|
Усилитель класса D на Attiny15L
В последнее время широкое использование получили усилители с высоким
КПД – 90% и более. В них звуковой сигнал преобразуется в ШИМ
(широтно-импульсно модулированный), что и обуславливает их высокий
КПД, так как выходные каскады при этом работают в ключевом режиме.
Современные промышленные образцы таких усилителей -- это монолитные
микросхемы, объединяющие процессор и мощные выходные каскады.
Поэкспериментировать с ними, например, поменять алгоритм ШИМ
преобразования, затруднительно.
Рассматриваемое устройство позволяет ознакомиться с одним из
вариантов реализации усилителя класса D. Контроллер ATtiny15L семейства
AVR фирмы Atmel как нельзя лучше подходит для этой цели, так как
содержит десятиразрядный аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) и
таймер с широтно-импульсным модулятором (ШИМ).
Схема, благодаря применению микроконтроллера, получается очень простой рис. 1.
Рис. 1
Опорным напряжением АЦП выбирается напряжение питания (биты регистра
ADMUX REFS1=0, REFS0=0) . Сигнальный вход контроллера – один из входов
АЦП, в данном случае, вход – 3 (РВ 4). Выходом сигнала ШИМ служит –
выход таймера ОС 1 (РВ 1). Вспомогательные выходы: РВ0 и РВ2 коммутируют
положительную и отрицательную волну сигнала – соответственно.
Для предварительного усиления сигнала необходим линейный усилительный
каскад с коэффициентом усиления К=10, причем напряжение на его выходе в
отсутствие сигнала должно составлять половину напряжения питания,
поэтому величины резисторов R1 и R2 равны, а операционный усилитель (ОУ)
TL071 имеет большое входное сопротивление.
Программа использует два прерывания: по переполнению таймера Т1 и по
окончанию цикла работы АЦП. АЦП конфигурируется на выравнивание
результата по правому краю. При прерывании от АЦП результат считывается
в рабочие регистры и сдвигается на один разряд вправо, таким образом,
нулевой разряд старшего байта служит критерием коммутации положительной
и отрицательной полуволн. По переполнению таймера обновляется
содержимое регистра ШИМ.
Для формирования сигнала необходимого для управления мостовым
выходным усилителем предназначен логический элемент 4И-НЕ (561ЛА7). В
усилителе применены составные транзисторы КТ972А, КТ973А.
Наладку усилителя следует начинать со сборки предварительного
усилителя, прежде всего, необходимо убедиться, что на выходе ОУ
присутствует напряжение близкое к 2,5В при питании от 5В.
Следующий этап – прошивка микроконтроллера. Для прошивки
микроконтроллера Tiny15L использовался программатор PonyProg. Он удобен
тем, что не требует дополнительного источника питания (питается от СОМ
порта компьютера) и не содержит микроконтроллеров. После
программирования контроллера подаем тестовый сигнал 1кГц от
генератора на вход ОУ, так чтобы на его выходе амплитуда была не более
2В. На выходах микроконтроллера РВ0 и РВ2 должен быть меандр с той же
частотой, на РВ1 – ШИМ сигнал с частотой примерно 100кГц.
Требовать высокого качества звучания от усилителя не следует,
контроллер, применяемый в нем, не предназначен для обработки аудио
сигнала.
Файл прошивки имеет имя: Amp_t15.hex, файл листинга (для любителей программирования) Amp_t15.asm.
Для написания программы использовалась стандартная
программа фирмы Atmel – AVRStudio версия 4.12, отладка производилась с
помощью VMLAB версии 3.14.
Скачать архив с файлами схемы и прошивки контроллера можно тут.
Источник: http://www.amctools.com/ |
Категория: Микроконтроллеры | Добавлен: 25.12.2010
| Просмотров: 3700
|
|
|
|