineering/demo_common
 
    Info  
    Un esempio di codice per TAS3004.  
         

 

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