DACillinen kuulokevahvistin

jahonen

Käyttäjä
Liittynyt
31.7.2006
Viestejä
228
Kaupunki
Kuopio
Tulipa tuossa piirrusteltua moinen. Rakenne on muuten aika tavanomainen, lukuunottamatta regulaattoreita, joina käytin ns. superregulointia, sekä piirilevyä, joka on monikerrosrakenteinen. Näin ollen pitäisi maan olla vähintään riittävä, lähes yhtenäinen maataso koko levyn alalla (poislukien TPA6120A2:n tietyt pinnit), maataso on n. 0.2 mm päässä signaalista. DACina on TI:n PCM1792A ja itse vahvistimena TPA6120A2. Volasäätöä varten on sitten PGA4311. Liitäntöinä balansoidun analogisen lisäksi koaksiaalinen muuntajaerotettu SPDIF BNC:llä sekä Toslink. Prosessorina on MSP430F149 jolla koko hoitoa ohjataan. Liitinpiirilevy, joka sisältää myös analogiatulojen puskurivahvistimet, on erillinen mekaanisista syistä.

Tätä kirjoitettaessa en vielä ole saanut piirilevyjä käsiini, mutta toivon mukaan pian tulevat. Laittelen sitten lähempiä kuvia.

Skema ja layout.

t. Janne
 

Janne

Hifiharrastaja
Liittynyt
31.7.2006
Viestejä
2 016
Kaupunki
Oulu
Hienoa kaima!

Voisiko tästä tehdä ihan .pdf versionkin tarinoineen artikkelit-puolelle?
 

jahonen

Käyttäjä
Liittynyt
31.7.2006
Viestejä
228
Kaupunki
Kuopio
Kaipa tuosta voisi tehdä ihan oikean dokumentinkin jossa voisi valottaa tehtyjä ratkaisuja hiukan tarkemminkin. Artikkelin mielellään vääntäisin vasta sitten jahka olen kasannut ja debugannut tuon muuten ainakin alustavasti käyttökuntoon.

t. Janne
 

jahonen

Käyttäjä
Liittynyt
31.7.2006
Viestejä
228
Kaupunki
Kuopio
Piirilevyt saapuivat postissa tänä aamuna. Tässä kuvat ylä- ja alapuolelta. Powerin tasasuuntaussillan padeissa on havaittavissa pieni bugi, olin unohtanut poistaa tasasuuntaussillan PCB decalin padien pad stackista ylimääräiset kerrokset, joten padit tulivat näkyviin kaikille kerroksille. Onneksi tuosta ei ole mitään haittaa. Seuraavaksi pitäisi kasailla ja testata ±15 ja ±5 V superregulaattorit, ennen kuin kasaan varsinaisen ohjaus/DAC/kuulokevahvistin-osan.

t. Janne
 

jahonen

Käyttäjä
Liittynyt
31.7.2006
Viestejä
228
Kaupunki
Kuopio
Noniin, nyt olen saanut korttia hiukan kasaan ja mittailtua. Poweriosasta löytyi odotetusti pientä(?) värähtelytrabelia mutta luulisin sen selviävän kohtuullisella säätämisellä (mahdollisesti vaihdan AD797:n johonkin muuhun, plus muutama konkka "pinta-asennuksena"). Testasin myös SPDIF-koaksiaali-inputin, se toimii toiminnallisesti ok, pulssisuhdesymmetria sen sijaan vaatinee hiukan säätöä. Ylempi trace on digitaalisignaaliksi muunnettu SPDIF-streami, alempi koaksiaalista tuleva signaali. Optista liitäntää en ole vielä testannut sopivan kaapelin puutteen takia.

Samoin prosessoriympäristö nousi pystyyn ongelmitta, JTAGilla pääsi debuggaamaan MSP430-softaa. MSP430 vaikuttaa tuohon sovellukseen sikäli hyvältä että IO:n ns. edge rate (signaalin muutosnopeus) ei ole ihan mielettömän suuri. Tämä tarkoittaa pieniä logiikan generoimia häiriöitä. Tosin tuo kortti vaikuttaa yhteismuotoisten häiriöiden osalta hyvältä. Onnistuin alustamaan CS8416-receiverin ja sain RMCK-pinnin päälle, tosin en vielä saanut dataa ulos. Datalehtien luku jatkuu siltä osin.

Tässä kuvaa kasatusta (tai kasautumassa olevasta) kortista. Tarkoituksella en vielä ole juottanut analogiaosan piirejä kiinni, koska powerin debuggauksessa on parempi että mahdollisen vian sattuessa ei tule ylimääräisiä ruumiita.

t. Janne
 

mkutvonen

Hifiharrastaja
Liittynyt
31.7.2006
Viestejä
4 063
Kaupunki
Hyvinkää
Kappas. Metkan näköinen vekotin. Oletko ajatellut DAC:lta suoraa linjatasoista ulostuloa? Kauanko olet tätä suunnitellut? Itse olen tässä nimittäin hieman kypsytellyt ideaa oman DAC:n suunnittelusta, tosin aion kyllä pysytellä K.I.S.S.-linjalla. Onnistuin jo tilaamaan parit AD1853-samplet ennen kuin huomasin että sitä pirulaista pitäisi ohjata prosessorilla. Ei sovi tähän projektiin. No, oppiihan lukemaan datalehdet ennen kuin lähtee tilaamaan näytteitä. Huonosti noita tosin on saatavilla, sämplejä siis...
 

jahonen

Käyttäjä
Liittynyt
31.7.2006
Viestejä
228
Kaupunki
Kuopio
Enpä oikeastaan ajatellut linjalähtöä vaikka olisihan se tuohon sinänsä laitettavissa kohtuullisen helpostikin. Onhan tuo ollut kesästä asti piirrustuspöydällä, tosin enimmäkseen odottamassa hyvää ideaa johonkin kohti.

Suurin haaste itselle ja samalla ehkä mielenkiintoisin on tuo digitaalipuolen häiriöiden minimointi, joka edellyttää pientä looppien pinta-alaa. Aika näyttää miten siinä olen onnistunut. Receiverin lähtösignaalien edge rate on melko suuri (suurempi kuin MSP430:n), joten saapa nähdä miten pörisee. Common-mode-maakohinaa ei näyttäisi kuitenkaan alustavien mittausten mukaan kauheasti olevan.

Dataakin sain ulos receiveristä. Kunhan saan powerin kuosiin niin voisi kokeilla kasata DAC-osan ja katsella miltä signaali näyttää.

t. Janne
 

jahonen

Käyttäjä
Liittynyt
31.7.2006
Viestejä
228
Kaupunki
Kuopio
Sieltähän se audiosignaalikin löytyi, kunhan ensin receiveri, DAC ja allekirjoittanut pääsivät käytettävästä dataformaatista yhteisymmärrykseen. Kuvassa näkyvä DC-offset (teoriassa -6.2 V, käytännössä aika lähellä sitä) voi olla jonkunsorttinen ongelma volasäätöä ajatellen. PGA4311:n jännitealue on ainoastaan ±5V, ja tuo menee siitä ohi jo nollatasolla. Pitänee joku ratkaisu DC-offsettiin hakea.

Värähtelyongelmakin korjautui kun pistin pari konkkaa lisää regujen vakiovirtageneraattoreiden syöttöjännitteeseen. Ei tainnutkaan olla AD797 syyllinen.

Aika normaalia elektroniikan "tuotekehitystä" tässä hommassa. :p

t. Janne
 

jahonen

Käyttäjä
Liittynyt
31.7.2006
Viestejä
228
Kaupunki
Kuopio
Noniin, nyt alkaa olla vehje paria piiriä ja pientä hienosäätöä HW:n osalta valmis.



PGA:n ohittamalla kokeilin hivenen kuunnella tuota vehjettä, ja täytyy sanoa että häiriöetäisyys on ainakin kohdallaan, mitään ei kuulu jos digitaaliliitännästä ei tule signaalia. Sen sijaan HIFI:n testilevylle äänitetty -100 dBFS tasoinen 1 kHz oli ihan selvästi kuultavissa.

Seuraavaksi varmaan ohjelmassa näytön kytkentä sekä softan kirjoittelua.

t. Janne
 

mkutvonen

Hifiharrastaja
Liittynyt
31.7.2006
Viestejä
4 063
Kaupunki
Hyvinkää
Aikas elegantin näköinen systeemi. Mitäs tarkalleen ottaen aiot näytöllä tehdä?

Sain muuten juuri puhutuksi Wolfsonilta läjän DACeja ja S/PDIF -receivereitä sampleina. Nyt on sitten chipsettivalinta selvä. Tuo Wolfsonin DAC on siitä kiva, että siinä on digitaaliset oversampling-filtterit itsessään. Pääsee pahoista alipäästösuodattimista eroon ja kytkis pysyy silti yksinkertaisena.

Mistä muuten tilasit piirilevyt ja mitä maksoi?
 

jahonen

Käyttäjä
Liittynyt
31.7.2006
Viestejä
228
Kaupunki
Kuopio
mkutvonen sanoi:
Aikas elegantin näköinen systeemi. Mitäs tarkalleen ottaen aiot näytöllä tehdä?

Sain muuten juuri puhutuksi Wolfsonilta läjän DACeja ja S/PDIF -receivereitä sampleina. Nyt on sitten chipsettivalinta selvä. Tuo Wolfsonin DAC on siitä kiva, että siinä on digitaaliset oversampling-filtterit itsessään. Pääsee pahoista alipäästösuodattimista eroon ja kytkis pysyy silti yksinkertaisena.

Mistä muuten tilasit piirilevyt ja mitä maksoi?
Näytöllä on tarkoitus lyhyesti näyttää statustietoa; lähinnä käytössä oleva input ja mahdollinen samplerate, sekä volume. 2x8 merkin näyttöön ei kyllä muuta mahdukkaan. Nuo riittää ainakin minulle.

Piirilevyt tilasin Elprintasta. Hintaa oli kohtuullisen paljon, tosin ottaen huomioon monikerrosrakenteen ja ensimmäisen erän niin ei nyt ihan tavattomasti, 160€/kpl. Tuolta tilataan työprojektien piirilevyjäkin huomattavan suuria määriä, joten tiesin että laatuongelmia tuskin esiintyy. Tosin jos olisi tilannut useamman kappaleen niin olisi varmaan päässyt puoleen tuosta kappalehinnassa. Filosofiani on kuitenkin ennemmin laittaa paukut perusrakenteen toimivuuteen kuin eksoottisiin komponentteihin. Mielestäni hyvää digitaalilaitetta (pienet RF-emissiot ja suuri immuniteetti ulkoisia häiriöitä vastaan) ei kerta kaikkiaan voi tehdä point-to-point-langoituksella, vaan tasomaa on oltava hyvin lähellä signaalia (luokkaa 0.2 mm). Näin jokainen veto on ~50-60 ohmin siirtolinja. Mitä olen mittaillut noita receiverin digitaalilähtöjä, niin nousuajat on muutaman ns luokkaa, 5 ns vaatii jo mitoituksen 100 MHz mukaan riippumatta itse digitaalisignaalin taajuudesta.

Ylinäytteistys-rekonstruktiosuodin taitaa kyllä olla useimmissa delta-sigma-DACeissa integroituna. Mitä tuota omaa mittailin, niin tyypilliseltä lineaarivaiheiselta suotimelta vaikuttaa.

t. Janne
 

mkutvonen

Hifiharrastaja
Liittynyt
31.7.2006
Viestejä
4 063
Kaupunki
Hyvinkää
Yrittänen pitää tuon omani kaksipuoleisena piirilevynä. Eipä kannata paljua pintaliitos-IC:itä yrittää suoraan johdottaa... Voi olla että käy sanominen. Kaksi puolta saa luvan riittää ihan sen takia, että saan tehdyksi protot nätisti koululla. Jyrsimen voinee unohtaa, ainakin D/A-puolen kanssa, lähtöaste sitten erikseen. Siitä olisi tarkoitus tehdä diskreetti ilman globaalia takaisinkytkentää. Ja balansoidut lähdöt tähtäimessä myös.

Noista filttereistä, ainakin mitä muistan PCM1702:n datalehdestä, niin ei siinä ainakaan tainnut suotimia olla. Muutenkin aika arvokas DAC... Nyt on suunnitelmissa synnyttää tuotos Wolfsonin WM8804:llä ja WM8740:llä. Siitä kivoja, että ovat molemmat sekä rauta- että softapohjaisesti ohjelmoitavissa. Ensimmäinen versio saa luvan olla rautapohjainen ja mahdollisimman yksinkertainen. Sitten toiseen versioon voi jo kokeilla softapohjaista ohjausta. Valitettavasti esim. samplerateahan tuosta wolfsonin vastaanottimesta ei saa kaivettua näkyville kuin rekistereistä, joten ensimmäinen versio ei sitä tule kertomaan.
 
Ylös