中级
30 分钟

使用 TDA7491 和 PIC32MZ2048EFH100 改变您的音频体验。

释放全部音频潜力。

AudioAmp 2 Click with Flip&Click PIC32MZ

已发布 6月 25, 2024

点击板

AudioAmp 2 Click

开发板

Flip&Click PIC32MZ

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC32MZ2048EFH100

使用强大且可靠的音频放大器,将您的嵌入式解决方案的音频能力提升到高端水平

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

AudioAmp 2 Click 基于 STMicroelectronics 的 TDA7491,这是一款双 BTL 类-D 音频放大器 IC,能够向 8Ω 负载提供高达 20W 的功率。此 IC 使用桥接负载 (BTL) 拓扑,这意味着输出负载由两个放大器级驱动,其中一个是反相的。这导致输出上的电压摆幅加倍或功率增加四倍。尽管如此,由于 TDA7491 的高效率,功耗仍然足够低,可以通过暴露的 IC 垫来处理。这款放大器提供低噪声和高质量的音频放大。放大器的频率响应范围从 20Hz 以下到 20kHz 以上,覆盖了整个音频频谱。总谐波失真 (THD) 在最大输出功率时为 10%,负载为 8Ω。然而,随着输出功率的降低和电源电压的升高,THD 迅速下降,同时遵守此 IC 的最大额定值。TDA7491 IC 的数据表提供了有关放大器 IC 本身的技术特性的详细信息。BTL 的输出调制方案是单极脉宽调制 (PWM)。正输出驱动器的输出电压在 0V 和 +VCC 之间变化,负输出驱动器的输出电压在 0V 和 -VCC 之间变化。当输入为 0V

 时,输出理论上会相互抵消,导致输出没有直流成分。实际上,引入了一个小的延迟,以避免在输入为 0V 时两个阶段同时切换。使用单极 PWM 方案简化了设计。功率放大器 IC 具有在设备开关时防止爆音的保护功能。然而,STBY 和 MUTE 引脚提供了进一步减少启动噪声的方法。IC 的 STBY 引脚使设备进入待机模式。这将关闭内部高功耗电路,将功耗降至最低。MUTE 引脚允许将输入内部重新路由到接地。结合 STBY 和 MUTE 模式,可以在开机或关机时完全避免爆音。STBY 引脚连接到 mikroBUS™ CS 引脚,而 MUTE 引脚连接到 mikroBUS™ PWM 引脚,标记为 MUTE。此 Click board™ 允许选择输入增益。输入信号增益分级对于为放大器 IC 提供足够的输入电平非常重要。例如,如果输入信号过低,放大器可能无法达到所需的输出功率。因此,对输入信号应用了修正增益。这是通过对 TDA7491 IC 的两个 GAIN 引脚(GAIN0 和 GAIN1)应用逻辑电

平来实现的。GAIN0 引脚连接到 mikroBUS™ AN 引脚,而 GAIN1 引脚连接到 mikroBUS™ RST 引脚,分别标记为 GN0 和 GN1。DIAG 引脚允许监控故障条件。当短路或热过载保护激活时,DIAG 引脚将通过板载上拉电阻设置为高电平,向主机 MCU 信号故障状态。当没有故障条件存在时,此开漏输出主动下拉电流,使该引脚保持低电平。此引脚连接到 mikroBUS™ INT 引脚,标记为 DIA。该 Click board™ 配备了一个 3.5mm 立体声插孔连接器,用于连接线路电平音频输入。除了输入插孔,还有两个用于连接输出扬声器(4Ω 到 8Ω)的螺钉端子。默认情况下,Click board™ 通过 mikroBUS™ 5V 电源轨供电。这将允许放大器以有限的功率工作。因此,提供了一个外部接头,允许使用高达 18V 的外部电源。标记为 AMP VCC 的 SMD 跳线必须放置在 EXT 位置以选择外部电源。

AudioAmp 2 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Flip&Click PIC32MZ 是一款紧凑型开发板,设计为一套完整的解决方案,它将 Click 板™的灵活性带给您喜爱的微控制器,使其成为实现您想法的完美入门套件。它配备了一款板载 32 位 PIC32MZ 微控制器,Microchip 的 PIC32MZ2048EFH100,四个 mikroBUS™ 插槽用于 Click 板™连接,两个 USB 连接器,LED 指示灯,按钮,调试器/程序员连接器,以及两个与 Arduino-UNO 引脚兼容的头部。得益于创

新的制造技术,它允许您快速构建具有独特功能和特性的小工具。Flip&Click PIC32MZ 开发套件的每个部分都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。此外,还可以选择 Flip&Click PIC32MZ 的编程方式,使用 chipKIT 引导程序(Arduino 风格的开发环境)或我们的 USB HID 引导程序,使用 mikroC、mikroBasic 和 mikroPascal for PIC32。该套件包括一个通过 USB 类型-C(USB-C)连接器的干净且调

节过的电源供应模块。所有 mikroBUS™ 本身支持的 通信方法都在这块板上,包括已经建立良好的 mikroBUS™ 插槽、用户可配置的按钮和 LED 指示灯。Flip&Click PIC32MZ 开发套件允许您在几分钟内创建新的应用程序。它由 Mikroe 软件工具原生支持,得益于大量不同的 Click 板™(超过一千块板),其数量每天都在增长,它涵盖了原型制作的许多方面。

Flip&Click PIC32MZ double image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

PIC32

MCU 内存 (KB)

2048

硅供应商

Microchip

引脚数

100

RAM (字节)

524288

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Gain Setup Pin 0
RB11
AN
Gain Setup Pin 1
RE2
RST
Standby Function
RA0
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Mute Function
RC14
PWM
Diagnostic Interrupt
RD9
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

AudioAmp 2 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Flip&Click PIC32MZ front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Flip&Click PIC32MZ作为您的开发板开始。

Flip&Click PIC32MZ front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
Flip&Click PIC32MZ MB1 Access - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Flip&Click PIC32MZ MCU step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

该库包含用于 AudioAmp 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • audioamp2_set_mode - 设置模式功能

  • audioamp2_set_gain - 设置增益功能

  • audioamp2_check_diagnostic - 诊断检查功能

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * \file 
 * \brief Audio Amp 2 Click example
 * 
 * # Description
 * This application amplifies the sound on the speakers.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes GPIO driver and puts device in Standby Mode as default
 * operation mode and selects 20dB as default gain selection.
 * 
 * ## Application Task  
 * Activates Mute operation mode for 4 seconds and after that activates Play mode.
 * When the device is in Play mode then changes the gain selection, first sets the minimum gain (20dB) for 8 seconds
 * and then sets the maximum gain (32dB) for 8 seconds too.
 * 
 * *note:* 
 * Internally, the gain is set by changing the feedback resistors of the amplifier.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "audioamp2.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static audioamp2_t audioamp2;
static log_t logger;

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    audioamp2_cfg_t cfg;

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info(&logger, "---- Application Init ----");

    //  Click initialization.

    audioamp2_cfg_setup( &cfg );
    AUDIOAMP2_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    audioamp2_init( &audioamp2, &cfg );
    Delay_ms( 100 );
    
    log_printf( &logger, "AudioAmp 2 is initialized \r\n \r\n" );
    Delay_ms( 200 );
}

void application_task ( void )
{
    audioamp2_set_mode( &audioamp2, AUDIOAMP2_MUTE_MODE );
    Delay_ms( 4000 );
    audioamp2_set_gain( &audioamp2, AUDIOAMP2_20DB_GAIN );
    audioamp2_set_mode( &audioamp2, AUDIOAMP2_PLAY_MODE );
    Delay_ms( 8000 );
    audioamp2_set_gain( &audioamp2, AUDIOAMP2_32DB_GAIN );
    Delay_ms( 8000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

    for ( ; ; )
    {
        application_task( );
    }
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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