Asubio DAC [En proceso....]

[picodeloro]

Una vez que esta lista este cerrada, empezaré con la parte más complicada del proyecto que es el diseño del PCB... tengo curiosidad por ver lo que va a salir de todo esto, jejejejeje....

Yo también tengo que dedicarle un tiempo a aprender a manejar un software para tirar pistas. Ahora mismo estoy liado con un trabajillo que requiere del empleo de SMD y como no dispongo de tiempo para ponerme con el protel/orcad/eagle... pues me curré las pistas con Autocad, pues son pocos componentes.

-- o --
Rodirgo

[lord.camilo]

Hola Rodrigo,

Nunca he soldado los encapsulados de los integrados que pones ahí, tengo visto soldarlos con un estañador "a lo bruto" unidendo todas las patillas y acto seguido poner una malla de desoldar encima de las patillas y quitar los excedentes de estaño, requiere tener mucha práctica para no tostar el componete en cuestión. Puedo buscar componentes similares entre las placas de "chatarra" que tengo por casa y hacer pruebas de soldadura a ver como se da la cosa.

La verdad es que ya he perdido la cuenta de las veces que he visto este video pero claro uno ve estas barbaridades y te hace pensar que todo es pan comido y claro, no creo yo que sea tan sencillo... aunque igual estoy equivocado y con paciencia y buen pulso no presenta mayores problemas...

Con respecto al resto de los componentes, 1206 se puede soldar bien con una punta fina para el estañador, para 0805 ya hay que andar más fino.

Actualmente estoy trabajando en una modificación de un par de Larocco Diablo y empleo para las resistencias el encapsulado 1206 (aunque tal vez tenga que cambiar algunas por 0805)y SOT23 para los componentes "discretos", en estos tamaños puedes usar el estañador sin mayor problema.

Bueno saberlo , ya que estos encapsulados son los que me causaban más dudas, en especial el 0805.

Si ves que necesitas ayuda en este tema, avísame que me pongo al día rápido.

Muchas gracias, si llegado el momento tengo algún problema ya te lo comentaré a ver que se puede hacer

Un saludo

[lord.camilo]

DUAL MONO DACs

Bueno vamos con la parte de los esquemáticos dedicada a los DACs. Aquí están los correspondientes esquemáticos:




Como sabéis el DAC escogido es el WM8741, tope de gama de Wolfson, los motivos que me han llevado a escoger este modelo en particular frente a los demás son como ya había comentado:

• Control digital de volumen integrado.
• Posibilidad de elegir entre uno de los 5 filtros digitales integrados, que servirán para adaptar más fácilmente el sonido a nuestras preferencias.
• Salidas diferenciales en tensión ahorrando de esta manera la conversión I/V.

Tal y como se ve en el esquemático he optado por utilizar dos WM8741 en configuración Mono Dual, esto quiere decir lo siguiente:

• El primer DAC se encarga de procesar el audio correspondiente al canal derecho.
• El segundo DAC se encarga de procesar el audio correspondiente al canal izquierdo.

Para más información sobre esta configuración se puede echar un vistazo al siguiente whitepaper de Wolfson, WAN_0115. En este caso al utilizar los DACs con esta configuración se ganan 3dB de SNR, la mejora que esto produce puede ser discutible... pero se trata de exprimir lo máximo que el integrado puede dar de si .

1. CONFIGURACIÓN

Estos DACs habrá que alimentarlos con la señal I2S generada por la salida del SRC4392 (PUERTO B). Por lo tanto las señales LRCLK, DATA, BCLK se conectarán a las entradas LRCLK (pin 1), DIN (pin 2) y BCLK (pin 3) de cada uno de los DACs.

Por otra parte también habrá que conectar a los DAC el correspondiente MCLK (pin 5) en este caso será la señal MCLKSRC. Como ya se ha visto, según sea la frecuencia de sampleo deseada, la señal MCLKSRC será de 22.5792MHz (XO3) o de 24.576MHz (XO2), los valores de frecuencia de los MCLK los he escogido basándome en la Tabla 11 del datasheet del WM8741.

Cada uno de los DACs estará configurado en modo software y serán controlados por el uC AtMega a través del bus I2C. Por tanto las entradas SDIN (pin 26) y SCLK (pin 27) estarán conectadas al bus I2C mediante las señales SDA1 y SCL1 respectivamente. Además el jumper J5 nos permitirá configurar la dirección que ocupan estos dispositivos en el bus, poniendo la entrada SADDR (pin 28) a 0 o a 1.

La entrada MODE (pin 24) nos permitirá seleccionar el modo de funcionamiento deseado, en nuestro caso, modo software I2C, por lo que según el datasheet habrá que dejar la entrada MODE sin conexión. La entrada DIFFHW (pin 6) nos permite elegir entre modo de operación normal o modo dual mono, en nuestro caso elegiremos modo normal, DIFFHW=0, ya el modo dual mono se habilitará mediante software.

Por último las entradas de configuración FSEL/DINR (pin 4), OSR/DSDR (pin 22), IWO/DOUT (pin 23) y MUTEB/SDOUT (pin 25) no tendrán utilidad en nuestra aplicación y por lo tanto se dejaran sin conexión.

2. ALIMENTACIÓN Y DECOUPLING

DGND (pin 7), AGNDR (pin 10), AGND (pin 14) y AGNDL (pin 19) estarán directamente conectadas a tierra. Por otra parte los pines de decoupling VMIDR (pin11) y VMIDL (pin 18) se han configurado siguiendo las indicaciones del datasheet.

DVDD (pin8), AVDDR (pin 9), AVDD (pin 15) y AVDDL (pin 20) usan el esquema de decouplin recomendado por el datasheet pero además se ha añadido a cada pin un condensador electrolítico de 10uF en paralelo y se han filtrado todos estos pines de alimentación mediante ferritas, tal y como se explica en siguiente documento:

Supply decoupling.

Por otra parte LRCLK (pin 1), DIN (pin 2), BCLK (pin 3) y MCLK (pin 5) tienen una pequeña resistencia en serie de 47 ohm, tal y como se explica también en dicho documento.

Bueno pues eso es todo por ahora. Y como siempre cualquier duda, sugerencia o error ya sabéis... 

También actualizo los esquemáticos en el primer post, corrigiendo pequeños errores y modificando algún detalle.

Un saludo. 

[picodeloro]

Por cierto, antes de que se me olvide. En lo referente a soldar SMD, procura evitar usar estaño "lead free", busca un estaño "tradicional" de calidad pues suele fundir a menos temperatura, se propaga mejor por el cobre y las patillas de los componentes evitando también tostar los componentes por exceso de temperatura.

-- o --
Rodrigo

[lord.camilo]

Ok, Rodrigo lo tendré en cuenta

[lord.camilo]

MICROCONTROLADOR.

Aquí están los esquemáticos correspondientes al uC.



El uC será el encargado de configurar y coordinar el funcionamiento entre los diferentes integrados que se conectan al bus I2C:

• SRC4392
• WM8741
• I2C 20x4 LCD

Además también se encargará de recibir y procesar las señales generadas por el encoder, así como generar las señales de ENABLE para los relojes XO2 y XO3.

El PCA9306 es in integrado encargado de adaptar las señales del bus I2C de 5V a 3.3V y viceversa, de esta manera se pueden conectar al bus dispositivos compatibles con ambos voltajes.

Y como una imagen vale más que mil palabras, aquí está el diagrama de bloques del sistema de control:



1. CONFIGURACIÓN.

1.1. CONECTORES

En los esquemáticos podemos ver 4 conectores, que tendrán las siguientes funciones:

• J6, LCD. Este conector es el encargado de comunicar el display LCD con el micro. Mediante el bus I2C (SDA2, SCL2) y la señal de interrupción INTLCD. Además este conector también se aprovecha para suministrar la correspondiente alimentación al LCD.
• J7, ENCODER. Es el encargado de comunicar el encoder con el micro. Mediante las señales PULSEA, PULSEB y PRESS. Las dos primeras serán dos trenes de pulsos que indicaran el número de pasos que gira el encoder así como si este giro es a derechas o a izquierdas mientras que la última señal indicará si se produce la pulsación del interruptor integrado en el encoder. Este conector también suministra la alimentación correspondiente para el correcto funcionamiento del encoder.
• J8, PORT D. Proporciona una forma de acceder a los pines del puerto D.
• J9, ICSP (In Chip Serial Programmer). Este conector nos permitirá cargar el correspondiente firmware en la memoria del micro así como futuras actualizaciones del mismo. Para cargar los programas se utilizar un cable especial de Paralelo a ICSP, la construcción de este cable se explica es muy sencilla y viene perfectamente explicado aquí.

1.2. MICRO

1.2.1. PUERTO B

PB0 (pin 12), PB1 (pin 13) y PB2 (pin 14) irán conectados respectivamente a las señales PULSEA, PULSEB y PRESS generadas por el encoder.

PB3 (pin 15), PB4, (pin 16), PB5 (pin 17) y RESET (pin 29) son las señales necesarias para la programación ICSP del micro he irán conectadas por tanto al conector J9.

Las entradas XTAL1 (pin7) y XTAL2 (pin8) estarán conectadas un cristal de 20 MHz tal y como se explica en el datasheet del micro.

1.2.2. PUERTO C

PC0 (pin 23) y PC1 (pin 24) irán conectados a las señales INTSRC e INTLCD respectivamente que serán las señales de interrupción generadas por el SRC4392 y el display LCD.

PC2 (pin 25) y PC3 (pin 26) serán los encargados de generar las correspondientes señales de enable, SMCLK1 y SMCLK2, de los relojes XO2 y XO3 respectivamente.

SDA (pin 27) y SCL (pin 28) pines encargados de realizar la comunicación I2C con el resto del sistema, irán conectados al conector J6 y al PCA9306 que se encargará de compatibilizar estas señales con los dispositivos de 3.3V.

ADC6 (pin 19) y ADC7 (pin 22) no se utilizan por lo que quedarán sin conexión.

1.2.3. PUERTO D

En nuestra aplicación el puerto D queda completamente libre y estará a nuestra disposición a través del conector J8 para cualquier uso que se nos pueda ocurrir.

1.3. PCA9306

El PCA9306 es como decía el encargado de adaptar las señales del bus I2C de 5V a 3.3V y viceversa, de esta manera se pueden conectar al bus dispositivos compatibles con ambos voltajes. Los valores de las renitencias de pull-up los he seleccionado basándome en lo indicado en el datasheet del integrado.  

2. ALIMENTACIÓN Y DECOUPLING.

Se seguirá el mismo esquema de decoupling utilizado hasta el momento sin ningún tipo de modificación.

3. PROBLEMILLAS

Quedan unos pequeños problemillas por resolver que son:

• Saber si las entradas de enable de los relojes son 5V compatibles, ya que en estos momentos se manejan directamente desde las salidas del micro. En caso de que esto no sea así, tendría que utilizar el bus I2C para comunicarme con el SRC4392 y utilizar dos de sus GPOs (General Purpose Outputs) para generar las correspondientes señales de enable.
• Con la señal INTSRC tengo el mismo problema pero al revés, ya que esta señal es de 3.3V pero debe ser procesada por un dispositivo de 5V así que esto también tengo que ver cómo solucionarlo.

Bueno, con esto termina la explicación de toda la parte digital del DAC que ya iba siendo hora . Hasta este punto los esquemáticos ya deberían de ser los definitivos salvo que encuentre algún error, pequeños cambios de última hora y esos problemillas que he comentado.

Lo próximo será la etapa de salida del DAC, donde después de pensármelo mejor voy a simplificar las cosas eliminando la salida balanceada. Esto lo hago así debido a que no poseo ningún DAC balanceado que pueda aprovecharla y no creo que monte ninguno hasta dentro de mucho, mucho, tiempo...

Cualquier duda, error o sugerencia ya sabéis...  

Un saludo.  

[papatero]

Menuda currada te estás dando ya que hay el buzon de sugerencias..... podrías dejar opción utilizar en el paso final con valvulas  , si mas no, es mas simple que andar utilizando balanceados que en la mayoria de equipos domesticos sin grandes pretensiones no se utiliza, a mi por lo menos me gustaba mas mi dacmagic con el paso final a valvulas.

Solo de pensar en el diseño de la PCB ya me está dando algo jeje, cuidadín con el diseño de la parte del reloj que en las pcb's es muy puñetero, no se como deben diseñar los actuales equipos, pero tengo un amigo ingeniero que hacía fuentes de alimentación conmutadas, entre otras y con la AF siempre tenía un problema u otro, yo he llegado a ver como cortaba pistas de la pcb por problemas inductivos y capacitivos para solucionar inestabilidades y rizados extraños etc..

[lord.camilo]

Hola papatero,

A la hora de diseñar el PCB mi intención es dejar las 8 salidas del los DACs (4 por canal) accesibles, para que cada cual haga lo que quiera con ellas... , no sé si era eso a lo que te referías. Por otra parte yo de válvulas no sé nada de nada aparte de tenerles cierta manía aunque esto lo digo sin conocimiento de causa... jejejejeje

De todas formas todavía no tengo claro si integrar la etapa de salida en la misma placa o hacerlo en otra placa independiente.

Estos días también estoy dándole vueltas a un tema muy importante que tenía un poco apartado se trata de la alimentación... entre otras cosas, no sé si integrar algunos reguladores en la placa del DAC o hacerlo todo de forma separada, tampoco tengo claro que reguladores serían los más indicados, el problema es que no encuentro demasiada información al respecto... a ver que consigo sacar en limpio .

Respecto al diseño del PCB, tienes toda la razón, así que lo mejor es no pensarlo porque sino... de todas formas con el diseño de los esquemas lo estoy pasando muy bien además de aprender un montón así que a haber si el PCB me entra igual de bien...

Un saludo

[papatero]

Tio, si consigues que éste diseño funcione vas a ser el "puto amo" perdon por la expresion

En la pcb del DAC yo no incluiría nada mas e intentaría dejarle espacio para apantallarlo si fuese necesario. Apartandolo de todo lo relacionado con el encoder, el control de la LCD etc. y dejaría por separado tanto las alimentaciones, como la etapa final de salida, Balanceada o no, pero que permita distintas opciones.

O sease, un DAC en toda regla, con sus conectores de entrada soldados en placa sin cables apantallados y dejando a extremos opuestos, las alimentaciones y en otro lado opuesto las salidas sin sus LPF, luego en todo caso una pequeña pcb que se pueda alimentar desde la principal del DAC +15v, 0v, -15v y la conexion de audio, y si me aprietas, puestos a crear pistas dejar la opcion de insertar los ic's del LPF y salida para soldar.

Yo hace años habia utilizado un viejo soft llamado Tango que funcionaba solo bajo MS-DOS pff despues aprendi un poquito de Protel pero el del 1995, algo viejo pero funcional, aún recuerdo algo de él, tenia muchisimos esquemas y placas y lo peor....componentes a medida porque en valvulas no habia nada, ni zocalos, ni condensadores de esas medidas etcc.
Pero en una ocasion uno de esos famosos virus acabó con todas las librerias dañadas, esquemas y demás y nunca pude recuperarlas pff desde entonces no volvi a utilizar ni protel ni nada perdí tantisimos esquemas y trabajo que autodiagnosticandome diria que pille una depresión estube muchos dias cabreado y después desilusionado, en fin...jeje. Todo el tema de diseño lo tengo olvidado, y como suele pasar tengo una carpeta llena de esquemas y proyectos que no he llevado a cabo por falta de tiempo, algún dia podré.

No se si te puedo ayudar en algo, porque de programacion de pic, etcc ni papa, pero de alimentaciones y analógico mas o menos me defiendo bien.

[lord.camilo]

Hola papatero,

Interesantes comentarios algunos de ellos ya me rondaban la cabeza otros me estan dando algunas ideas .

Pero en una ocasion uno de esos famosos virus acabó con todas las librerias dañadas, esquemas y demás y nunca pude recuperarlas pff desde entonces no volvi a utilizar ni protel ni nada perdí tantisimos esquemas y trabajo que autodiagnosticandome diria que pille una depresión estube muchos dias cabreado y después desilusionado, en fin...jeje.

Puffff!!!   , menuda putadilla...

No se si te puedo ayudar en algo, porque de programacion de pic, etcc ni papa, pero de alimentaciones y analógico mas o menos me defiendo bien.

Claro que si, cualquier aporte es bienvenido cuanta más gente colaboré mejor. Respecto a la parte de programación... espero que llegado el momento glt nos eche una mano .

En los próximos días voy a postear una nueva versión de los esquemáticos que:

• Corrige un error bastante gordo en la parte del PCM2707.
• Incluye la nueva etapa de salida basada en un par de AD797, básicamente es la que se encuentra en uno de los datasheets de Wolfson.
• Incluye como se va a realizar la alimentación, pero ya adelanto que me basaré en utilizar los módulos LCDPS y LCBPS de twisted Pear Audio y además habrá algún que otro regulador LDO en placa, de todas maneras también colocaré una serie de jumpers, que permitirán saltarse estos reguladores en caso de querer alimentar las diferentes partes del circuito con fuentes más avanzadas como reguladores Joung y demás .

Cuando lo publique ya me dirás que opinas de la etapa de salida y de como he solucionado el tema de la alimentación, a ver si os convence... jejejejejeje.

Un saludo.

[picodeloro]

No está mal el AD797, aunque yo soy más de AD744 o AD822 (esto lo hago por liar un poco  )

No en serio, no está mal el AD797.

Una pena lo de los planos papatero, yo estoy a ver si me pongo también con el Protel u otro similar. Estos últimos días he tenido que currarme una placa para una solucionar un problemilla en unos amplis que tengo por casa y me dibujé la placa en Autocad pues necesitaba quitar el tema adelante y no tenía tiempo para empezar de cero con un software de estos (además entraban en juego pocos componentes por lo que no me suponía una complicación usar ACAD). Ahora si que empezaré a dedicarle tiempo a un software de estos.

-- o --
Rodrigo

[lord.camilo]

Hola ,

Bueno, la verdad es que mi falta de experiencia me está pasando factura y el tema de las alimentaciones me está volviendo un poco loco , además por todo lo que estoy leyendo es un tema bastante controvertido y se tienen opiniones para todos los gustos, algunas realmente curiosas, pero claro, sin mediciones que las apoyen... no se puede fiar uno mucho. En estos momentos es cuando uno echa en falta un buen osciloscopio y tener mucho tiempo para poder hacer todas las pruebas necesarias jejejejejeje....

Como tengo decidirme de una vez os comento en que punto estoy a ver qué os parece, por una parte he decidido dejar de lado el uso de reguladores discretos, ya que de momento no lo veo claro y las cosas me gusta hacerlas entendiendo lo que hago. Así que las opciones se reducen al uso de reguladores integrados.

En este punto es necesario tomar una nueva decisión ya que se puede enfocar el problema de dos maneras:

• Usar un regulador o dos reguladores para alimentar cada uno de los integrados.
• Tratar de minimizar el uso de reguladores.

Esta última decisión todavía no la tengo clara, de hecho como explico más abajo estoy utilizando una mezcla de las dos, así que cualquier opinión o sugerencia al repecto es bienvenida .

Voy a comentar lo que tengo pensado hacer hasta ahora a ver que os parece.

Las alimentaciones y sus consumos correspondientes serán:

PCM2707, Total = 30mA.

• VDD, 3.3V
• VCCP, 3.3V

SRC4392, Total = 125mA.

• VDD18, 1.8V/58mA.
• VDD33, 3.3V/15mA.
• VIO, 3.3V/44mA.
• VCC, 3.3V/8mA.

WM8741, Total = 100mA cada uno. (Recordar que utilizamos dos)

• AVDD, 5V/55mA.
• DVDD, 3.3V/45mA.

C33xx (Reloj), Total  = 18mA cada uno. (Recordar que tenemos tres)

ATMEGA328P, Total = 150mA.

• VCC1, 5V
• VCC2, 5V
• AVCC, 5V

LCD, no lo sé exactamente pero calculo que como mucho serán unos 200mA.

ENCODER, tampoco lo he visto pero no creo que sea más de 20mA.

En primer lugar voy a generar tres raíles de alimentación:

• Un raíl positivo de 6V, del que se derivarán las tensiones digitales y analógicas necesarias (5V, 3.3V y 1.8V). Para generar este raíl se podría usar una TREAD, una YJPS o una Sigma11.
• Un raíl de +15V y otro de -15V con el que se alimentará la etapa de salida. Para generar este raíl se podrían usar 2xTREAD, una LCBPS o una Sigma22.

El raíl de ±15V no tiene mayor complicación ya que con él se alimentará directamente la etapa de salida.

El raíl de 6V si que tiene más historia ya que de él se tendrán que derivar las correspondientes tensiones para el correcto funcionamiento de los integrados. Los reguladores que he seleccionado para derivar estas tensiones son el TPS79133 (100mA), TPS79118 (100mA)  y el LT1763 (500mA).
Estos reguladores se utilizarán de la siguiente manera:

• 3xTPS79133 (3.3V, 100mA), para alimentar cada uno de los tres relojes que tenemos en el DAC.
• 1xLT1763 (3.3V, 500mA), encargado de generar todas las alimentaciones de 3.3V, menos las de los relojes.
• 1xTPS79118 (1.8V, 100mA), generara la alimentación de 1.8V a partir de los 3.3V generados por el regulador anterior.
• 1xLT1763 (5V, 500mA), encargado de generar la alimentación analógica AVDD (5V) de los WM8741.
• 1xLT1763 (5V, 500mA), encargado de alimentar el uC, el LCD y el ENCODER.

Bueno pues así están las cosas y probablemente así se quedarán a no ser que alguien vea algún problema grave o aporte alguna idea más interesante.

Respecto a la elección de reguladores he buscado bastante y creo que los que he seleccionado son de lo mejorcito que se puede encontrar hoy en día pero estoy abierto a sugerencias.

Esto es todo por ahora... .

Un saludo

Camilo

[lord.camilo]

Hola ,

Pensaba que en este tema de la alimentación iba a recibir más aportes pero veo que no se ha animado nadie...

Bueno, pues aprovecho para actualizar el primer post del hilo que se había quedado un tanto desfasado, también incluyo un enlace a la nueva versión de los esquemáticos que:

• Corrigen unos cuantos errores, especialmente en la parte del PCM2707.
• Añaden la topología de la etapa de salida basada en los dos AD797.
• Añaden toda la parte relacionada con la alimentación que ya os he comentado.

Ahora sí, estos son los esquemáticos definitivos y ya recibirán pocos cambios, principalmente modificaré los valores de determinados componentes y poco más. Así que toca crear la lista de materiales, que publicaré como muy tarde la semana que viene.

No está mal el AD797, aunque yo soy más de AD744 o AD822 (esto lo hago por liar un poco   )

No en serio, no está mal el AD797.

Por cierto Picodeloro, si has utilizado el AD797 podrías comentarme cuál es el esquema de "decoupling" que te ha dado mejores resultados.

Por último y como siempre, recordar que los esquemáticos aún no están cerrados así que todos los consejos, correcciones, etc... serán bien recibidos

Un saludo.

[picodeloro]

Nunca he cacharreado con él, lo he escuchado hace algún tiempo en un ampli de auriculares/previo hecho por un conocido y creo que se limitó a montarlo siguiendo las indicaciones del datasheet, hace tiempo de esto.

-- o --
Rodrigo

[lord.camilo]

Ok, Rodrigo

En el datasheet hablan de un condensador cerámico de 0.1uF en paralelo con uno de tántalo de valores 4.7uF a 22uF he leído bastantes cosas en contra de este último tipo de condensadores, sabrías decirme si es posible sustituir este condensador por un buen condensador electrolítico del mismo valor.

Un saludo