一個簡單且成本較低的無線藍牙立體聲音頻系統(tǒng)設計

即使通過藍牙技術在戶外，任何人現(xiàn)在都可以使用音樂。這種無線技術使設備能夠通過2.4至2.485 GHz的ISM波段中的短波UHF無線電波進行設備的傳輸和通信。本說明將幫助讀者設計一個簡單的無線藍牙立體聲音頻系統(tǒng)。

當人們想要便攜式音樂時，他們通常依靠電池供電的音頻設備。當然，您可以購買用于室外的音響系統(tǒng)，但這些音響系統(tǒng)可能非常昂貴，而且正如我們將要展示的那樣，這是不必要的。只需一點點工程血液（或好奇心）在您的血管中流動，構建可以用任何具有Bluetooth連接和音樂播放器的設備控制的無線Bluetooth?立體聲音頻系統(tǒng)就不那么困難了。

本應用筆記描述了如何為戶外使用構建一個簡單且成本較低的無線藍牙立體聲音頻系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有20 W RMS的輸出功率?？梢允褂镁哂兴{牙連接和音樂播放器的聽筒或Apple?iPod?型號進行控制。三個附錄討論了其他布局注意事項，設計中使用D類和AB類放大器之間的區(qū)別以及系統(tǒng)成本。

藍牙基礎知識

藍牙技術創(chuàng)建于1994年，被廣泛用于在兩個手持移動設備之間建立短距離無線連接。藍牙設置還允許您將立體聲音頻信號從手持設備傳輸?shù)綗o線耳機。當今的藍牙耳機在藍牙2級規(guī)范下運行，傳輸功率為2.5mW（4dBm）。藍牙2類模塊的傳輸范圍約為10米。

將藍牙音頻系統(tǒng)放在一起

藍牙耳機通常與尺寸較小的32Ω揚聲器一起使用。通過將音頻信號從藍牙耳機連接到外部放大器，可以放大信號。然后，藍牙立體聲耳機充當橋接器，將音頻信號從手持設備傳遞到立體聲音頻放大器，并創(chuàng)建無線立體聲音頻系統(tǒng)。

無線藍牙立體聲音頻系統(tǒng)的框圖。

該系統(tǒng)的框圖如圖1所示。該系統(tǒng)基于立體聲D類音頻放大器，該放大器驅動一對4Ω揚聲器。

確定輸出功率

輸出功率要求為20 W RMS（每通道10 W RMS）。應該注意的是，測量RMS輸出功率并不是確定放大器輸出功率的最佳方法。RMS并未真正揭示出放大器的真實性能。因此，在本文中，RMS輸出功率實際上是指電阻負載中的平均正弦波功率。RMS輸出功率主要用于比較目的。

20 W RMS轉換為40 W峰值輸出功率。為了在4Ω揚聲器中達到每通道10WRMS，最低電源電壓（VRMS）需要為：

[tex] V_ {RMS} = sqrt {Outputhspace {1mm} Power_ {RMS} times揚聲器hspace {1mm} Impedance} = sqrt {10Wtimes 4Omega} [/ tex]

對于峰值輸出電壓，這表示為：

[tex] V_ {PEAK} = V_ {RMS} timessqrt {2} = 6.3times sqrt {2} = 8.9hspace {1mm} V_ {PEAK} [/ tex]

上面的公式表明，9 V的電源電壓足以實現(xiàn)每個通道10 W RMS的輸出功率。但是，此設計使用12 V電源電壓，以便在重負載期間為電源設備（PSU）的輸出電壓下降留出一定的空間。

對于輸出電壓為12 V的隔離PSU，使用低成本的LED驅動器電源。這些耗材可從任何電子商店輕松獲得。選擇與輸出功率匹配的PSU。

順便說一句，重要的是要認識到20 W RMS的總輸出功率不一定對大多數(shù)人有任何意義。為了進行比較，請考慮使用低成本的汽車音頻放大器或低成本的便攜式音頻“音箱”產(chǎn)品。它們通常被宣傳為提供40 W總輸出功率，但這通常是峰值輸出功率，轉換為20 W RMS輸出功率。

您可能會問，最后，20 W RMS是否真的足以使該系統(tǒng)正常工作？是的。低成本汽車音頻放大器通常沒有升壓DC-DC轉換器，因此它們使用汽車電池中的12 V電壓來驅動揚聲器。（實際上，汽車的電池電壓約為13.8 V，但這在這里并不重要。）請聽這些低成本的放大器-它們產(chǎn)生大量聲音。誠然，20 W RMS的輸出功率不足以使整個社區(qū)保持清醒，但這仍然不是我們系統(tǒng)的優(yōu)先事項。

選擇藍牙耳機，開/關開關和指示燈
您可以使用任何帶有3.5毫米音頻接口的耳機。此設計中使用了諾基亞BH-214藍牙立體聲耳機。它具有3.5毫米音頻連接器，非常容易從頭戴式耳機的PCB接收音頻信號并將其饋送到立體聲音頻放大器。

還需要一個開/關開關和指示燈LED。這些信號需要從諾基亞耳機中獲取。

修改諾基亞BH-214

耳機需要修改諾基亞耳機。由于某些信號來自耳機的PCB外部，因此需要將幾根導線焊接到該PCB上以實現(xiàn)信號傳輸。圖2至6顯示了如何完成此操作。

使耳機的前蓋朝向您，用小螺絲刀輕壓右上角和右上角將其打開。卸下塑料面板并卸下鍵盤橡膠。從底部外殼輕輕拉出包含PCB的零件。

耳機前蓋，內部視圖。

在前蓋打開的情況下，從圖2圈出的區(qū)域剪掉一些塑料，以留出更多的電線空間。此外，請卸下光導和On / Off開關的塑料外殼。

從圖3開始，焊接開/關開關（1），雙色LED（2），藍色LED（3）和電池導線（4）。從PCB上取出電池。

耳機的PCB的特寫視圖。

如圖3中的箭頭所示，現(xiàn)在將導線焊接到On / Off開關墊（1）上。然后，如那些箭頭所示，將導線焊接到雙色LED公共陽極墊（2）上。將電線焊接到藍色LED陽極墊（3）。最后，將焊錫絲焊接到電池墊（4）上。

使用可以找到的最細的電線，并記下電線的顏色，以備將來參考。

還有三根電線（圖4）需要焊接到耳機。

LED線焊接到耳機（右），并且具有特寫視圖（左）。

如圖4所示，將綠色LED陰極（5），紅色LED陰極（6）和藍色LED陰極（7）焊接到電阻器上?，F(xiàn)在應該有用于以下信號的導線：

藍牙耳機的On / Off開關的兩條線

綠色和紅色雙色LED的三根導線（即，公共陽極，綠色陰極和紅色陰極）

藍色LED的兩根導線（陽極和陰極）

電池端子的兩條線（來自LDO的3.6 V）

更換后的帶蓋保護套的耳機。

當所有電線都焊接到PCB上時，將耳機輕輕放回原處。小心關閉外殼，因為通過拉線很容易將焊盤從PCB上拆下來。修改后，耳機將如圖5所示。

檢查立體聲音頻放大器板
本設計中的立體聲音頻放大器是MAX98400A D類放大器。該放大器具有107 dB的高信噪比（SNR）。揚聲器可以直接連接到放大器的輸出，而無需輸出濾波器，也不需要大而笨重的隔直流電容器。后一點非常重要。傳統(tǒng)的D類放大器需要一個輸出濾波器，以從放大器輸出中恢復音頻信號。MAX98400A依靠揚聲器線圈的固有電感來恢復方波輸出的音頻成分。消除輸出濾波器和隔直流電容器可節(jié)省PCB上的大量空間。

立體聲音頻放大器中集成了線性穩(wěn)壓器（MAX16910）。穩(wěn)壓器將12 V電源轉換為3.6V。LDO輸出連接到耳機的電池端子。LDO的輸出電壓可以在3.4 V至4.2 V之間。憑借其30 V（最大）輸入電壓以及內置的熱保護和過載保護，MAX16910非常適合該應用。實際上，利用圖6中所示的R1和R2值，LDO的輸出電壓將約為3.8 V，這在這里是理想的。

立體聲音頻放大器板原理圖。

從圖6可以明顯看出，MAX98400A放大器需要很少的外部元件來實現(xiàn)其功能。放大器的增益由SV1和SV2選擇；最大增益為32.9 dB，等于44.2 V / V：

[tex] GAIN_ {MAX} [dB] = 32.9hspace {1mm} dB [/ tex]

[tex] GAIN_ {MAX} [分數(shù){V} {V}] = 10 ^ {分數(shù){32.9} {20}} = 44.2分數(shù){V} {V} [/ tex]

編輯：hfy