如何使用Arduino迷你放大器

Arduino迷你放大器是一个紧凑的音频系统，融合了老式模拟和现代数字组件。它结合了飞利浦TDA8425音频处理器和Arduino Nano，支持蓝牙和线内音频，频谱分析，立体声模式和软件控制的音调调节。

Arduino Mini放大器分为六大子系统：音频处理器、频谱分析仪、蓝牙源、功率放大器、控制接口和电源管理单元。这种模块化设置允许每个部件在最小的干扰下运行，使设计和PCB布线更容易。系统对模拟地和数字地信号使用单独的路径(模拟地称为GNDA，数字地称为GNDD)。它们的连接被限制在特定的点上，这有助于防止来自MCU的不必要的电气噪声到达模拟音频电路。

音频部分以飞利浦在20世纪80年代末开发的双通道音频处理器TDA8425为中心。该设备最初用于电视和高端音频接收器，提供精确的模拟音调控制和音量控制，具有出色的线性度和低总谐波失真。尽管它的年龄，TDA8425仍然高度重视其模拟保真度和简单性。虽然这种芯片是在20世纪80年代制造的，但仍然可以在当地和网上电子商店购买到。

在这个项目中，它执行输入源选择、音调调整和立体声效果管理，同时保持一个完全模拟的信号路径。Arduino Nano通过I²C接口与TDA8425通信，发出控制命令以实时配置音量，低音，高音和立体声模式。

该放大器的一个显著特点是其16通道实时频谱分析仪。该放大器中的频谱分析仪是一个纯软件实现。而不是依赖于模拟滤波器组或外部ic，放大器的Arduino Nano直接通过其ADC采样音频波形，使用FFT算法处理数据，并在LCD上将结果可视化为条形图风格的频谱。

为了防止弱信号不可见和强信号使显示器饱和，固件应用动态缩放过程，并根据音频输入的总体幅度调整频谱数据的增益水平。因此，无论输入音量大小如何，光谱显示都保持一致的可见性。

最后，分析仪的数据呈现在16×2 LCD上，作为一个不断更新的频率显示。

由于NE5532缓冲器提供出色的噪声性能，高摆幅率和平坦的频率响应，该分析仪引入了可忽略不计的失真，确保显示保持准确和响应，而不会影响主音频路径。

为了适应现代音频源，放大器集成了一个基于ac6939的蓝牙模块，能够接收立体声A2DP音频流。该模块的输出电容耦合并路由到TDA8425输入选择器，在那里它们被视为与有线输入一起的主要源之一。

雅马哈YDA138，一个紧凑的d类音频功率放大器IC，作为系统的最后阶段。它为8个Ω负载提供高达2×10 W RMS，为桌面或书架扬声器提供足够的功率，同时保持出色的效率和低热输出。

放大器输出通过LC低通滤波器路由，以在到达输出连接器之前去除PWM开关组件。由Arduino驱动的继电器控制开关系统在扬声器和耳机输出之间切换。这确保了安全操作，并防止d类输出级同时加载。此外，数字静音控制线由固件管理，支持静音模式转换和上电静音，以消除切换砰砰声。

系统的核心组件Arduino Nano负责编排所有信号路由、模式选择和用户界面任务。Arduino Nano通过I²C与TDA8425和其他子系统交互，管理频谱分析仪的ADC采样，并更新16×2 LCD显示屏。4个前面板触觉按钮(UP， DOWN， OPTION， MUTE)通过系统参数和音调调节提供直观的导航。

使用PlatformIO开发的固件基于标准Arduino库。代码库利用非阻塞状态机和定时器驱动的例程，确保平滑的LCD刷新、响应式按钮处理和实时频谱更新，而不会引入延迟或抖动。

通过这个用户界面，用户可以控制几乎每一个功能，从音调调整输入源选择。

该项目的高质量PCB由PCBWay制造，该公司是该项目的慷慨赞助商，提供全面的制造，装配，CNC和3D打印服务。完整的PCB设计文件可通过PCBWay项目页面直接订购。查看PCBWay网站，了解其制造能力和价格。

Arduino迷你放大器PCB是使用KiCad设计的，无需专门的设备即可进行手动组装。虽然电路板主要使用SMD组件来实现紧凑的布局和短的信号路径，但所有组件的足迹都经过精心挑选，可以使用细尖烙铁和标准工具手工焊接。

原理图：

本文编译自hackster.io