Автор: KSerg
Опубликовано 19.11.2014
Создано при помощи КотоРед.

Хорошо жить в городской квартире! Или офисе. Или мастерской. Мыши по углам не шебуршатся и не пищат, потому что в городах их нет, вывелись. А вот иногда хочется услышать что-то знакомое, килогерца так на два... Особенно если почти готов проект на микроконтроллере с пищалкой, про которую автор говорит примерно такое: "Звуковая головка (буззер) должна быть со встроенным генератором!". И всё.

Ну, привет! Где же такую взять? Динамиков много, а вот с пищалкой нет. Можно спаять, но она должна быть экономичная, низковольтная, при этом громкая и с довольно стабильной частотой, поскольку плавание тона очень неприятно на слух.

Мой путь к идеальной схеме был непростым. Сначала это был блокинг-генератор на одном n-p-n-транзисторе и колечке. Он имел довольно неприятный голос, но орал как угорелый. Потом стандартная пипикалка на двух транзисторах p-n-p и n-p-n, у которой не хватало громкости, а частота плавала. Нет, это все не то! Как же китайцы делают эти буззеры? Схему я так и не нашел.

И как-то мне на глаза попалась одна интересная микрушка. TPA301 от именитой Texas Instruments. Параметры приятные:

Выходная мощность усилителя 350 мВт при 5-вольтовом кормлении, 250 мВт при 3,3 В. Диапазон напряжений питания - 2,5 - 5,5 В. А самое главное, у меня их целый котосклад!

Смотрим на типовую схему включения. При всем уважении, у ней есть один недостаток. Это усилитель. В этом виде можете собрать и послушать какой-нибудь кошачий концерт, если подключите на вход слева плеер. Звучит она мощно. Но для микроконтроллера ее в моей задачи использовать пока было нельзя. Тогда пришлось бы в программу вводить генератор импульсов, а программист из меня неважный. По этой схеме: коэффициент усиления задается делителем R2/R1, конденсатор Bypass выбирается порядка 0,1 - 2,2 мкФ, SHDN при подтягивании на плюс запрещает работу микросхемы и переводит ее в глубокий сон. Концерт окончен, поэтому мы его крепко привяжем на общий провод. Спаяли? Работает? Теперь будем делать то, из-за чего мудрые коты из Texas должны будут иметь на нас огромный зуб. А именно, возбуждать этот усилитель. Конструкторы наверняка не один день убирали все возможные причины возбуждения, наша задача обратная.

В Datasheet нам подкинули подсказку - внутреннее устройство микрушки.

Видно, что это всего лишь узкоспециализированный сдвоенный операционный усилитель, половинки которого работают в противофазе и раскачивают динамик. В схеме усилителя задействана только петля ООС (отрицательная обратная связь), при помощи которой и регулируется усиление. Ее я использую для времязадающей цепи. А также введу ПОС (положительная обратная связь) по постоянному току. В результате опытов был придуман такой вариант.

Итак, ищем различия со схемой усилителя. Появился конденсатор С4 по входу (ООС), резистор R2 в цепи ООС после подборки стал равным 5,1К, ПОС реализована на резисторах R3 и R4. С указанными на схеме номиналами схема четко вписывается в ТЗ. Частота 2,1 кГц вблизи резонанса головки, длительность импульса 27 мкС. Потребляемый ток при 5В - 2,3 мА, при 3,3 В - 1,3 мА. Сохраняет свою работоспособность до 1,7 В. Частота при изменении напряжения питания тоже меняется, но не плавает вообще.

А теперь самое сладкое. В спящем режиме TPA301 потребляет 0,15 микроампера, так что лучше всего рулить генератором по выводу SHDN (1), подключив питание постоянно на выводы 6 и 7.

В экспериментах мной был использован электродинамический излучатель PB-1220PQ (черный бочонок с дыркой) со следующими параметрами:

сопротивление обмотки 16 Ω, резонансная частота 2048 Гц, звуковое давление 85 дБ при 1,5 В.

Для других головок придется немного подстроить частоту, подбирая номинал цепочки R2 / С4.

Печатная плата не изготавливалась, кусочек макетки был залит с пищиком в одно целое. Наверное, проще было все-таки найти готовый буззер.

А теперь мораль - листая даташиты, смотрите между строк. Иногда нестандартное включение сулит более интересные перспективы для простейшей микросхемы. Удачи конструкторам!

Все вопросы в Форум.