EMVs/AudioAmp/de/specifications

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Einführung

Der Verstärker hat einen Klinkenstecker-Eingang um ein Audio-Signal einzuspeisen. Der Verstärker wird mir einer Batterie betrieben und treibt einen Lautsprecher an.

AudioAmp system.svg

Ein Audiosignal wird über einen Analog zu Digital - Konverters zu einem digitalen Schaltkreis übertragen. Dieser Schaltkreis modelliert dieses Signal als PWM um einen digitalen Verstärker anzutreiben. Diese Art Verstärker nennt man Class D Verstärker: Die Endstufe schaltet nur entweder die Speisespannung oder die Masse an den Lautsprecher, dies aber mit unterschiedlichen Längen. Der Mittelwert des PWM Steuersignals entspricht des Mittelwerts der Spannung am Lautsprecher. Ein Ausgangsfilter glättet das Ausgangssignal und vermindert so, dass das Hin- und Herspringen zwischen Speisespannung und Masse hörbar wird.

Pflichtenheft

La tension d'alimentation pour l'électronique de puissance est de 12 V. Pour assurer une puissance de 12 W dans le haut-parleur, dont la résistance est de 4 Ω, la tension d'alimentation est élevée à l'aide d'un convertisseur DC/DC de type "step-up". La commande du convertisseur se fait par un signal PWM à rapport cyclique fixe. La fréquence de commutation du signal PWM est d'environ 32 kHz, pour ne pas interférer avec le signal audio. Le courant de crête à crête de l'ondulation résultant de la commutation doit être inférieur à 150 mApp.

Le circuit numérique reçoit un signal stéréo codé sur 24 bits. Il mélange les deux canaux et multiplie le signal résultant par un gain codé sur 8 bits.

Pour piloter l'amplificateur audio, le circuit numérique génère deux signaux PWM à complémentaires avec un temps mort. Le temps mort est d'environ 500 ns. La fréquence de commutation du signal PWM est la plus proche possible de 100 kHz. La fréquence de l'horloge est de 66 MHz.

L'amplificateur de puissance est suivi par un filtre passe-bas passif LC du deuxième ordre. La fréquence de coupure du filtre est d'environ 9 kHz. L'inductance a une valeur donnée de L = 300 μH.

Circuit numérique

Le convertisseur A/D reçoit deux tensions analogiques (canaux droite et gauche) d'amplitude maximale de 0.5 V. Il transmet l'information numérisée à un circuit numérique programmable à travers un flux I2S.

Audioamp PWM.svg

Le circuit numérique pilote un convertisseur analogique/numérique et reçoit un flux I2S. Il convertit ce flux en 2 nombres binaires signés, un par canal. Les deux canaux sont mélangés pour fournir un signal mono. Le signal mono est multiplié par un gain pour régler le volume sur le haut-parleur.

Le signal résultant est modulé en PWM et transmis à l'amplificateur. Un autre signal PWM à rapport cyclique fixe est généré pour piloter le convertisseur DC/DC.

Amplificateur

L'amplificateur de puissance est de type classe D. Il est principalement constitué de deux transistors de puissance entre les bornes de l'alimentation et la sortie. Dans un premier temps, la deuxième branche du pont en H est remplacée par un diviseur capacitif.

Audioamp amplifier.svg

Des suiveurs sont utilisé pour adapter les niveaux de tension des signaux numériques à ceux des commandes des transistors de puissance.

Le signal est haché. Il nécessite un filtre passe-bas avant d'être transmis à l'haut-parleur.

Filtre passe-bas

Le circuit qui filtre le signal de l'amplificateur est un filtre passif LC.

Audioamp filter.svg

La bobine a une inductance fixe. Sur le circuit imprimé, un jeu de picots permet de choisir la valeur de la capacité.

Convertisseur DC/DC

Le convertisseur DC/DC est de type élévateur de tension. Il est aussi réalisé à l'aide de deux transistors de puissance. La tension de 12 V simulant une batterie est dirigée soit vers la masse soit vers la tension de sortie.

Audioamp step-up.svg

L'électronique de commande des transistors de puissance est la même que celle de l'amplificateur. Toutefois, une électronique assure le non-recouvrement des commandes des deux transistors de puissance.

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