Hardware & Audio DIY

Sistem Audio Stereo Web Radio cu ESP32-S3

Documentație tehnică completă pentru receptorul Web Radio & Sistem Audio Stereo (Rev. 1.0)[cite: 7]. Proiectul integrează un microcontroler ESP32-S3-WROOM-1, convertor digital-analogic (DAC) pe bus I2S PCM5102A și amplificator audio în Clasa D TPA3118D2.

Microcontroler ESP32-S3 (Wi-Fi / BLE)

Audio DAC PCM5102A (32-bit / 384kHz)

Amplificare Audio TPA3118D2 (Clasa D Stereo)

Alimentare Principală 12V DC (Mufă Barrel) / 5V USB-C

1. Arhitectură Tehnică și Caracteristici

Sistemul audio a fost conceput pentru a oferi redare audio de înaltă fidelitate direct prin conexiune Wi-Fi (fluxuri Web Radio, Spotify Connect sau player local), eliminând zgomotul digital prin separarea riguroasă a liniilor de alimentare pentru etajul digital și cel analogic.

Etaj de alimentare eficient: Convertor Step-Down TPS563200 (12V la 5V / 3A) urmat de două regulatoare LDO dedicate AP2112K-3.3 – unul pentru secțiunea digitală ESP32-S3 și unul separat pentru secțiunea audio analoagă (DAC).
I2S Audio High-Resolution: Convertor DAC I2S stereo PCM5102A cu SNR de 112dB și ieșire de 2.1 VRMS, fără condensatoare de blocare DC pe ieșire.
Amplificator de Putere: Etaj final Clasa D cu TPA3118D2DAP alimentat direct la 12V, cu filtrare LC dedicată pe ieșiri (inductanțe Bourns SRP7028A și condensatoare de film).
Control Interactiv: Encoder rotativ mecanic PEC11R cu buton integrat pentru control volum/canale, butoane BOOT/RESET dedicate și LED-uri de stare.

Previzualizare 3D Față PCB Web Radio ESP32-S3 — PCB Layout - Față (Componență SMD & THT)

Previzualizare 3D Spate PCB Web Radio ESP32-S3 — PCB Layout - Spate (Planuri de Masă & Trasee)

2. Schemă Electrică (Interactive Vector Viewer)

Schema electrică este redată în format vectorial SVG pentru o vizualizare clară a simbolurilor, conecticii și etichetelor la orice nivel de zoom.

🔍 Deschide SVG vectorial (Tab Nou) 📄 Descarcă Schema Format PDF (Print A3/A4)

3. Listă de Componente (Bill of Materials - BOM)

Tabelul de mai jos conține totalul celor 72 de repere (128 de componente fizice) necesare pentru asamblarea plăcii Custom Audio System Rev. 1.0.

Referință	Cant.	Valoare / Model	Capsulă / Amprentă	Descriere Componentă	Statut
`BOOT1,RESET2`	2	PTS810 SJM 250 SMTR LFS	`PTS810_CNK`	Buton Push-Button SMD (BOOT / RESET)	Montat
`C1`	1	1mF	`CP_Elec_10x10.5`	Polarized capacitor	Montat
`C2`	1	100nF	`C_1206_3216Metric`	Unpolarized capacitor	Montat
`C3,C4`	2	10uF 25V	`C_1206_3216Metric`	Unpolarized capacitor	Montat
`C5`	1	100nF 16V	`C_0402_1005Metric`	Unpolarized capacitor	Montat
`C6,C7`	2	22uF 16V	`C_1206_3216Metric`	Unpolarized capacitor	Montat
`C8,C9,C21,C22`	4	1uF 10V	`C_0805_2012Metric`	Unpolarized capacitor	Montat
`C10,C23`	2	4.7uF 10V	`C_0805_2012Metric`	Unpolarized capacitor	Montat
`C11,C12,C13,C17`	4	100nF 10V	`C_0603_1608Metric`	Unpolarized capacitor	Montat
`C14`	1	10uF 10V	`CP_Elec_4x5.4`	Polarized capacitor	Montat
`C15,C16`	2	2.2uF 10V	`C_0603_1608Metric`	Unpolarized capacitor	Montat
`C18,C19`	2	2.2nF	`C_0402_1005Metric`	Unpolarized capacitor	Montat
`C20`	1	10uF	`C_0805_2012Metric`	Unpolarized capacitor	Montat
`C24`	1	22uF	`C_0805_2012Metric`	Unpolarized capacitor	Montat
`C25,C62`	2	100nF	`C_0603_1608Metric`	Unpolarized capacitor	Montat
`C26`	1	1uF	`C_0402_1005Metric`	Unpolarized capacitor	Montat
`C27,C32,C33`	3	100nF	`C_0402_1005Metric`	Unpolarized capacitor	Montat
`C28,C29`	2	10-22pF	`C_0402_1005Metric`	Unpolarized capacitor (Opțional cristal)	DNP
`C30,C31`	2	1nF	`C_0402_1005Metric`	Unpolarized capacitor	Montat
`C34,C35`	2	220uF 25V	`CP_Elec_8x10`	Polarized capacitor	Montat
`C36,C41,C42,C43,C44`	5	1uF	`C_0805_2012Metric`	Unpolarized capacitor	Montat
`C37,C38,C39,C40`	4	220nF 25V	`C_0402_1005Metric`	Unpolarized capacitor	Montat
`C45`	1	1uF 25V	`C_0603_1608Metric`	Unpolarized capacitor	Montat
`C46`	1	1nF	`C_0603_1608Metric`	Unpolarized capacitor	Montat
`C47,C48,C49,C50`	4	680nF 50V	`C_1206_3216Metric`	Unpolarized capacitor (Filtru ieșire Clasa D)	Montat
`C51,C52,C53,C54`	4	10nF	`C_0805_2012Metric`	Unpolarized capacitor	Montat
`C55,C56,C57,C58`	4	1nF	`C_0805_2012Metric`	Unpolarized capacitor	Montat
`C60,C61`	2	10nF	`C_0603_1608Metric`	Unpolarized capacitor	Montat
`D1`	1	SS54	`DIOM5126X245N`	40V 5A SMA Schottky Barrier Diode	Montat
`D2`	1	LED_GREEN	`LED_0603_1608Metric`	Light emitting diode (Power ON)	Montat
`D3`	1	LED_BLUE	`LED_0603_1608Metric`	Light emitting diode (Wi-Fi Status)	Montat
`D4`	1	LED_RED	`LED_0603_1608Metric`	Light emitting diode (Mute / Error)	Montat
`F1`	1	Slow T4A 5x20mm	`Fuseholder_Cylinder-5x20mm_Schurter_0031_8201_Horizontal_Open`	Fuse 4A Slow-Blow	Montat
`J1`	1	12V IN	`BarrelJack_CUI_PJ-102AH_Horizontal`	DC Barrel Jack 2.1mm	Montat
`J2`	1	USB_C_Receptacle_USB2.0_16P	`USB_C_Receptacle_G-Switch_GT-USB-7010ASV`	USB 2.0-only 16P Type-C Receptacle connector	Montat
`J3,J4`	2	MSTBA2.5	`CONN_1759017_PXC`	Conector Borne Difuzoare Stânga / Dreapta	Montat
`L1`	1	SRP7028A-4R7M	`IND_SRP7028A-4R7M_BRN`	Inductanță de putere 4.7 uH (Step-down TPS563200)	Montat
`L2,L3,L4,L5`	4	SRP7028A-100M	`SRP7028A3R3M`	Bourns 10 uH 3.5A Shielded Inductor (Filtru Ieșire TPA3118)	Montat
`R1,R3,R7,R8,R17,R18,R22`	7	10k	`R_0402_1005Metric`	Resistor 10k 0402	Montat
`R2`	1	54k9	`R_0402_1005Metric`	Resistor 54.9k 1% 0402	Montat
`R4`	1	47k	`R_0402_1005Metric`	Resistor 47k 0402	Montat
`R5,R6`	2	470R	`R_0402_1005Metric`	Resistor 470R 0402	Montat
`R9,R10`	2	5k1	`R_0402_1005Metric`	Resistor 5.1k 0402 (Linii CC USB-C)	Montat
`R11,R12`	2	22R	`R_0402_1005Metric`	Resistor 22R 0402 (Linii USB D+/D-)	Montat
`R13,R14,R15`	3	33R	`R_0402_1005Metric`	Resistor 33R 0402 (Semnal I2S Clocks)	Montat
`R16`	1	10R	`R_0603_1608Metric`	Resistor 10R 0603	Montat
`R20`	1	20k	`R_0402_1005Metric`	Resistor 20k 0402	Montat
`R21`	1	100k	`R_0402_1005Metric`	Resistor 100k 0402	Montat
`R23,R24,R25,R26`	4	3R3	`R_1206_3216Metric`	Resistor 3.3R 1206 (Snubber Clasa D)	Montat
`R27`	1	1k	`R_0603_1608Metric`	Resistor 1k 0603	Montat
`R28`	1	220R	`R_0603_1608Metric`	Resistor 220R 0603	Montat
`R29`	1	470R	`R_0603_1608Metric`	Resistor 470R 0603	Montat
`R30,R31,R32`	3	10k	`R_0603_1608Metric`	Resistor 10k 0603	Montat
`TP1`	1	GND	`TestPoint_Pad_D2.5mm`	Punct de test Masă (GND)	Montat
`TP2`	1	+12V	`TestPoint_Pad_D2.5mm`	Punct de test +12V DC	Montat
`TP3`	1	+5V	`TestPoint_Pad_D2.5mm`	Punct de test +5V (Ieșire Step-down)	Montat
`TP4`	1	+3.3V_DIGITAL	`TestPoint_Pad_D2.5mm`	Punct de test Alimentare ESP32-S3	Montat
`TP5`	1	+3.3V_AUDIO	`TestPoint_Pad_D2.5mm`	Punct de test Alimentare DAC PCM5102A	Montat
`TP6`	1	TX	`TestPoint_Pad_D2.5mm`	Punct de test UART TX	Montat
`TP7`	1	RX	`TestPoint_Pad_D2.5mm`	Punct de test UART RX	Montat
`TP8`	1	AUDIO_L	`TestPoint_Pad_D2.5mm`	Punct de test Ieșire Analogică Stânga DAC	Montat
`TP9`	1	AUDIO_R	`TestPoint_Pad_D2.5mm`	Punct de test Ieșire Analogică Dreapta DAC	Montat
`TP10`	1	AMP_SDZ	`TestPoint_Pad_D2.5mm`	Punct de test Control Shutdown Amplificator	Montat
`TP11`	1	AMP_MUTE	`TestPoint_Pad_D2.5mm`	Punct de test Control Mute Amplificator	Montat
`TP12`	1	BOOT	`TestPoint_Pad_D2.5mm`	Punct de test Intrare BOOT ESP32	Montat
`TP13`	1	RESET	`TestPoint_Pad_D2.5mm`	Punct de test Reset ESP32	Montat
`U1`	1	TPS563200	`SOT-23-6`	3A Step-Down Voltage Regulator 4.5-17V Input	Montat
`U2,U4`	2	AP2112K-3.3	`SOT-23-5`	600mA Low Dropout LDO Regulator 3.3V Fixed	Montat
`U3`	1	PCM5102A	`TSSOP-20_4.4x6.5mm_P0.65mm`	2.1 Vrms 112dB Stereo DAC cu I2S & PLL	Montat
`U5`	1	ESP32-S3-WROOM-1	`ESP32-S3-WROOM-1`	Modul Wi-Fi / Bluetooth BLE Dual-Core 32-bit	Montat
`U6`	1	TPA3118D2DAP	`DAP0032A_N`	Amplificator Audio Clasa D Stereo (PowerPAD)	Montat
`VR1`	1	PEC11R-4220F-S0024	`PEC11R4220FS0024`	Bourns Encoder Rotativ Mecanic cu Buton	Montat

4. Ghid de Asamblare și Puncte de Testare (Test Points)

Înainte de alimentarea completă a plăcii și programarea modulului ESP32-S3, se recomandă verificarea tensiunilor pe punctele de test dedicate folosind un multimetru:

Punct Test	Semnal / Tensiune	Valoare Așteptată	Descriere / Rol Verificare
`TP1`	GND	0V (Ref)	Punct de masă de referință pentru sondele de măsură.
`TP2`	+12V	+12.0V DC	Tensiune principală de intrare din mufa Barrel `J1`.
`TP3`	+5V	+5.0V DC	Ieșire regulator Step-Down `U1 (TPS563200)`.
`TP4`	+3.3V_DIGITAL	+3.3V DC	Alimentare microcontroler `U5 (ESP32-S3)` din LDO `U2`.
`TP5`	+3.3V_AUDIO	+3.3V DC	Alimentare curată DAC `U3 (PCM5102A)` din LDO `U4`.
`TP6 / TP7`	TX / RX	Semnal UART	Linii de comunicație serie pentru depanare și consolă.
`TP8 / TP9`	AUDIO_L / AUDIO_R	2.1 Vrms max	Semnal analogic stereo generat de DAC înainte de amplificare.
`TP10 / TP11`	AMP_SDZ / AMP_MUTE	Nivel Logic	Comandă Shutdown & Mute pentru amplificatorul `TPA3118D2`.
`TP12 / TP13`	BOOT / RESET	3.3V (Pull-up)	Pini de control pentru programarea modulului ESP32-S3.