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.
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 dedicateAP2112K-3.3– unul pentru secțiunea digitală ESP32-S3 și unul separat pentru secțiunea audio analoagă (DAC). - I2S Audio High-Resolution: Convertor DAC I2S stereo
PCM5102Acu SNR de 112dB și ieșire de 2.1 VRMS, fără condensatoare de blocare DC pe ieșire. - Amplificator de Putere: Etaj final Clasa D cu
TPA3118D2DAPalimentat direct la 12V, cu filtrare LC dedicată pe ieșiri (inductanțe BournsSRP7028Ași condensatoare de film). - Control Interactiv: Encoder rotativ mecanic
PEC11Rcu buton integrat pentru control volum/canale, butoane BOOT/RESET dedicate și LED-uri de stare.
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.
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. |