【征集令】ESP32蓝牙FM音响 - 嘉立创EDA开源硬件平台

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标准版 【征集令】ESP32蓝牙FM音响

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简介：使用安信可ESP32-S开发版接收蓝牙，输出I2S信号给UDA1334解码，音频信号通过CD4052切换开关切换ESP32-S蓝牙、FM、AUX音源给PAM8406

开源协议: GPL 3.0

(未经作者授权，禁止转载)

创建时间： 2021-11-15 21:32:07
更新时间： 2023-08-22 22:23:23
描述

可莉七七两只小可爱(・ω< )★

1.简介

使用安信可ESP32-S开发版接收蓝牙输出I2S信号给UDA1334解码，音频信号通过CD4052切换开关切换ESP32-S蓝牙、FM、AUX音源给PAM8406功放，5Wx2的2.0声道，附带OLED显示屏，锂电池充电电路等。

2.特点

1.支持蓝牙。
2.支持AUX输入。
3.支持FM调频。
4.带OLED屏幕查看状态。
5.自带锂电池，附带锂电池充电电路，平衡充电路。
6.使用安信可开发版，省去下载电路。
7.电量检测，充电检测支持。
8.5Wx2的2.0声道。
9.一键静音。
10.音量调节可视化。
11.电源隔离，当有DC12V供电时不会使用锂电池供电，延长电池使用寿命。

3.I2S解码

QQ截图20211123223628.png
 
比较简单，使用UDA1334解码IC进行解码输出模拟信号，只需要ESP32提供BCK、SW、DATA即可，无需MCLK，其他引脚如原理图下拉即可。

4.FM收音

QQ截图20211123225029.png
 
使用TEA5767，使用IIC控制，输出模拟信号，IIC由ESP32-S控制，注意留出天线。
FM收音模块直接出来声音较小，因此需要一个放大电路，使用S9014工作在放大区即可
如果觉得音量大，可以把R54改大。

5.SOURCES SWITCH

QQ截图20211123225448.png
 
由于有一路解码IC输出的信号，又有一路FM输出的信号，还有一路AUX IN的信号，因此需要一个SOURCES SWITCH，这是TI的一个2通道4路的切换开关，可用于模拟或者数字。
由AB控制，连到ESP32的IO上，INH下拉使能。
这里有一个切换的表格
OUTPUT B A
CH0（蓝牙） 0 0
CH1（FM） 0 1
CH2（AUX） 1 0
CH3（空） 1 1

6.充电电路

QQ截图20211123225808.png
内置两节锂电池，但是大部分都是单节电池充电方案，不想在找充电器，因此使用了升压充电方案，普通5V也可以充。
但是充电电路做的过于简单，长期使用影响锂电池寿命。在边放边充方面做的不好，因此会导致永远都充不满，充了又会放电。
比较成熟的方案是会加PMOS，通过5V IN 的输入使得电池和负载断开，然后5V给电池充电同时给负载供电，这里偷懒了没做。
修改建议：1.加入电源切换开关 2.加入平衡充电模块 3.使用充电IC带路径管理的。

上面这个为旧方案，下面这个是新方案

对比旧方案，新方案使用了降压充电，优点是充电快，并且可以使用开关管使12V电源直接使负载工作并且充电锂电池，并且互不干扰，但是缺点是需要买一个12V的适配器

还是使用的两节锂电池充电的方案，并且这次加入了锂电池平衡电路，保证电池的使用寿命。

 

当有12V供电时，12V会控制Q3 MOS管把锂电池电源断开，然后主供电会从锂电池7.4V转为12V，并且12V会给锂电池充电，互不干扰。

 

这个电路其实是本人之前做过的一个电源方案，有兴趣的同学可以去我之前的工程上看看。

https://oshwhub.com/Aknice/cn3762-shuang-chuan-lian-li-dian-chi-chong-dian

7.AMP

SOURCES SWITCH的COM端即接入AMP的四联的可调电阻，可以调节音量，并且接入ESP32的ADC脚，便于查看音量大小。
MODE脚接地说明是A/B类功放，此功放不需要电感。

8.代码

使用Arduino开发
需要btAudio-master、u8g2、Arduino TEA5767库
见minimalAudio.uno
主要是OLED显示的代码较多。

9.电性能测试

测试设备：ABTEC A2
趁着有空赶紧测一下这玩意的电性能。
按照数据手册，AB类，4欧负载5V ，THD+N为1%时是2.5W左右。其他信噪比，失真度，频响失真曲线等数据没写。
可以看到，2.2W THD+N为0.5%，和数据手册写的基本一致了，当前增益为-13db
当功率去到4W，THD+N高达34%，正弦波基本出来是方波，当前增益为0db
增益为-13db时，1khz的信噪比为78.746db
频率/增益曲线 20hz~20khz时 -13db，没做DRC，因此几乎为一个直线
频率/功率曲线

10.总结

充电电路做的过于简单，长期使用影响锂电池寿命。
修改建议：1.加入电源切换开关 2.加入平衡充电模块 3.使用充电IC带路径管理的。

比较简单的音响，功放不够给力，要真想5W，THD+N太差了，只有2W的时候才能听。

FM天线做的不够好，参数没调，沙沙声较大，自动搜台功能没做，后面可以继续完善。

ADC采样会飘，建议加入滤波电容和上拉电路，软件上完善消抖。

外壳没时间画了，只做了个亚克力固定背板。

见附件 背板_前视图_2007.dwg

 

喇叭建议：4欧5W 66mm

螺丝建议：主板M3*16 喇叭：M3*35

散热建议：功放、锂电池充电电路的MOS管和电感、锂电池均衡电路两个耗能的电阻

 

以下为视频演示

FM效果实际会比视频中要好
FM收音效果沙沙声为FM天线与电路参数不匹配，因没有设备测试所以没调参数，故出现沙沙声，效果一般
设计图
原理图
（ 1 / ）
PCB
（ 1 / ）
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BOM
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ID Name Designator Footprint Quantity
1 18650 BAT1,BAT2 18650 2
2 47uF C1,C2,C5,C13,C16 C1210 5
3 220nF C3,C4 C0805 2
4 100nF C6,C7,C8,C14,C15,C41,C43 C1206 7
5 10uF C9,C10,C42,C47,C49 C1206 5
6 10nF C11,C12 C0805 2
7 1nF C17 C0805 1
8 102 C18,C37 C0805 2
9 220uF C19,C20,C38 CAP-TH_BD8.0-P3.50-D0.6-FD 3
10 1uF C21 C0805 1
11 1uF C22,C23,C24 C0805 3
12 1uF C25,C26 C0805 2
13 470uF C27,C28,C35 CAP-TH_BD8.0-P3.50-D0.6-FD 3
14 100nF C29,C30,C46,C48 C1206 4
15 4.7uF C31,C32,C33,C34 C0805 4
16 104 C36,C44 C0805 2
17 1000uF C39 CAP-TH_BD12.5-P5.00-D0.6-FD 1
18 22uF C40 C1206 1
19 220nF C50 C1206 1
20 47uF/50V CE1,CE2 CAP 2.5*5*11 2
21 100uF/25V CE3 CAP 2.5*5*11 1
22 SS34_C8678 D1,D2,D3,D6 DO-214AC_L4.3-W2.7-LS5.3-RD 4
23 DC-005 5.5*2.1MM D4 DC-005 1
24 HEADER 1X4 H3 HDR2.54-LI-4P 1
25 PJ313D J1 AUDIO-TH_PJ313D 1
26 22uH L1,L3 IND-SMD_L7.0-W6.8 2
27 LED 0805 GREEN LED2 LED 0805 1
28 LED 0805 RED LED3 LED 0805 1
29 HX3400A Q1,Q2 SOT-23-3_L2.9-W1.6-P1.90-LS2.8-BR 2
30 IPD50R380CE Q3 PG-TO252-3_L6.5-W6.2-P4.57-LS10.0-BR-CW 1
31 S9014_C545572 Q4,Q5 SOT-23-3_L2.9-W1.3-P1.90-LS2.4-BR 2
32 220K R1,R4 R0805 2
33 100 R2,R3 R0805 2
34 10K R5,R25,R40,R41,R43,R44,R48 R0805 7
35 100 R6,R7,R8,R9,R10,R11,R12,R13,R28,R29,R34,R35,R36,R37,R38,R39,R58,R59,R60,R61 R0805 20
36 0 R14,R15 R0805 2
37 10 R16 R0805 1
38 47K R17,R18 R0805 2
39 10K R19,R21,R22 R0805 3
40 100K R20 R0805 1
41 RK097四联电位器 R23 RK097四联电位器 1
42 1K R24,R46 R0805 2
43 100 R26,R27 R0805 2
44 100K R30,R33 R0805 2
45 30K R31 R0805 1
46 200 R32 R0805 1
47 20 R42,R45 R2512 2
48 0.06Ohm R47 R 2512_L 1
49 120 R49 R0805 1
50 1M R50,R55 R0805 2
51 0 R51,R54 R0805 2
52 4.7K R52,R53 R0805 2
53 NC R56,R57 R0805 2
54 10K R62,R63 R0805 2
55 SS12-F10 SW1 SS-12D10 1
56 K2-1102AQ-N4CW-01 SW2,SW3,SW4,SW5 KEY-TH_K2-1102AQ-QXXW-XX 4
57 M3铜柱 TP1,TP2,TP3,TP4,TP5 M3铜柱_LCEDA 5
58 UDA1334ATS/N2,118 U2 SSOP-16_L5.0-W4.4-P0.65-LS6.4-BL 1
59 AMS1117CD-3.3 U3 TO-252-2_L6.6-W6.1-P4.57-LS9.9-BR-CW 1
60 TEA5767 U4 TEA5767 1
61 PC817B U5 DIP-4_L4.6-W6.5-P2.54-LS7.6-BL 1
62 PAM8406DR U6 SOIC-16_L9.9-W3.9-P1.27-LS6.0-BL 1
63 LM2596S-5.0/TR_C340931 U7 TO-263-5_L10.6-W9.6-P1.70-LS15.9-BR 1
64 KF301R-5.0-2P U8,U9 CONN-TH_P5.00_KF301R-5.0-2P 2
65 FM天线 U10 测试点方 1
66 CD4052BPWRG4 U11 TSSOP-16_L5.0-W4.4-P0.65-LS6.4-BL 1
67 安信可 ESP32-S 开发板 U12 ESP32-S2 开发板 1
68 HY2213-BB3A U13,U14 SOT-23-6_L2.9-W1.6-P0.95-LS2.8-BL 2 Extend
69 AO4459 U15 SOP8_N 1
70 CN3762 U16 SOP10_M 1

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