Arduino迷你放大器是一個緊湊的音頻系統(tǒng)，融合了老式模擬和現(xiàn)代數(shù)字組件。它結(jié)合了飛利浦TDA8425音頻處理器和Arduino Nano，支持藍牙和線內(nèi)音頻，頻譜分析，立體聲模式和軟件控制的音調(diào)調(diào)節(jié)。

Arduino Mini放大器分為六大子系統(tǒng)：音頻處理器、頻譜分析儀、藍牙源、功率放大器、控制接口和電源管理單元。這種模塊化設(shè)置允許每個部件在最小的干擾下運行，使設(shè)計和PCB布線更容易。系統(tǒng)對模擬地和數(shù)字地信號使用單獨的路徑(模擬地稱為GNDA，數(shù)字地稱為GNDD)。它們的連接被限制在特定的點上，這有助于防止來自MCU的不必要的電氣噪聲到達模擬音頻電路。

音頻部分以飛利浦在20世紀80年代末開發(fā)的雙通道音頻處理器TDA8425為中心。該設(shè)備最初用于電視和高端音頻接收器，提供精確的模擬音調(diào)控制和音量控制，具有出色的線性度和低總諧波失真。盡管它的年齡，TDA8425仍然高度重視其模擬保真度和簡單性。雖然這種芯片是在20世紀80年代制造的，但仍然可以在當?shù)睾途W(wǎng)上電子商店購買到。

在這個項目中，它執(zhí)行輸入源選擇、音調(diào)調(diào)整和立體聲效果管理，同時保持一個完全模擬的信號路徑。Arduino Nano通過I2C接口與TDA8425通信，發(fā)出控制命令以實時配置音量，低音，高音和立體聲模式。

該放大器的一個顯著特點是其16通道實時頻譜分析儀。該放大器中的頻譜分析儀是一個純軟件實現(xiàn)。而不是依賴于模擬濾波器組或外部ic，放大器的Arduino Nano直接通過其ADC采樣音頻波形，使用FFT算法處理數(shù)據(jù)，并在LCD上將結(jié)果可視化為條形圖風格的頻譜。

為了防止弱信號不可見和強信號使顯示器飽和，固件應(yīng)用動態(tài)縮放過程，并根據(jù)音頻輸入的總體幅度調(diào)整頻譜數(shù)據(jù)的增益水平。因此，無論輸入音量大小如何，光譜顯示都保持一致的可見性。

最后，分析儀的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在16×2 LCD上，作為一個不斷更新的頻率顯示。

由于NE5532緩沖器提供出色的噪聲性能，高擺幅率和平坦的頻率響應(yīng)，該分析儀引入了可忽略不計的失真，確保顯示保持準確和響應(yīng)，而不會影響主音頻路徑。

為了適應(yīng)現(xiàn)代音頻源，放大器集成了一個基于ac6939的藍牙模塊，能夠接收立體聲A2DP音頻流。該模塊的輸出電容耦合并路由到TDA8425輸入選擇器，在那里它們被視為與有線輸入一起的主要源之一。

雅馬哈YDA138，一個緊湊的d類音頻功率放大器IC，作為系統(tǒng)的最后階段。它為8個Ω負載提供高達2×10 W RMS，為桌面或書架揚聲器提供足夠的功率，同時保持出色的效率和低熱輸出。

放大器輸出通過LC低通濾波器路由，以在到達輸出連接器之前去除PWM開關(guān)組件。由Arduino驅(qū)動的繼電器控制開關(guān)系統(tǒng)在揚聲器和耳機輸出之間切換。這確保了安全操作，并防止d類輸出級同時加載。此外，數(shù)字靜音控制線由固件管理，支持靜音模式轉(zhuǎn)換和上電靜音，以消除切換砰砰聲。

系統(tǒng)的核心組件Arduino Nano負責編排所有信號路由、模式選擇和用戶界面任務(wù)。Arduino Nano通過I2C與TDA8425和其他子系統(tǒng)交互，管理頻譜分析儀的ADC采樣，并更新16×2 LCD顯示屏。4個前面板觸覺按鈕(UP， DOWN， OPTION， MUTE)通過系統(tǒng)參數(shù)和音調(diào)調(diào)節(jié)提供直觀的導(dǎo)航。

使用PlatformIO開發(fā)的固件基于標準Arduino庫。代碼庫利用非阻塞狀態(tài)機和定時器驅(qū)動的例程，確保平滑的LCD刷新、響應(yīng)式按鈕處理和實時頻譜更新，而不會引入延遲或抖動。

通過這個用戶界面，用戶可以控制幾乎每一個功能，從音調(diào)調(diào)整輸入源選擇。

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Arduino迷你放大器PCB是使用KiCad設(shè)計的，無需專門的設(shè)備即可進行手動組裝。雖然電路板主要使用SMD組件來實現(xiàn)緊湊的布局和短的信號路徑，但所有組件的足跡都經(jīng)過精心挑選，可以使用細尖烙鐵和標準工具手工焊接。

原理圖：

本文編譯自hackster.io