Zaloguj
Rysunek 1. Schemat ideowy płytki zwrotnicy DSP1701_3WCRSV
Schemat ideowy płytki zwrotnicy pokazano na rysunku 1. Jej sercem jest procesor ADAU1701 (U1) z rodziny SigmaDSP oferowanej przez Analog Devices. Rolą procesora jest:
- Konwersja wejściowego sygnału stereofonicznego (48 kHz/16 bitów) doprowadzonego do złącza IN.
- Podział na trzy pasma LOW/MID/HIGH za pomocą zwrotnicy LR24.
- Realizacja minimalnych opóźnień torów LOW/MID, aby wyrównać fazy akustyczne (zależne od konstrukcji zestawu)
- Wspólna regulacja głośności wszystkich sześciu kanałów wyjściowych.
Schemat aplikacji zwrotnicy pokazano na rysunku 2. Ze względu na dostępne tylko cztery wbudowane w ADAU1701 kanały C/A w aplikacji zastosowano zewnętrzny przetwornik C/A. Wybrałem popularny, łatwo dostępny, sześciokanałowy WM8766 (U6) firmy Wolfson.
Rysunek 2. Aplikacja zwrotnicy
Jest to typowy przetwornik 192 kS/24 bity stosowany w odtwarzaczach DVD i amplitunerach kina domowego. Schemat blokowy układu WM8766 zamieszczono na rysunku 3. Wewnętrzne przetworniki ADAU1701 w celu minimalizacji zakłóceń i poboru prądu są wyłączone programowo. Komunikacja pomiędzy procesorem sygnałowym a WM wykorzystuje 3-kanałowy interfejs I²S (MLCK/LRCK/BCLK SD0...2).
Ze generowanie sygnału zegara taktującego procesor ADAU odpowiada oscylator z rezonatorem kwarcowym XT o częstotliwości 12,288 MHz. Sinusoidalny sygnał oscylatora jest buforowany i formowany poprzez bramkę Schmitta U5 i używany jako sygnał MCLK dla filtrów cyfrowych i interfejsu WM8766. Układ przetwornika C/A uzupełniają elementy bierne tworzące sześć filtrów dolnoprzepustowych usuwających z sygnału wyjściowego niepożądane składowe będące wynikiem przetwarzania C/A.
Rysunek 3. Schemat blokowy układu WM8766
Układ zwrotnicy jest zasilany z transformatora 7 V/0,2 A poprzez mostek prostowniczy i dwa niskoszumne stabilizatory ADP3339. Układ U8 dostarcza napięcie +5 V do zasilania obwodów analogowych przetwornikca C/A (wyższe napięcie polepsza stosunek sygnał/szum przetwornika C/A w porównaniu do możliwego zasilania z 3,3 V).
Kolejny stabilizator - U9 - zasila procesor DSP. Zasilanie przetwornika C/A jest dodatkowo filtrowane poprzez dławik L2, rezystor R26 i kondensatory CE6, CE8, C16 oraz C18. Napięcie 1,8 V zasilające rdzeń DSP jest uzyskiwane w typowym układzie stabilizatora opartym z tranzystorem Q1. Odpowiednie potencjały zasilania są filtrowane za pomocą kondensatorów.
Pamięć U3 typu 24LC256 przechowuje aplikację oraz parametry ADAU. Zwora WP zabezpiecza pamięć przed przypadkowym zapisem - powinna być zdjęta podczas normalnej pracy i zwarta przy programowaniu pamięci EEPROM.
Aplikację uzupełniają układy: U2 (ADM811) służący do generowania sygnału zerowania oraz U4 (MAX810) odpowiedzialny za wygenerowanie sygnału zapisu zwrotnego parametrów (ADAU1701 - WB) podczas wyłączenia zasilania.
Rysunek 4. Schemat montażowy zwrotnicy DSP1701_3WCRSV
Płytka jest wyposażona w trzy zwory M0...M2 umożliwiające eksperymenty z różnymi mnożnikami PLL i rozdzielczościami ułatwiając pracą z innymi częstotliwościami i rozdzielczościami próbkowania A/C. Do złącza VOL należy dołączyć potencjometr liniowy o rezystancji 10...47 kΩ, służący do jednoczesnego regulowania głośności wszystkich kanałów. Złącze USBi służy do przyłączenia programatora.
Schemat aplikacyjny zwrotnicy jest oczywisty i nie wymaga dłuższego opisu. Do złącza PWR należy doprowadzić napięcie z transformatora 7 V/0,2 A, do IN stereofoniczny sygnał wejściowy, a do złącz OUTB, OUTM i OUTH odpowiednie, pasmowe końcówki mocy. Do złącza VOL potencjometr 22 kΩ do regulowania głośności. Domyślne położenie zwór to M0 - GND, M1 i M2 - V33 ustawiające przetwarzanie 48 kHz/16 bit.
Wykaz elementówRezystory: (SMD 0805, 1%) Kondensatory: (SMD 0805) Półprzewodniki: Inne: |
Montaż i uruchomienie
Moduł zwrotnicy zmontowano na niewielkiej, dwustronnej płytce drukowanej. Jej schemat montażowy pokazano na rysunku 4. Montaż jest typowy i nie wymaga opisu.
Uruchomienie modułu sprowadza się do pomiaru napięć zasilających i obecności zegara MCLK. Poprawnie zlutowany i skonfigurowany moduł gotowy jest do oprogramowania przy pomocy Sigma Studio. W materiałach dodatkowych udostępniony jest przykładowy projekt możliwy do modyfikacji i dostosowaniu do własnych potrzeb.
Rysunek 5. Konfiguracja EEPROM (24FC256) |
Rysunek 6. Konfiguracja systemu zwrotnicy |
Po uruchomieniu SigmaStudio i odczytaniu przykładowego projektu jest konieczna konfiguracja sprzętowa ADAU1701. W nowszych wersjach oprogramowania musimy także ustalić organizację pamięci EEPROM. W tym celu klikamy prawym przyciskiem myszy na ikonę IC2 i wybieramy opcję "Właściwości". Ustawiamy parametry zgodnie z organizacją zastosowanej pamięci - konfigurację dla popularnego układu 24FC256 zamieszczono na rysunku 5.
Po podłączeniu programatora USBi ustalamy konfigurację wewnętrzną ADAU1701 zgodnie z rysunkiem 6. (należy pamiętać o zwarciu zwory WP). Zgodnie z projektem wyłączamy i wyciszamy przetworniki C/A, aktywujemy interfejsy szeregowe, konfigurujemy interfejs I²S, wyprowadzony na GPIO (nóżki 6, 7, 8, 10, 11) oraz aktywujemy wewnętrzny przetwornik C/A na wyprowadzeniu MP2 (regulacja głośności). Po zapisaniu konfiguracji ADAU przełączamy się na okno aplikacji konfigurując zwrotnice zgodnie z własnymi potrzebami. Konfigurację pokazano na rysunku 7.
Rysunek 7. Konfiguracja sprzętowa ADAU1701 |
Rysunek 8. Konfiguracja zwrotnicy modelu |
Jeżeli zwrotnica jest włączona w tor audio, możliwe jest bezpośrednie odsłuchanie efektów zmian konfiguracji. W wypadku, gdy posiadamy system pomiarowy jest możliwe skorygowanie przebiegu charakterystyki częstotliwościowej przy wykorzystaniu danych pomiarowych i bloku MLSSA.
W wypadku zastosowania DSP banalnie proste jest usuwanie wszelkich ostrych nierównomierności, takich jak zanik, szpilka na charakterystyce częstotliwościowej i inne. Wystarczy tylko dodać odpowiedni człon filtru z biblioteki gotowych modułów Sigma Studio w wypadku typowych filtrów opartych z elementów R, L, C, korygowanie charakterystyki nie jest już tak trywialne. Po zaprogramowaniu moduł można podać testom w aplikacji.
Po upływie kilku miesięcy od pierwszego artykułu opublikowanego w Elektronice Praktycznej o rodzinie Sigma DSP, a może i nawet dzięki tym artykułom, znaczącemu obniżeniu uległa cena programatora USBi - firma Analog Devices obniżyła jego cenę z początkowych 190 USD do 80 USD, co jest łatwiejsze do zaakceptowania i umożliwia zastosowanie tych bardzo ciekawych nie tylko przez profesjonalistów, ale również przez hobbystów realizujących jednostkowe projekty wykonane dla własnych potrzeb.
Adam Tatuś, EP
