Bluetooth модуль MH-M38 с усилителем мощности на борту: только добавь питание и динамики! 

СмартПульс - держите руку на пульсе высоких технологий! Новости, статьи, обзоры мобильных устройств, компьютеров, комплектующих, радиолюбительских конструкций

Главная

Новости

Обзоры

Статьи

Обзоры РУНЕТа

   Главная - DIY (Сделай сам!) - Bluetooth модуль MH-M38 с усилителем мощности на борту: только добавь питание и динамики!


Bluetooth модуль MH-M38 с усилителем мощности на борту: только добавь питание и динамики!

Предисловие

Обзор посвящен Bluetooth-плате MH-M38, которая является самодостаточным устройством: на этой очень небольшой плате есть и сам Bluetooth-приёмник, и усилитель мощности, достаточный для "раскачки" небольших динамиков. Эта плата - очень недорогая и может представлять интерес для создания своими руками устройств воспроизведения звука по каналу Bluetooth с минимальной обвязкой.

Плата принадлежит к серии Bluetooth-плат MH-Mx8. Другие платы этой серии (MH-M18, MH-M28) - маломощные и не могут работать напрямую на динамики. Плата MH-M18 может работать только с дополнительным усилителем, а плата MH-M28 - чуть сильнее и может "раскачать" типовые наушники с импедансом 16-32 Ом.

Bluetooth модуль MH-M38 с усилителем мощности на борту: только добавь питание и динамики!
(кликнуть для увеличения, откроется в новом окне)

Оглавление

1. Характеристики, описание и схема подключения Bluetooth модуля MH-M18
 

2. Тест Bluetooth-модуля MH-M38
 

3. Тест Bluetooth-модуля MH-M38 в режиме внешней звуковой карты
 

4. Окончательный диагноз

Характеристики, описание и схема подключения Bluetooth модуля MH-M18

Основные характеристики Bluetooth модуля MH-M18:

Версия Bluetooth: 4.2

Напряжение питания: 3.7 - 5 В

Потребляемый ток: 5.5 мА (при отсутствии соединения), 20 мА (соединение, без нагрузки). Примечание: всё окажется не так

Возможность подключения по USB в качестве внешней звуковой платы

Габариты: 45*20*3 мм.

Поддерживаемые кодеки не указаны; но это значит, что, как минимум, кодек SBC должен быть.

Основной элемент платы Bluetooth-приемника - микросхема AC23BP0F501-25C4 китайской компании ZhuHai JieLi Technology Co. (логотип похож на букву "Пи", хотя на самом деле это соединённые вместе буквы J и L).

Bluetooth модуль MH-M38 - обзор

 

Кроме микросхемы собственно Bluetooth-приёмника, на плате расположены две микросхемы усилителей мощности XS9971. Эти микросхемы интересны тем, что могут работать в двух режимах усиления: класса AB и класса D. По ходу обзора уточним, в каком именно режиме они работают на этой плате.

Также на плате расположена другая мелкая обвязка: кварцевый генератор 24 МГц, резисторы и конденсаторы в нужных местах и в необходимом количестве. Есть и Bluetooth-антенна в виде традиционной ломаной линии.

Питание может подаваться как через разъём микро-USB, так и через контактные площадки на плате. Для защиты от дурака переполюсовки питания на плате установлен диод Шоттки SS34 (30 А, 40 В).

Разъём микро-USB может также подключаться к компьютеру для воспроизведения модулем звука через интерфейс USB (в качестве внешней звуковой карты).

Отдельно остановимся на усилителях мощности XS9971, установленных на плате.

Основные характеристики усилителя XS9971 таковы:

Напряжение питания: 2.5 - 7 В

Макс. выходная мощность при напряжении питания 5 В, нагрузке 2 Ом: 4 Вт

Макс. выходная мощность при напряжении питания 5 В, нагрузке 4 Ом: 2.4 Вт

Макс. выходная мощность при напряжении питания 3.7 В, нагрузке 4 Ом: 1.8 Вт

Коэффициент нелинейных искажений + шум, не более: 0.1% (класс AB); 0.12% (класс D)

Типовая схема включения XS9971 представлена на следующем рисунке:

Типовая схема включения усилителя мощности XS9971

На только что приведённой схеме надо обратить внимание, что она требует наличия электролитического конденсатора по питанию номиналом 100 мкФ. На плате его нет! К этому вопросу ещё вернёмся по ходу обзора.

А вся схема Bluetooth-модуля MH-M38 создана путём реверс-инжиниринга зарубежным специалистом и представлена на следующем рисунке (автор указан на схеме):

схема Bluetooth-модуля MH-M38
 

Путём сравнения этой схемы с живой платой убеждаемся, что наименования активных элементов не совпадают. Таким образом, в нашем случае, скорее всего, мы имеем дело не с оригинальной платой MH-M38, а с её полным клоном. Но это ни о чём плохом не говорит: клон далеко не всегда отличается от оригинала; особенно - китайский клон от китайского оригинала. :)

Питание с помощью контактных площадок можно подключить как через диод защиты от переполюсовки, так и в обход его.

При подключении питания с помощью порта микро-USB оно подаётся строго через диод защиты, хотя и не понятно, как в этом случае может случиться переполюсовка питания. Рекомендуется диод закоротить: это немного повысит КПД и выходную мощность платы (за исключением случая подключения к USB-порту компьютера с одновременным подключением внешнего питания).

Для порядка посмотрим на обратную сторону платы, чтобы убедиться, что там ничего нет:

Обратная сторона платы MH-M38

Ко всему сказанному выше надо добавить, что микрофона или контактов для его подключения на плате нет, так что сделать из неё Bt-гарнитуру не получится.

Также нет на плате контактов для подключения кнопок управления громкостью или переключением треков: всё управление воспроизведением осуществляется со стороны источника сигнала.

Зато на плате есть синий светодиод, индицирующий состояние платы: частое моргание - поиск соединения, непрерывное свечение - соединение установлено, медленное моргание - соединение установлено и воспроизводится звуковой сигнал.

Теперь с чистой совестью переходим к следующей главе.
 

Тест Bluetooth-модуля MH-M38

1. Тестирование начинаем с самого элементарного: сопряжения со смартфоном. Сопряжение свершилось быстро, со стороны смартфона плата видна под наименованием XFW-M38:

Сопряжение платы MH-M38 со смартфоном

Внимание! Сопрячь модуль с компьютером под Windows 10 не удалось.
 

2. Следующий вопрос - проверка режима работы выходных усилителей мощности: выясняем, как они сконфигурированы для работы: в классе AB или D. Осциллограмма с двух выходов (+ и -) одного из каналов чётко показывает, что усилители работают в классе D:

Усилители платы MH-M38 работают в классе D
 

В данном случае реализована схема без выходного фильтра, точнее, в качестве такового выступает индуктивность звуковой катушки динамика. Такая схема вполне допустима, если длина соединительных проводников до динамика будет не слишком большой (иначе они превратятся в антенну, излучающую помехи в широком диапазоне частот; а излишняя ёмкость нагрузки слегка ухудшит КПД усилителя).
 

Далее проверяем максимальную выходную мощность и температурные режимы платы в разных сочетаниях напряжения питания и сопротивления нагрузки (нагружался только один канал). Напряжение питания подавалось в обход диода защиты. Осциллограммы выходного напряжения снимались через RC-фильтр с частотой среза 80 кГц (иначе были бы видны только импульсы, как на осциллограмме выше; хотя некоторое проникновение несущей частоты всё равно будет наблюдаться). Частота подаваемого звукового сигнала - стандартный 1 кГц.
 

3. Проверка максимальной выходной мощности и температурного режима при напряжении питания 5 В и сопротивлении нагрузки 4 Ом. Этот режим будет наиболее типичным при стандартном применении тестируемого Bluetooth-модуля.

На следующей картинке - осциллограмма при уровне сигнала на грани начала клиппинга (отсечки вершин синуса):

осциллограмма выхода bluetooth модуля MH-M38 при уровне сигнала на грани начала клиппинга, питание 5 В, нагрузка 4 Ом

Выходная мощность составила 2.3 Вт. При этом потребляемый платой ток составил 0.58 А (2.9 Вт), а КПД составил приблизительно 80% (в расчёт КПД вошло также статическое потребление 2-го (ненагруженного) канала и чипа Bluetooth, так что реальный КПД собственно чипа усилителя несколько выше).

Тепловая картина оказалась довольно благопристойной, нагрев нагруженного чипа был приемлемым (до 62 градусов в установившемся режиме); тепловой снимок платы:

Тепловой снимок Bluetooth модуля MH-M38 (напряжение питния 5 В, нагрузка 4 Ом)

Тепловые снимки делались с помощью тепловизора UNI-T UTi260M (обзор).

При нагрузке 2 Ом картина существенно поменялась, об этом - в следующем пункте.
 

4. Проверка максимальной выходной мощности и температурного режима при напряжении питания 5 В и сопротивлении нагрузки 2 Ом. Этот режим вряд ли можно назвать типичным: динамики с таким сопротивлением крайне редки. Правда, можно соединить параллельно пару колонок по 4 Ом каждая.

В этом случае амплитуда сигнала на выходе вблизи уровня появления клиппинга снизилась до 3.3 В, мощность на выходе составила 2.72 Вт, потребляемая мощность 3.6 Вт, КПД=76%.

Всё более-менее нормально, кроме нагрева чипа усилителя, который увеличился до 103 градусов:

Тепловое фото Bluetooth модуля MH-M38 (напряжение питания 5 В, нагрузка 2 Ом)

Иными словами, работа с нагрузкой 2 Ом не рекомендуется, хотя чип и не вышел из строя.
 

5. Проверка максимальной выходной мощности и температурного режима при напряжении питания 3.7 В и сопротивлении нагрузки 4 Ом. Этот режим будет типичным при питании Bluetooth-модуля от литий-ионного аккумулятора с номинальным напряжением 3.7 В (правда, полностью заряженный аккумулятор имеет напряжение 4.2 В, а полностью разряженный - 3.2 В).

Осциллограмма выходного напряжения (на "бахрому" внимания не обращайте, это не до конца задавленная RC-цепочкой несущая):

осциллограмма выхода bluetooth модуля MH-M38 при уровне сигнала на грани начала клиппинга, питание 3.7 В, нагрузка 4 Ом

Амплитуда сигнала на выходе вблизи уровня появления клиппинга составила 3.1 В, мощность на выходе составила 1.2 Вт, потребляемый ток 0.42 А (1.55 Вт), КПД=77%.

С температурным режимом - вообще никаких проблем, чип нагрелся только до 45 градусов:

Тепловое фото Bluetooth модуля MH-M38 (напряжение питания 3.7 В, нагрузка 4 Ом)

В таком режиме выходная мощность получается небольшой, но и режим для платы - очень лёгкий.
 

6. Проверка частотной полосы.

По уровню -3 дБ нижняя граница воспроизводимых частот составила 7 Гц, верхняя - 19 кГц, после 20 кГц - резкий спад (стандартный при передаче сигнала по Bluetooth).

Теперь переходим к второстепенным по своей сути тестам.
 

7. Проверка потребления платы в различных режимах на холостом ходу (измерения проведены при напряжении питания 5 В).

Поиск соединения: 32 мА

Соединение установлено, музыка на паузе: 14 мА

Соединение установлено, воспроизводится музыка: 36 мА

Мораль: ни в каком режиме потребление не становится микротоковым; при питании от аккумулятора или батареи необходимо выключение физическим отключением модуля.

При подключенной нагрузке (динамиках) потребление многократно возрастает, см. предыдущую главу.

Работоспособность Bluetooth-модуля сохраняется при снижении напряжения питания до 3.2 В (если питание подключать в обход диода).
 

Тест Bluetooth-модуля MH-M38 в режиме внешней звуковой карты

При подключении тестируемого Bluetooth-модуля к компьютеру с помощью кабеля micro-USB оказалось, что компьютер видит модуль, как звуковую карту под именем JieLi BR21:

компьютер видит Bluetooth модуль, как звуковую карту JieLi BR21

Чтобы она работала, надо в настройках звука объявить её звуковой картой по умолчанию:

Чтобы Bluetooth модуль MH-M38 работал в качестве внешней звуковой платы, надо в настройках звука объявить его звуковой картой по умолчанию

Теперь осталось подключить небольшие звуковые колонки, и вуаля - всё работает! Проверено!

Питаться при этом модуль может по тому же кабелю, которым он соединён с компьютером. Только при этом надо иметь в виду, что USB 2.0 порт может отдать не слишком большой ток (до 500 мА), поэтому, с учетом КПД модуля, мощность выхода составит не более 2*0.75 Вт. При этом желательно подключать колонки с импедансом 8 Ом или более. И ещё желательно установить на плату электролитический конденсатор 100-200 мкФ по питанию (между контактами VBAT и GND) для сглаживания неравномерности потребления при резких скачках сигнала.

При подключении дополнительного внешнего питания 5 В мощность можно существенно повысить. Но подключать внешнее питание желательно через диод, развязывающий внешнее питание от порта USB (встречное включение диодов, в котором второй диод - тот, который уже установлен на плате).
 

Окончательный диагноз

Протестированный Bluetooth-модуль MH-M38 показал себя весьма необычным и интересным устройством, поскольку может работать и как обычный Bluetooth-приёмник, и как внешняя звуковая плата для компьютера.

Качество звука - вполне удовлетворительное, хотя и не аудиофильское. Аудиофильским оно здесь не может быть в принципе, поскольку в сигнальных цепях платы используются керамические конденсаторы. Это, по существу, - нелинейные элементы; подробности - в статье "Не все керамические конденсаторы одинаково полезны".

Область применения: создание собственных конструкций воспроизведения звука, а также модернизация различных аудио-устройств, не имеющих канала Bluetooth, в устройства, обладающие таковым.

В случае создания собственных конструкций большим плюсом будет наличие усилителя мощности на плате (если не требуется высокая мощность).

Как вариант, возможна установка модуля совместно с усилителем в корпуса отживших свой век устройств: транзисторных приёмников, трёхпрограммных громкоговорителей и тому подобных. В результате получатся устройства в стиле глубокого погружения в ретро. :)

Питать модуль можно как стандартным напряжением 5 В, так и напрямую от литий-ионного аккумулятора, но после доработки (замыкания диода, что немного повысит КПД и выходную мощность).

Купить Bluetooth модуль MH-M38 можно на Aliexpess, цена на дату обзора с учетом доставки - около $1.5.

Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158

  Ваш Доктор.
 14 декабря 2024 г.

Вступайте в группу SmartPuls.Ru  Контакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.


                Порекомендуйте эту страницу друзьям и одноклассникам                      

 

  Комментарии вКонтакте:

 

При копировании (перепечатке) материалов ссылка на источник (сайт SmartPuls.ru) обязательна!  Доктора! (Администрация сайта - контакты и информация)
  Группа SmartPuls.Ru  Контакте - анонсы обзоров, актуальные события и мысли о них