Audio-Slave 1.0 - Das Audio-Board
Audio-Funktionalität lässt sich aus einem Wecker nicht wegdenken, also war klar, dass ich mich an Audio-Technik versuchen musste. Prinzipiell ist auf diesem Feld wenig zu holen; kaum eine Audio-Anwendung, für die es nicht einen fertigen IC gäbe der alle gewünschten Aufgaben bereits erfüllt. Selbst entwickeln wirkt hier wie Zeitverschwendung. Also war mein erster Ansatz fernab von den üblichen, fertigen Class-D Verstärker-ICs einen klassischen Class-AB selbst zu entwickeln. Ganz bei null habe ich dann doch nicht angefangen, sondern eine der Beispielschaltungen aus LTSpice (PowerAmp.asc), ein Audio-Verstärker von Mike Engelhardt, dem Autor des Programms, diente mir als Grundlage. Diese basiert auf dem komplementären Darlington-Paar TIP121/TIP127. Sie werden angesteuert von einem sehr simplen Differenzverstärker mit nachgeschalteter Verstärkerstufe, basierend auf 2N3904. Dieser Transistor (und sein komplementärer 2N3906) kommt auch als Strombegrenzung am Ausgang zum Einsatz. Engelhardt nutzt zur Vorspannung ganz simpel vier Wald-und-Wiesen 1N4148-Dioden. Dieses Setup ist sicherlich nicht sehr effizient und die Ausgangsstufe benötigt eine entsprechende Kühlung. Um die Vorspannung einstellen zu können habe ich die Dioden durch eine rubber-diode ersetzt. In der Praxis zeigte sich allerdings, dass mein kleiner Kühlkörper selbst mit exakt angepasster Vorspannung nicht ausreichend war. Als Konsequenz wurden die Ausgangs-Darlingtons heiß, ihr Arbeitspunkt wanderte dadurch und sie wurden noch heißer, da sie nun sogar zuviel vorgespannt waren. Nach dem Brand eines Testboards sah ich mich genötigt, Abhilfe zu schaffen in Form von Thermistoren am Kühlkörper, die dann die Vorspannung entsprechend der Erwärmung verringern. Damit lief die Endstufe nun akzeptabel, zum Schluss bekam sie noch einen Thermoschalter, der bei Temperaturen >80 °C die Versorgung trennt.
Als Quelle für den Sound hatte ich zwei Dinge im Sinn: das Abspielen von MP3-Dateien von einer micro-SD-Karte sowie UKW-Radioempfang. Als günstige MP3-Fertiglösung entschied ich mich für GroveMP3, das ich allerdings auf den Betrieb an 3.3 V anpassen musste.
Für den Radioempfang lag das bekannte TEA5767 nahe. Es fehlte nun nurnoch ein Audio-Umschalter und ein der Endstufe vorgeschalteter OP, um den Ausgangspegel-Bereich einzustellen. Zumindest dachte ich das.
Nach Zusammenbau musste ich dann feststellen, dass der Ausgangspegel von TEA5767 deutlich schwächer ist als der von GroveMP3 und auch nicht geregelt werden kann. Nachträglich habe ich dann ein kleines Zusatz-Board auf Basis von MAX9723 zwischengeschaltet, um den Pegel von TEA5767 anzupassen. MAX9723 wird glücklicherweise über I2C angesprochen, so dass ich die bereits vorhandene I2C-Verbindung mitbenutzen konnte.
Rückblickend bereue ich die Entscheidung, mich nicht für einen modernen Verstärker-IC entschieden zu haben, da die Abwärme und die eher aufwändige Anpassung der Endstufe den Spaß an der Sache eher genommen haben. Auch GroveMP3 würde ich heute gegen bessere, modernere Module ersetzen. Dennoch erfüllt Audio-Slave 1.0 mit seinen Modifikationen all meine Anforderungen, daher belasse ich es (vorerst) dabei.