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Bluetoothオーディオアンプの製作

Update : 2018/11/16

サイトを漂っていると、aitendoでマイコンレスのBluetoothオーディオモジュールを発見。 ついポチッ(笑)。
余っていたデジタルアンプモジュールを組み合わせ、Bluetoothオーディオアンプを作ってみました。


基板モジュール
基板モジュール

Bluetoothオーディオモジュールは「BK8000L」で、ちょっと半田付けが大変そうだなあぁと思ったら、ちゃんと変換基板も売ってました。 なかなか商売上手ですなぁ(笑)。 と言う事でポチッとな。

デジタルアンプモジュールは以前にストロベリー・リナックスで購入した「MAX9704 D級ステレオ・オーディオアンプキット」。 基本的にはこれらを組み合わせるだけです。

ブロック図
ブロック図

全体の構成は左図のようにしました。 Bluetoothオーディオモジュールとライン入力を切替できるようにしました。

単純にモジュールを接続するだけかなぁ、と思ってたのですが、差動-シングルエンド変換が必要だったり、電源系が沢山必要だったりと。

Bluetoothオーディオモジュール
Bluetoothオーディオモジュール

まずはBluetoothオーディオモジュールを変換基板に半田付け。 変換基板には2.54mmピッチの足をつけて、ユニバーサル基板へ半田付け。 参考回路図を元に、電源やスイッチ、LED用の線材を半田付けしました。

差動→シングルエンド変換回路

オーディオ出力は差動出力なので、そうすると音量調節用に4連のボリュームが必要。 が、世の中には安価な4連ボリュームは無く...

と言う事で、差動からシングルエンドへ変換する回路を作成しました。 Bluetoothオーディオモジュールは電源電圧3.3Vですが、こちらは5Vで動作させます。 左図は片チャンネル分の回路です。

製作
降圧コンバータ

電源系はデジタルアンプが10〜25V 、Bluetoothオーディオモジュールが3.3Vと差動からシングルエンドへ変換する回路が5Vと言う事で、まず使用するACアダプタは余っていた12V品にしました。

で、降圧はお得意のシガーソケット用のUSBアダプタ。 フィードバックの抵抗を変更して6Vをつくります。 出力にはリプル除去用に導電性高分子コンデンサをつけました。

電源回路 レギュレーター

6V電源からLDOを2個使用して3.3V、5Vを作成しました。 オペアンプ用の中点電圧、2.25Vもここで作っています。

部品は入手しやすい物、と言う事で完全にオーバースペックです。

アンプモジュール
デジタルアンプ

アンプモジュールは電源のコンデンサを付属の部品でなく、ちょっと良い物に変えました。

オーディオは差動入力なのですが、Bluetoothオーディオモジュールをシングルエンドにしたから、とN側をグランドにショートしました(これが、後々のノイズの原因に...)。

配線
フロントパネル

フロントパネルの裏側です。 Bluetoothオーディオモジュール用のLEDやプッシュスイッチ、ボリュームや切り替えスイッチ、電源スイッチなどなど、配線がゴチャゴチャしています。

全体

全体のレイアウト、配線です。 なんやかやでスペースに余裕がないです。

Bluetoothオーディオモジュールは基板にパターンアンテナがあり、それを使うのでプラケースです。 金属ケースだとシールドされちゃいますからね(笑)。

プッシュボタンが利かない
プッシュボタン配線

配線チェック後、ドキドキの電源投入。 スマフォとのペアリング、接続はOk。 音も出たのですがノイズが... まぁそれは置いておいて、Bluetoothオーディオモジュールと接続している選曲やボリュームのプッシュスイッチが全く効かない...

何でかなぁとBluetoothオーディオモジュールの参考回路図と配線とにらめっこ。 あぁ、プッシュスイッチのICと反対側はグランドではなく+3.3Vでプルアップしないといけないんだ、と言う事で修正。 無事にプッシュスイッチが動作するようになりました。

お次はジージーとうるさいノイズの調査です...

ノイズ...グランドループ...
グランドループ

接続したスマフォからの音も出るし、ライン入力からの音も出るのですが、ジージーとノイズも大きい。 と言う事で調査開始。

まずはグランドループを切ってみようと、デジタルアンプモジュールの電源配線のグランドを外してみました。 うーん、ノイズは相変わらず。 これが原因ではなかったようです。

パスコン追加

ノイズを聞いていると、BluetoothオーディオモジュールのビーコンLEDと同期して音量が変化している事に気がつきました。 じゃぁ、とBluetoothオーディオモジュールのパスコンを追加してみました。

が、ノイズは相変わらず。 これも原因ではなかったようです。

差動入力

グランドループ... あ、もう一つ、ループを切る方法がありました!

Bluetoothオーディオモジュールやライン入力はシングルエンドですが、デジタルアンプ側は差動受けにしても、グランドは電源側でつながっているので問題ない! と言う事で、デジタルアンプモジュールのオーディオ入力のN側をグランドにショートしたところをオープンに。

正解! ノイズは綺麗に無くなりました!

完成!
フロント リア

綺麗にノイズも無くなったのでスイッチにパネルをつけたり、最後の仕上げです。 Bluetooth、ライン入力の選択スイッチのパネルは変ですが(笑)。 プッシュボタンは

 音量小  音量大
 前曲   次曲
 P.P/Call

の並びで、LEDは赤、緑色でペアリング等のステータス表示です。

リアパネルはスピーカー端子が思ったより大きかったです(笑)。 ライン入力はRCAにしたかったのですが、場所が取れずφ3.5ミニジャックです...

と言う事で、無事に完成!!


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