Останнім часом широке використання отримали підсилювачі з високим ККД – 90% і більше. У них звуковий сигнал перетвориться в ШИМ (Широтно-імпульсно модульований), що й обумовлює їх високий ККД, так як вихідні каскади при цьому працюють у ключовому режимі. Сучасні промислові зразки таких підсилювачів – це монолітні мікросхеми, об’єднуючі процесор і потужні вихідні каскади. Поекспериментувати з ними, наприклад, поміняти алгоритм ШІМ перетворення, скрутно.
Розглянуте пристрій дозволяє ознайомитися з одним із варіантів реалізації підсилювача класу D. Контролер ATtiny15L сімействаAVR фірми Atmel як не можна краще підходить для цієї мети, оскільки містить десятирозрядний аналогово-цифровий перетворювач (АЦП) і таймер з широтно-імпульсним модулятором (ШІМ).
Схема, завдяки застосуванню мікроконтролера, виходить дуже простий рис. 1.

Рис. 1

Опорною напругою АЦП вибирається напруга живлення (біти регістра ADMUX REFS1 = 0, REFS0 = 0). Сигнальний вхід контролера – один з входів АЦП, в даному випадку, вхід – 3 (РВ 4). Виходом сигналу ШІМ служить – вихід таймера ОС 1 (РВ 1). Допоміжні виходи: РВ0 і РВ2 коммутіруютпозитивну і негативну хвилю сигналу – відповідно.
Для попереднього посилення сигналу необхідний лінійний підсилювальнийкаскад з коефіцієнтом підсилення К = 10, причому напруга на його виході ввідсутність сигналу повинна складати половину напруги живлення, тому величини резисторів R1 і R2 рівні, а операційний підсилювач (ОУ)TL071 має великий вхідний опір.
Програма використовує два переривання: по переповненню таймера Т1 і по закінченню циклу роботи АЦП. АЦП конфігурується на вирівнювання результату по правому краю. При перериванні від АЦП результат зчитуєтьсяв робочі регістри і зсувається на один розряд вправо, таким чином, нульовий розряд старшого байта служить критерієм комутації позитивноїі негативною півхвиль. По переповненню таймера оновлюється вміст регістра ШІМ.
Для формування сигналу необхідного для управління мостовим вихідним підсилювачем призначено логічний елемент 4И-НЕ (561ЛА7). В підсилювачі застосовані складові транзистори КТ972А, КТ973А.
Наладку підсилювача слід починати зі збірки попереднього підсилювача, перш за все, необхідно переконатися, що на виході ОП присутня напруга близьке до 2,5 В при живленні від 5В.
Наступний етап – прошивка мікроконтролера. Для прошивки мікроконтролера Tiny15L використовувався програматор PonyProg. Він зручний тим, що не вимагає додаткового джерела живлення (живиться від СОМ порту комп’ютера) і не містить мікроконтролерів. Після програмування контролера подаємо тестовий сигнал 1кГц від генератора на вхід ОУ, так щоб на його виході амплітуда була не більше 2В. На виходах мікроконтролера РВ0 і РВ2 повинен бути меандр з тією ж частотою, на РВ1 – ШИМ сигнал з частотою приблизно 100кГц.
Вимагати високої якості звучання від підсилювача не слід, контролер, застосовуваний в ньому, не призначений для обробки аудіо сигналу.
Файл прошивки має ім’я: Amp_t15.hex, файл лістингу (для любителів програмування) Amp_t15.asm.

Для написання програми використовувалася стандартна програма фірми Atmel – AVRStudio версія 4.12, налагодження проводилася з допомогою VMLAB версії 3.14.

Завантажити архів з файлами схеми та прошивки контролера можна тут.