Analogen Audioausgang beim Pi Zero nachrüsten (Seite 2)

Für dieses Projekt geht es aber nicht um optimalen Hi-Fi-Genuss, weshalb sich die Schaltung deutlich einfacher gestaltet (Abbildung 2). Jeweils eine Kombination aus Kondensator und Widerstand bilden einen Filter, insgesamt kommen Sie also mit acht Bausteinen plus Audiobuchse mit Gesamtkosten von unter 2 Euro hin.

Abbildung 2: Ein Hoch- und ein Tiefpassfilter bereinigen das Audiosignal von Überlagerungen.

Von links nach rechts zeigt Abbildung 2 die Anschlussbuchse für den RasPi und die Tiefpassfilter mit den 270-Ohm-Widerständen, kombiniert mit 33-nF-Kondensatoren. Die anschließende Kombination aus 10-µF-Kondensator und 150-Ohm-Widerstand bildet den Hochpassfilter.

Ganz rechts in der Schaltung finden Sie die Audiobuchse, hier eine STX-3120-5B, die es zum Beispiel bei Adafruit gibt. Im Prinzip lässt sich zwar jede Audiobuchse verwenden, allerdings passt die im Projekt verwendete Variante mit einem Rastermaß der Pins von 2,54 Millimetern genau auf ein Breadboard.

Neben der 5B-Version gibt es noch eine 3B-Version. Die hier verwendete 5B-Variante hat den Vorteil, dass nur bei leerer Buchse die Signale an den Pins 3 und 4 anliegen. Wer einen externen Verstärker samt Lautsprecher anschließt, der profitiert davon, dass diese durch das Einstecken eines Ohrhörers in die Buchse automatisch stummschalten.

Preislich passend zu dieser Minimallösung eignet sich ein kleiner, auf dem PAM8403-Chip basierender Verstärker, wie es ihn für unter 2 Euro auf den großen Marktplätzen gibt. Achten Sie darauf, dass er einen ausreichend dimensionierter Kondensator mitbringt, ein Potentiometer schadet ebenfalls nicht (Abbildung 3).

Abbildung 3: Passend zum Low-Budget-Equipment eignet sich ein kleiner Verstärker mit PAM8403-Chip und Dreh-Poti.

Allerdings erweist sich der PAM8403 in der Praxis als sehr empfindlich gegen Störungen der Versorgungsspannung. Der naheliegende Anschluss an die 5V-Schiene des RasPi scheidet also aus, genauso wie die Stromversorgung über einen LiPo-Akku, der per einfachem DC-DC-Konverter die nötige Spannung liefert. Gute Ergebnisse lieferten dagegen verschiedene Powerbanks. Das Datenblatt des PAM8403 gibt zusätzlich Hinweise, wie sich die vom Verstärker selbst erzeugte Störstrahlung vermindern lässt.

Etwas Luxus

Die neun Bausteine lassen sich für einen ersten Test schnell auf dem Breadboard verdrahten. Auch eine finale Version mit einer Lochrasterplatine macht wenig Arbeit. Einzig die Anschlussbuchse für den Pi Zero gestaltet sich auf diesen für die einseitige Bestückung vorgesehenen Rohplatinen etwas komplizierter.

Die Luxusversion besteht im Entwurf und der Produktion einer eigenen industriell hergestellten Platine. Das klingt komplizierter und teurer, als es ist, wie der Artikel “Maßgeschneidert” auf Seite 64 dieser Ausgabe belegt. Die Produktion der Platine in Abbildung 4 kostete über den Vertreiber Aisler.net beispielsweise nur 13,35 Euro.

Abbildung 4: Die industriegefertigte Audioplatine kostet bei Aisler ohne Bestückung gerade einmal rund 13 Euro.

Das Paket enthält drei Platinen, eine Spende von zwei Euro geht an KiCad. Im Vergleich zu den Bauteilkosten ist das zwar relativ viel, dafür passt die Platine als Mini-HAT direkt auf das untere Ende des Pi Zero. Auch auf die Qualität der Audioausgabe wirkt sich die Platine dank kurzer Signalwege positiv aus.

Das komplette KiCad-Projekt steht auf Github zum Herunterladen bereit [2]. Die KiCad-Projektdatei lässt sich direkt auf Aisler.net hochladen, und Sie halten dann binnen weniger Tage Ihre Exemplare in der Hand. Das dürfte schneller gehen als die Lieferung der verwendeten Audiobuchse.

Fazit

Zugegeben: Auch ohne eigene Schaltung gibt ein Pi Zero Töne und Musik aus. Eine Audiobuchse erweitert aber die Möglichkeiten, da die anderen Optionen in vielen Fällen nicht zufriedenstellend funktionieren. Wer nicht selbst lötet, der greift entweder zu fertigen HATs, wie etwa einem Pirate-Audio-HAT von Pimoroni [3], oder steigt mit einem kleinen, einfachen Projekt wie der hier vorgestellten Platine in das Thema ein. (tle)