Усилок звуковой D-класса на микросхеме PAM8406 с регуляторами уровня сигнала на канал

Под катом будем обозревать и издеваться над миниатюрной платой цифрового усилителя звука (УНЧ класса D) на чипе PAM8406. Плата стоит чуть дороже копеечных усилков на аналогичных микросхемах, но имеет регуляторы уровня звука на каждый канал, штекеры для подключения и отверстия для крепления к корпусу.

Платку прислали в антистатическом конверте:

Спаяли платку накануне 8-го марта…
Фотки платы. На плате виден чип PAM8406

Попка платы — все впаяно аккуратно:

Характеристики платки:
Размер — (L x W x H): 2.3 x 2.1 x 1.1 cm
Напряжение питания — 5 В и выходная мощность по 3 Ватта при сопротивлении динамиков 4 Ома (или 5 Ватт при сопротивлении 2 Ома — где же такие динамики продают?)
Термозащита от перегрева

Ну и другие разные хорошие характеристики можно посмотреть в даташите — www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=PAM8406&sField=2

Подобные платки тут уже обозревались:
mysku.club/blog/aliexpress/37563.html
mysku.club/blog/aliexpress/37940.html

Было замечено, что подобные платки при недорогой цене играют музыку достаточно неплохо и могут раскачать достаточно большие колонки.
Этот вариант существенно дороже (в разы!!!!) обозреваемых усилков, которых китайцы на вес продают.

В чем же такая гигантская разница в цене? Ответ — в разъемах, отверстиях на плате и переменных резисторах на каждом канале.

Что нам дают разъемы?
Подключиться к плате усилителя без пайки коннекторами — все быстро и красиво без колхоза

Что нам дают отверстия на углах платы?
Нормально закрепить ее винтах в корпусе, а не колхозить с помощью соплей темоклея.

Что нам даю подстроечные резисторы на каждом канале?
Можно нормально выставить баланс каналов. Пожалели мы денег на нормальный регулятор громкости (которой в несколько раз дороже этой платы стоит) и купили двойной переменный резюк за 50 руб в местном магазине «Электроника» — и у нас вдруг один канал играет громче другого — тут выручит отвертка и подстроечный резистор на нужном канале. Оба же резистора можно использовать для ограничения мощности усилка (например, если на громкости, близкой к максимальной хрипят оба копеечных динамика в дерьмоколонках — крутим резисторы и все ок)

Я думаю: Есть смысл переплатить 100 р за все эти удобства.

Для тестов подключил эту платку к автомобильным динамикам (которые достались мне бесплатно) сопротивлением 4 Ома (60 Ватт номинальная мощность, максимальная 100 ватт). Для удобства поместил динамики в контейнеры для шашлыков за 50 руб из магазина fixprice :-)


Микроусилок качает колонки нормально на максимальной громкости. Звук от сотового телефона.

Уменьшаем напряжение — до 1.6 играет нормально (так же как при 5 Вольтах), если еще уменьшить «тухнет»:


Возвращаемся в штатный режим (5 В питания) и измерим температуру на чипе на макс громкости:

Теперь попробуем вычислить мощность этого усилителя для одного канала. Методика измерения тут. Кратко — вместо динамика подключаем мощный резистор (у меня на 5 Ватт) сопротивлением в нагрузку усилка Rн (4 Ома). К этому резистору подключаем осциллограф. На вход подаем с генератора сигналов (за неимением прибора, я использовал смартфон с программой Signal Generator. Не всякий смартфон подойдет тут — пробовал сначала планшет — так там не синус, а пила в виде синуса) сигнал частотой 1000 Гц и напряжением 20 мВ (измеряем вольтметром переменного тока). Начинаем увеличивать громкость сигнала и смотрим как меняется синус на осциллографе. Как пойдут искажения (верх синусоиды начнет портиться), измеряем напряжение переменного тока на выходе U вх.макс на выходе усилителя (подключаемся для измерений к резистору). Потом по формуле Рном. = U вх.макс.*U вх.макс. / Rн считаем мощность.

На выходе усилителя:


На входе усилителя напряжение


Температура чипа — около 50 градусов.

По формуле получилось около 0,1 Вт.

Регулятор громкости был выкручен на телефоне на максимум. Результаты, естественно, не удовлетворили. Решил между телефоном и усилителем установить предусилитель — платку из предыдущего обзора — mysku.club/blog/china-stores/40432.html. Уменьшил громкость на телефоне и начал постепенно увеличивать ее. Синусоида на осциллографе портится не хотела, зато через некоторое время усилок начал отключаться на секунду из-за перегрев. Решил забить на форму синусоиды и добиться такого уровня сигнала, чтобы усилок работал стабильно.

Вот такие параметры получил: напряжение на выходе

На выходе:

Считаем мощность — 0.18 Ватта на канал.

Сразу напишу, что при последующих опытах микросхема нагревалась до 72 градусов и выше.

И тут меня осенило. Отключаем один канал (регулятор баланса в генераторе сдвигаем на тестируемый канал) и еще больше усиливаем сигнал в нашем предусилителе (используем джамперы на плате). Получаем максимальное по даташиту 0.3 В на входе только на тестируемый канал.

На выходе:

Считаем — 1.5 Ватт.
Если одновременно на оба канала подать такой сигнал, то усилок отключится из-за перегрева.

Продолжаем и получаем наконец-то искажение синуса:
Вход:

Выход:

«Испорченный синус» — верхушка срезана:

Мощность считаем — 3 Ватта!!! Как и заявлял производитель чипа!

Выводы.
Отличная платка, дешевая, маленькая, звук не плохо играет, удобно крепится, есть регулировка по каналам, может развивать заявленные характеристики (если использовать предусилитель в два раза дороже платы, принудительное охлаждение чипа и т.д.)