Cours:AmpliAudio

Présentation du projet

Objectif

On souhaite réaliser un amplificateur audio qui sera utilisé au choix pour un ordinateur, smartphone ...

Cet amplificateur devra être capable de délivrer une puissance de 1 watt avec un haut-parleur de 24 ohms.

De plus, on souhaite pouvoir régler le niveau sonore à l'aide de 2 boutons poussoirs. Le "niveau" d'amplification sera visualisé sur la carte à l'aide de leds qui formeront un bargraphe.

Contraintes de fabrication

Passé ces premières explications, un point important de ce module est la réalisation de la carte électronique associée.

Les contraintes suivantes devront être prises en compte :

• Utilisation d'un connecteur "jack 3.5mm"
• Accessibilité de ce connecteur
• coût contenu de la carte électronique
• Les pistes de puissance seront les plus courtes possibles

Travail attendu

Objectif

L'objectif sera bien évidemment de terminer le projet de sorte qu'il réponde au cahier des charges décrit précédemment.

Pour ce faire, il conviendra de :

• dimensionner les composants utilisés
• tester les différents blocs fonctionnels
• fabriquer la carte électronique
• programmer les composants
• valider le fonctionnement

Vous serez évalué sur la fabrication de la carte électronique, ainsi que sur un dossier qui devra :

• détailler les différentes fonctions
• expliquer les choix effectués (structure,composants ....)
• utilisera des courbes ou mesures pour appuyer les explications
• donnera une estimation (hors temps de conception) du coût de la carte électronique

Planning à respecter

Vous serez évalué tout au long du projet en début de séance. Ce qui vous permet de terminer en dehors des séances si vous n'avez pas achevé le travail demandé.

Une chose importante à noter : Il vous revient de saisir au fur et à mesure le schéma des différentes fonctions étudiées dès que possible.

Vous trouverez ci dessous l'avancement attendu des différentes séances. Notons également que vous devrez achever votre travail après les 7 séances si le projet n'est pas terminé.

De plus, le routage devra être fait en bonne partie en dehors des séances.

n° de séance	Fonction	Détail de l'attendu
1-2	Filtrage	Etude d'un filtrage passe-bande (100Hz-10kHz)
3	Amplificateur	Amplificateur non inversé
4	Bouton/leds	Dimensionnement/choix/validation des composants
5	Fabrication	Brasage des composants
6	Vérification	Mesure des performances de la carte réalisée
7-8	Programmation

Étude du projet

Filtrage

Il convient dans un premier temps de filtrer le signal de la source audio, d'une part pour supprimer les bruits éventuels qui sont plutôt des hautes fréquences, et également supprimer les basses fréquences qui ne pourront pas être rendues correctement par votre haut-parleur.

Vous allez donc réaliser un filtre passe bande. Afin de simplifier l'étude, on cascadera simplement un passe haut puis un passe bas (le passe haut en premier).

Pour que les calculs réalisés sur les filtre individuellement soient valables lorsqu'on les associent, la résistance utilisée dans le filtre passe bas doit être grande devant la résistance utilisée dans le filtre passe haut.

Vous prendrez un rapport minimum de 10 entre les résistances, idéalement rapport de 100 ou plus.

Dimensionner et vérifier le fonctionnement du filtre RC passe haut de fréquence de coupure 100Hz

Dimensionner et vérifier le fonctionnement du filtre RC passe bas de fréquence de coupure 10kHz

Assembler les 2 filtres et valider le fonctionnement par un diagramme de gain

Amplificateur

Après avoir filtré le signal d'entrée, il convient maintenant de l'amplifier.

On réalisera un amplificateur non inverseur avec un MCP33201 (AOP rail to rail), avec une alimentation symétrique +5V/-5V.

L'amplification devra être réglable entre 0.5 et 20, on utilisera pour ce faire un potentiomètre de valeur 100 kΩ.

Dimensionner les valeurs des différentes résistances et valider le fonctionnement

Ajouter l'étage de filtrage en amont et vérifier le fonctionnement de l'ensemble

On ajoutera un condensateur pour supprimer l'amplification en basse fréquence : demandez des détails ....

Etage de sortie

L'amplificateur opérationnel ne permet pas de délivrer une puissance suffisante pour alimenter le haut-parleur. Nous allons donc utiliser un montage à transistor qui permettra d'augmenter la puissance de sortie.

Il existe différente classe d'amplificateur, dont vous trouverez une description sur la page suivante : classes d'amplificateur audio

Préambule

Le point le plus important à comprendre dans ce projet est l'organisation des différents composants autour d'un microcontrôleur.

Nous allons en quelque sorte greffer autour les composants nécessaires à la réalisation des différentes fonctions, telles que listées dans l'étude fonctionnelle.

Le microcontrôleur retenu est un attiny261A.

On vous demande de chercher les informations suivantes sur le microcontrôleur :

• Nombre d'entrées/sorties disponibles
• Nombre et position d'entrées analogiques

Gardez sous le coude la datasheet de ce composant dont vous aurez besoin par la suite et attaquez la rédaction de votre rapport avec les informations demandées.

Composants utilisés

Nom	Type	Boîtier	Librairie Eagle	Référence eagle	Documentation	Fournisseur	Référence
ATTINY841	µcontrôleur		atmelIUT		attiny841.pdf	Farnell	2443189
MCP4017T	potentiomètre 100k	CMS
ISP	barrette mâle sécable	traversant	con-lstb	MA03-2