No title

Univerzální digitální pøedzesilovaè TLE-3 Ivo Strašil

Èlánek popisuje konstrukci ekvalizéru, kompresoru dynamiky a pøepínaèe/smìšovaèe vstupù pro domácí hifi nebo poloprofesionální použití. Vysoké kvality a flexibility zaøízení je dosaženo použitím plnì digitálního zpracování zvuku. Pøístroj má jako jeden ze vstupù vestavìné digitální USB zvukové rozhraní. Technické parametry Napájení: 230 V, 12 W (3 W stand-by). Vstupy: 1 USB digitální rozhraní, 3 linkové nesymetrické, 1 linkový pøepínatelný symetrický/nesymetrický. Výstupy: 2 + 2 stereofonní nebo 4 monofonní Odstup THD+N: -94 dB min. Vnìjší rozmìry: 254 x 178 x 76 mm.

Koncepce Zaøízení (viz blokové schéma na obr. 1) je koncipováno jako stereofonní se ètyømi analogovými vstupy (z nich je jeden možné pøepnout do symetrického režimu), jedním USB digitálním vstupem a ètyømi stereofonními výstupy. Deska audioprocesoru zpracovává veškerý zvuk: signály z analogových vstupù se pøevádí trojicí pøevodníkù A/D na digitální data v nekomprimovaném formátu I 2S se vzorkovací frekvencí 96 kHz a rozlišením 24 bitù. Datový tok z integrovaného obvodu USB rozhraní (44,1 kHz, 16 bitù) se pøevádí do stejného formátu a všechna vstupní data poté vstupují do dvojice integrovaných audioprocesorù DSP, které spolu zpracovávají až šest monofonních kanálù souèasnì. Zpracovaná zvuková data jsou poté pøevodníkem D/A pøevedena na výstupní analogový signál. Deska øízení obsahuje mikrokontrolér ATMega64, který ovládá audioprocesory pomocí sbìrnice I 2C a umožòuje nastavení parametrù pøístroje pomocí ovládacích prvkù, umístìných na DPS pøedního panelu, a grafického LCD displeje. Deska zdroje zásobuje obvody pøístroje oddìleným napájením 5 V (digitální èást) a 8 V (analogová èást).

I2S je synchronní sériový formát (viz obr. 2). Logická úroveò na vodièi LRCLK (left/right clock) urèuje, zda se pøenáší data levého nebo pravého kanálu. Sériová data, urèující hodnotu signálu, se odesílají od nejvyššího po nejnižší bit synchronnì s hodinovým signálem BCLK (bit clock; nìkdy se znaèí SCLK - system clock). Pøenos zaèíná jednu periodu BCLK po zmìnì úrovnì signálu LRCLK. Celý systém ještì bývá taktován „hlavním“ hodinovým signálem MCLK (master clock). Všechny hodinové signály musí být navzájem synchronní v urèitých pomìrech - toho se dosahuje použitím jednoho oscilátoru a odvozením signálù MCLK, BCLK a LRCLK pomocí binárních dìlièek. Napøíklad u popisovaného pøístroje je frekvence krystalového oscilátoru 12,288 MHz (a souèasnì frekvence hlavních hodin MCLK), z ní se dìlením dvìma získá frekvence BCLK 6,144 MHz a dalším dìlením 64 získáme frekvenci 96 kHz shodnou s po-

žadovanou vzorkovací frekvencí pro vodiè LRCLK (tj. pøenáší se 2x 32 bitù dat bìhem jedné periody LRCLK, z toho využíváme jen 2x 24 bitù).

Použité integrované obvody Vzhledem k faktu, že popisovaná konstrukce používá nìkolik zajímavých integrovaných obvodù, které nejsou v ÈR pøíliš rozšíøeny, ve struènosti hlavní z nich popíši. CS42448 - kodek Obvod firmy Cirrus Logic (obr. 3) obsahuje šest pøevodníkù A/D a osm pøevodníkù D/A s rozlišením 24 bitù, maximální vzorkovací frekvencí 192 kHz a celkovým odstupem THD+N -95 dB. Pøevodníky A/D mohou mít symetrický nebo nesymetrický vstup; jeden z pøevodníkù A/D je v nesymetrickém režimu doplnìn pøepínaèem dvou stereofonních vstupù. Pøevodníky D/A jsou vybaveny regulací hlasitosti a plynulým nábìhem výstupního napìtí po zapnutí napájení, který zajišuje zapnutí bez lupancù v reproduktorech. Všechny pøevodníky mají inte-

Popis formátu I2S V úvodu uvedu ještì popis používaného digitálního formátu zvukových dat - I2S. Vždy se pøenáší dva kanály (tj. jeden stereofonní signál), sbìrnice má jeden datový vodiè a dva vodièe s hodinovými frekvencemi, které bývají spoleèné pro více signálù.

Obr. 1. Blokové schéma Obr. 2. Prùbìhy na sbìrnici I2S

Praktická elektronika A Radio - 06/2007

9

vzorkovací frekvencí, je použit pøevodník vzorkovací frekvence. Tento obvod pøevádí data mezi vzájemnì nesynchronizovanými digitálními zvukovými rozhraními s libovolnými vzorkovacími frekvencemi bez znatelné ztráty kvality (THD+N -125 dB pøi dynamickém rozsahu 128 dB). Obvod je dodáván v pouzdøe SSOP 28.

Obr. 3. Blokové schéma obvodu CS42448

Obr. 4. Blokové schéma obvodu TAS3103

grované antialiasing filtry. Obvod se dodává v pouzdøe LQFP 64. PCM2707 - USB rozhraní Speciální obvod firmy Texas Instruments tvoøí kompletní jednoèipovou USB zvukovou kartu s analogovým sluchátkovým a digitálním I 2S výstupem, pracující s rozlišením 16 bitù a vzorkovací frekvencí 32, 44,1 nebo

48 kHz. Pomocí øídicího rozhraní obvodu je možné simulovat funkce multimediální klávesnice. Obvod má 32vyvodové pouzdro TQFP. SRC4190 - pøevodník vzorkovací frekvence Aby bylo možné spojit výstup obvodu PCM2707 se vstupy audioprocesoru TAS3103, pracujícího s vyšší

TAS3103 - audioprocesor Audioprocesor slouží k vlastnímu zpracování digitálních zvukových dat. Jádrem obvodu (viz blokové schéma na obr. 4) je DSP procesor, který zpracovává data ze ètyø stereofonních digitálních vstupù SDIN1-4. Výstupní zvuková data jsou pøístupná na tøech stereofonních výstupech SDOUT1-3. Parametry obvodu jsou øízeny po sbìrnici I 2C, tj. vodièi SDA a SCL. Funkci rozhraní sbìrnice I2C zajišuje vnitøní mikrokontrolér obvodu, odvozený z øady x51. Jak DSP, tak i vnitøní mikrokontrolér jsou naprogramovány již výrobcem obvodu, firmou Texas Instruments. Souèástí obvodu je i oscilátor, fázový závìs (PLL) a dìlièky pro vytvoøení pøíslušných taktovacích frekvencí na vodièích MCLK, LRCLK a SCLK. Násobièka kmitoètu také vytváøí z frekvence na vodièi MCLK takt 135 MHz pro DSP jádro obvodu. Schéma zpracování zvuku v obvodu je na obr. 5. Všechny vstupní kanály vstupují do smìšovaèe s 3D efekty (delay, reverb, ètyøpásmový ekvalizér). Z výstupu smìšovaèe se odebírají tøi monofonní signály, které jsou zpracovány ve dvanáctipásmovém ekvalizéru, složeném z volnì konfigurovatelných filtrù IIR 2. øádu (tyto filtry jsou obvykle oznaèované termínem biquad). Dále následují korekce výšek a hloubek, ovládání hlasitosti, fyziologické kompenzace hlasitosti (loudness), procesor dynamiky Obr. 5. Zjednodušené schéma zpracování dat TAS3103

10

Praktická elektronika A Radio - 06/2007

(tj. expander nebo kompresor - na schématu DRC) a zpožïovací linka. Tuto trojici monofonních kanálù poté mùžeme pomocí dalšího smìšovaèe libovolnì pøipojit ke tøem stereofonním výstupùm. Na výstup SDOUT3 je také možné pøímo pøivést nezpracovaný signál ze vstupu SDIN4 (cesta není na blokovém schématu znaèena). Výstup SDOUT1 je vybaven hradlem OR, které umožòuje použít více obvodù TAS3103 pøi zpracování dat pro tento výstup (jeden obvod zpracuje napø. pravý kanál, druhý obvod levý). Obvod dále obsahuje deset filtrù a detektor RMS pro realizaci VU-metru nebo pøípadnì spektrálního analyzátoru.

Popis zapojení Deska audioprocesoru Vstupní signály o linkové úrovni vstupují na desku audioprocesoru (viz schéma na obr. 6) z konektorù Cinch (vstupy 2 - 4) a Jack 6,3 mm (symetrický vstup 1), umístìných na zadním panelu, pøes konektorové lišty SV1, SV3, SV4 a SV6. Jednodušší øešení mají vstupy 2 - 4, které jsou pøipojeny pøímo k pøevodníku A/D, nastavenému do nesymetrického režimu vstupu, pøes tantalové kondenzátory 4,7 µF, které filtrují stejnosmìrnou složku signálu. Na schématu je také zakreslen výrobcem IC4 doporuèená dolní propust RC 150 Ω/1 nF (f0 = 105 kHz/-3 dB), která má odstranit složky signálu nad 6,144 MHz, které mohou rušit vnitøní digitální antialiasingovou dolní propust pøevodníku. Pøi vyšší impedanci

zdroje signálu (stovky Ω) se však mezní kmitoèet této dolní propusti posune až do akustického pásma, proto jsem kondenzátory této propusti (C37 a další) vùbec neosazoval bez mìøitelného vlivu na kvalitu pøevodu. Je možné osadit i menší kondenzátor (100 pF) s tím, že se útlum propusti na frekvenci 6,144 MHz pochopitelnì zmenší, ale bude možné pøipojovat zdroje signálu s vyšší výstupní impedancí. Vstup 1 je øešen jako symetrický podle doporuèení v katalogovém listu obvodu pøevodníku A/D a D/A CS42448 (IC3). Vstup pøevodníku A/D 1 je nastaven jako symetrický a operaèní zesilovaèe IC2 a IC4 (NE5532A) oddìlují vstupní signál a souèasnì filtrují složky signálu nad akustickým pásmem. Pøi spojení propojek JP1, JP2 a pøipojení nesymetrického signálu na kladné vstupy konektoru SV1 pracují OZ IC2B a IC4B v invertují-

Obr. 6. Schéma zapojení desky audioprocesoru

Praktická elektronika A Radio - 06/2007

11

Obr. 7. Schéma zapojení desky øízení

cím zapojení se zesílením -1 a umožòují tak pøi pøipojení nesymetrického signálu plné vybuzení pøevodníku. V tomto zapojení má podle údajù výrobce IC3 ponìkud lepší odstup THD + N (-98 dB) než pøi pøímém pøipojení vstupù na pøevodník v nesymetrickém režimu (-95 dB). Výstupy pøevodníkù D/A IC3 jsou po oddìlení stejnosmìrné složky vyvedeny na osminásobný konektor Cinch X1. Rezistory 560 Ω v signálových vodièích slouží jako ochrana IC3 pøi zkratu na výstupu. Pøed tìmito rezistory je pøipojen tøívývodový konektor SV2 pro pøípadné pøipojení koncového zesilovaèe, pokud by byl vestavìn v jedné skøíòce spoleènì s deskou audioprocesoru. Konektor USB je pøipojen pøes oddìlovací rezistory k obvodu USB zvukové karty PCM2707 (IC8). Rezistor R50 èásteènì oddìluje zem poèítaèe od zemì pøístroje, aby se minimalizovalo vnesené rušení. Obvod je napájen ze zdroje zaøízení, napájení z poèítaèe se využívá jen pro detekci pøipojení konektoru vývodem HOST IC8. Pøevodník D/A integrovaný v IC8 slouží jako sluchátkový zesilovaè, pøípadnì linkový výstup USB zvukové karty. Jeho výstup je vyveden na konektoru SV7. Napájení analogové èásti IC8, která je jako jediná analogová èást napájena napìtím 3,3 V, je odvozeno z napájení digitálních obvodù pøístroje a odrušeno tlumivkami L1 a L2. Zem konektoru SV7 tedy není shodná se zemí ostatních signálových konektorù, pøi jejich propojení mùže nastat mírné zhoršení odstupu s/š. Po pøipojení USB konektoru k poèítaèi a sestavení spojení mezi PC a IC8 pøejde vodiè USB_SSPND do log. 1, èímž vyvede pøevodník vzor-

12

kovací frekvence IC9 ze stavu „reset“. IC9 se bìhem nìkolika milisekund inicializuje a na jeho výstupu AUXDATA se objeví pøevzorkovaná zvuková data se vzorkovací frekvencí 96 kHz, taktovaná signály SCLK a LRCLK. Pøesto, že vlastní pøenos zvuku z poèítaèe probíhá s rozlišením jen 16 bitù a vzorkováním pouze 44,1 nebo 48 kHz, není to na úkor kvality pøi používání PC k pøehrávání bìžných CD a MP3, nebo bìžné CD (nikoliv nové SACD) a MP3 nemají lepší parametry - jejich vzorkovací frekvence je jen 44,1 kHz a rozlišení 16 bitù. Pøi nastavení maximální hlasitosti v pøehrávaèi na PC tedy získáváme zvuková data v pøesnì stejné kvalitì, v jaké jsou na nosièi. Výhody vyššího rozlišení a vzorkovací frekvence 96 kHz pøístroje tedy pøi použití USB rozhraní využijeme až po prùchodu signálu obvodem IC9, který již vrací pøevzorkovaná data s dopoèítaným rozlišením do 24 bitù. To umožòuje další zpracování s minimálními zaokrouhlovacími chybami a kvantizaèním šumem na úrovni -144 dB oproti -96 dB pøi pøenosu 16bitového signálu. Vnitøní zpracování dat v obvodu TAS3103 probíhá dokonce se šíøkou slova 48 bitù, což dovoluje znaènou vnitøní pøebuditelnost obvodu bez limitace. Jádro desky tvoøí dva audioprocesory TAS3103, oznaèené jako master (IC1) a slave (IC5). Obvod IC1 má pøipojen krystal a generuje hodinové signály MCLK, SCLK (BCLK) a LRCLK pro celou desku. Obvod IC5 je taktován z IC1 vodièem MCLK. K obìma audioprocesorùm jsou pøipojeny všechny vstupní signály (tj. vodièe ADCDATA1 - 3 od pøevodníku A/D a AUXDATA od USB rozhraní). IC1 øídí stereofonní pøevodníky D/A 3 a 4 obvodu IC3 (tj. jeho výstupy

Praktická elektronika A Radio - 06/2007

AOUT5 - 8), IC5 øídí zbývající dvojici. Navíc jsou obvody navzájem spojeny vodièi TAS1_2 a TAS2_1 do vstupù hradel OR výstupu SDOUT1 (viz blokové schéma obvodu na obr. 5), takže obvod IC1 mùže øídit navíc i pøevodník è. 1 a obvod IC5 pøevodník è. 3, pøípadnì jen jejich levý nebo pravý kanál. Volnì konfigurovatelné vstupy a výstupy (GPIO0 - 3) audioprocesoru IC5 jsou použity pro ovládání obvodu USB rozhraní; na vstup GPIO1 obvodu IC1 je pøipojen signál SRC_READY, který informuje o správné funkci pøevodníku vzorkovací frekvence IC9 (zejména o pøítomnosti korektního vstupního signálu). Výstupní digitální signál DACDATA1 je spolu s nezbytnými taktovacími signály vyveden na konektor SV5, který slouží pro mìøení a pøípadné pøipojení koncového zesilovaèe tøídy D s digitálními vstupy. Vhodné IO pro jeho pøípadnou realizaci jsou napø. budiè TAS5508 ve spojení s koncovým stupnìm TAS5142 od Texas Instruments. Digitální výstup na konektoru SV5 je také možné vhodným obvodem (napø. DIT4096) pøevést na standardní S/PDIF digitální výstup. Obvody IC1, IC3 a IC5 jsou spojeny sbìrnicí I2C s deskou øízení. Protože obvody TAS3103 používají napájení a signálové úrovnì 3,3 V, ale øídicí rozhraní IC3 a mikrokontrolér na desce øízení jsou napájeny napìtím 5 V, jsou do vodièù SDA a SCL sbìrnice zaøazeny pøevodníky úrovnì, tvoøené tranzistory N-MOSFET Q2 a Q3, které jsou uzavøeny pøi úrovni log. 1 na vodièích sbìrnice (3,3 V na SDA, 5 V na SDA_5V), ale pøi pøivedení log. 0 na jejich source nebo drain se otevøou a pøenesou log. 0 i na druhou stranu. Vtipné zapojení pochází z [1].

Sbìrnice I2C je spolu s nulovacím signálem IC3 a audioprocesorù vyvedena na konektoru SV8, kterým je celá DPS spojena s deskou øízení. Napájení je na desku pøivedeno z DPS zdroje konektorem SL1. Stabilizátor IC6 vytváøí napìtí 3,3 V pro digitální obvody desky, obvod IC7 stabilizuje napájení 5 V (znaèeno +5V/1) pro analogovou èást IC3. Napájení OZ IC2 a IC4 je filtrováno èlenem RC R49/C70+C71. Stabilizátory jsou v pouzdrech D2PAK a jsou chlazeny zemními plochami desky. Celkový odbìr všech obvodù na DPS je asi 400 mA z obou zdrojù. Napájení digitální èásti napìtím 5 V (pøevodník úrovní, øídicí rozhraní IC3) je navíc zajištìno z DPS øízení vodièem +5V kabelu pøipojeného do konektoru SV8. Zemì oddìleného napájení digitální (GND) a analogové (AGND) èásti jsou spojeny u napájecího konektoru tlumivkou L3. Deska øízení Srdcem desky øízení (obr. 7) je mikrokontrolér ATMega64 (IC1), bìžící na frekvenci 16 MHz. Deska øízení je spojena s deskou audioprocesoru konektorem SV5, který pøenáší signály sbìrnice I2C a umožòuje mikrokontroléru vynulovat audioprocesory a pøevodník A/D-D/A. Ostatní vodi-

èe na konektoru SV5, s výjimkou napájení 5 V, jsou jen pøípravou pro pøípadná další rozšíøení. Aktuální stav zaøízení a nastavované hodnoty se zobrazují na grafickém displeji LCD1 128 x 64 bodù. Jeho LED podsvícení spíná tranzistor Q2, trimrem R1 je možné seøídit kontrast displeje. DPS pøedního panelu je pøipojena plochým kabelem do konektoru SV4, konektor SV3 je pøípravou na ovládání koncového zesilovaèe, pokud by byl s popisovaným zaøízením vestavìn do jedné skøíòky. Napájení 5 V desky øízení se odebírá z desky zdroje konektorem SV2, na kterém je vyvedena i sbìrnice I2C. Pøenos dat po této sbìrnici indikuje svícením dioda LED1. Konektor SV1 slouží k nahrání programu do IC1 pomocí ISP (In-system Programming) programátoru. Deska pøedního panelu Deska øízení (obr. 8) tvoøí subpanel pøístroje, který nese 6 tlaèítek, rotaèní enkodér s tlaèítkem RE20S a potenciometr nastavení hlasitosti, jehož poloha je mìøena pøevodníkem A/D mikrokontroléru. Stav šestice prosvícených tlaèítek (smìrové šipky, tlaèítko OK a tlaèítko napájení) je èten po sbìrnici I2C pomocí expanderu IC1. Výstupy expanderu souèasnì ovládají i LED diody v tlaèítkách. Na DPS je pøipravena i pozice pro infraèervený snímaè dálkového ovládání SFH 506, funkce dálkového ovládání nicménì zatím není firmwarem pøístroje podporována.

Praktická elektronika A Radio - 06/2007

Obr. 8. Schéma zapojení desky pøedního panelu

DPS je spojena s deskou øízení pomocí konektorù SV1 a SL1. Z konektoru SL1 jsou pøipojeny jen datové vodièe sbìrnice I2C do odpovídajících dutinek konektoru SV2 desky øízení; ostatní signály (vèetnì napájení 5 V) jsou vedeny desetižilovým plochým kabelem, spojujícím konektor SV1 s konektorem SV4 desky øízení. Deska napájecího zdroje Napájecí zdroj má dva navzájem oddìlené výstupy pro analogovou a digitální èást zaøízení. Støídavé napìtí z obou sekundárních vinutí transformátoru 230 V/2 x 9 V, 10 W TR1 (viz schéma na obr. 9) je usmìrnìno mùstky B1, B2 a filtrováno kondenzátory C5, C8. Na desce je dále osazen stabilizátor IC1 (7805) s chladièem, který vytváøí stabilizované napìtí 5 V pro napájení DPS øízení, vyvedené na konektoru SL2. Na konektoru SL1 je dostupné napájecí napìtí pro analogovou i digitální èást desky audioprocesoru. Napájení analogové èásti je navíc odrušeno LC filtrem L1/C9. Obr. 9. Schéma zapojení desky napájecího zdroje

13

I když pøístroj podporuje pøechod do stavu stand-by, není odpojováno žádné napájecí napìtí. Stavu standby dosáhne mikrokontrolér pouze softwarovým odpojením taktovacího signálu od audioprocesorù, èímž se zmenší spotøeba celého pøístroje na rozumnou úroveò 3 W. Pøestože mùžeme celý pøístroj považovat za zaøízení s dvojitou izolací, je možné pøipojit vodiè PE sítì do svorky X1-3 a tím jej spojit pøes transil D1 s analogovou zemí pøístroje. Tímto zapojením se omezí vznik zemních smyèek, ale pøi probití sítì do obvodù pøístroje se D1 otevøe a umožní pøepálení pojistky F1, pøípadnì vybavení proudového chránièe nebo jistièù. Nejde ovšem v žádném pøípadì o dokonalé øešení a je vhodné jen jako pomocná ochrana. Pokud by mìl pøístroj celokovovou skøíòku, je nutné uzemnit pøímo kostru!

Obr. 10. Deska audioprocesoru - strana spojù

Mechanická konstrukce DPS audioprocesoru (obr. 10 až 13) je oboustranná prokovená s nepájivou maskou, osazená pøevážnì technologií SMT; na obou stranách desky je „rozlitᓠmìï zemì a napájecích vodièù, která èásteènì stíní pøilehlé signálové vodièe a souèasnì tvoøí s materiálem desky jako dielektrikem rozprostøený blokovací kondenzátor. DPS øízení je jednostranná s nepájivou maskou (obr. 14 až 16). Desky s plošnými spoji napájecího zdroje (obr. 17 až 18) a pøedního panelu (obr. 19 až 20) jsou osazeny pøevážnì klasickými souèástkami a je možné je vyrobit i v domácích podmínkách, napø. fotocestou. Pøístroj je vestavìn v plastové krabièce typu SP-7772. Èelní panel je použit duralový, dodávaný s krabièkou. Vyvrtáme do nìj díry pro tlaèítka, potenciometr, rotaèní enkodér a vyøežeme obdélníkový otvor pro displej. Zadní panel, který nese signálové konektory a napájecí „Euro vidlici“, je pro snadnìjší opracování vyroben z kuprextitu. Na obou panelech jsou nalepeny štítky, vytištìné poèítaèem na samolepicí fólii. Deska audioprocesoru je upevnìna dvìma šrouby za osminásobný konektor Cinch X1 k zadnímu panelu a v pøípadì potøeby navíc dvojicí šroubù M3 s distanèními sloupky ke dnu krabièky. Uchycení k zadnímu panelu je nezbytné, protože pøi necitlivém zacházení s konektory by se bez nìj mohly poškodit spoje na DPS. Deska smìøuje stranou spojù vzhùru pro zajištìní lepšího chlazení integrovaných obvodù, jejichž normální provozní teplota je asi 60 °C.

Obr. 11. Deska audioprocesoru - strana souèástek

Obr. 12. Deska audioprocesoru - osazení strany spojù

(Dokonèení pøíštì) Obr. 13. Deska audioprocesoru - osazení strany souèástek

14

Praktická elektronika A Radio - 06/2007

Univerzální digitální pøedzesilovaè TLE-3 Ivo Strašil (Dokonèení) Deska øízení je uchycena ke dnu krabièky trojicí distanèních sloupkù o délce 3 mm tak, aby bylo možné do konektoru displeje, osazeného ze strany spojù, zasunout displej, který je asi o milimetr vyšší než je volný prostor v krabièce. Proto je na víku krabièky v místì, kde se dotýká displej, vyfrézována 1,5 mm hluboká drážka, která navíc displej upevòuje ve svislé poloze. Deska pøedního panelu je uchycena na dvou distanèních sloupcích k duralovému pøednímu panelu. Tlaèítka jsou pro zvìtšení konstrukèní výšky osazena v „precizních“ objímkách, potenciometr R1 je uchycen v desce a jeho vývody pøipájeny na pøipravené pájecí plošky. Høídele potenciometru a rotaèního enkodéru je nutné zkrátit a opatøit knoflíky. Tlaèítka TL1 až TL6 vložíme do objímek tak, aby dvojice orientaèních teèek na spodní stranì tlaèítka smìøovala ve smìru šipky na osazovacím plánku - tím se zajistí korektní pólování vestavìné LED. V pøípadì potøeby poté otoèíme hmatník tlaèítka do správného smìru. Deska napájecího zdroje je uchycena na distanèních sloupcích ètyømi šrouby na dno krabièky. Celkové provedení pøístroje je zøejmé z fotografií na titulu a na obr. 21, 22.

pájet pøi použití kvalitního cínu a dostatku tavidla (používám pájku Stannol Sn60Pb38Cu2 a tavidlo MTL 468) „pøejetím“ øady nožièek køížovou pinzetou doèasnì pøichyceného obvodu horkou pájeèkou s velkou kulièkou pájky. Pøebyteèný cín poté odsajeme odsávací licnou, DPS omyjeme izopropylalkoholem a pod lupou pájení zkontrolujeme. Zaøízení oživujeme postupnì: ovìøíme funkci desky napájecího zdroje, pøipojíme desku øízení s displejem, naprogramujeme pomocí ISP programátoru mikrokontrolér (pokud již není naprogramovaný), pøipojíme desku pøedního panelu a ovìøíme, zda ovládací prvky vyvolávají pøíslušné zmìny indikací na displeji. Desku audioprocesoru oživíme zvl᚝: spojíme napájení analogové a digitální èásti a desku pøipojíme k laboratornímu zdroji, nastavenému

na výstupní napìtí 8 V s nadproudovou pojistkou 500 mA. Po zapnutí napájení musí být odbìr do 400 mA. Pøipojíme USB kabelem poèítaè - je-li vše v poøádku, operaèní systém automaticky nainstaluje ovladaèe (platí pro Windows 2000/XP a vyšší - obvod PCM2707 využívá systémové ovladaèe, není nutná žádná ruèní instalace) a po zvolení zvukové karty, která se zobrazí jako USB Audio DAC, v pøehrávaèi, je možné odebírat na konektoru SV7 zvukový signál. Nakonec spojíme všechny desky dohromady a ovìøíme funkènosti pøístroje. Pokud na výstupech není žádný signál, zkontrolujeme osciloskopem nebo èítaèem, zda se správnì inicializoval IC1 na desce audioprocesoru (to svìdèí mj. o správné funkci I2C sbìrnice) mìøením taktovacích frekvencí na vodièích SCLK (6,144 MHz) a LRCLK (96 kHz).

Softwarové vybavení Firmware mikrokontroléru umožòuje témìø libovolné nastavování parametrù pro dva stereofonní výstupy (jeden výstup na obvod TAS), zbylá dvojice stereofonních výstupù mùže buïto kopírovat stereofonní signál na jiných výstupech (pøíp. s odlišnou hlasitostí), pracovat jako výstup USB zvukové karty, nebo mùže být rozdìlena na dva monofonních výstupy, z nichž jeden je støední kanál, namí-

Obr. 15. Deska øízení - osazení strany souèástek

Osazení a oživení Pøi osazování desek s plošnými spoji postupujeme bìžným zpùsobem. Napøed osadíme integrované obvody SMD, které lze jednoduše za-

Obr. 16. Deska øízení - osazení strany spojù

Obr. 14. Deska øízení

Praktická elektronika A Radio - 06/2007

15

Obr. 17. Deska pøedního panelu

Obr. 18. Deska pøedního panelu - osazení chaný ze signálu z jiného výstupu nebo zvuku z USB rozhraní, a druhý je plnì konfigurovatelný monofonní výstup (je možné volit vstup, pøípadnì mix z více vstupù, 16 pásem ekvalizéru, zpracování dynamiky) a mùže sloužit napø. jako softwarová výhybka pro subwoofer. Ekvalizér umožòuje v každém pásmu vybrat jeden ze sedmi typù filtru, zvolit jeho hranièní frekvenci, zdvih a strmost. S vhodnou volbou filtrù je možné ekvalizérem simulovat velmi složité reproduktorové výhybky. Sám používám pøístroj pro øízení ozvuèení v bytì - jeden stereofonní výstup, vèetnì regulace hlasitosti a ekvalizéru, smìøuje do zesilovaèe v mém pokoji, druhý stereofonní výstup, nastavený trvale na linkovou úroveò, budí aktivní reproduktorovou soustavu v obývacím pokoji. Tøetí stereofonní výstup kopíruje první a pøimíchává zvuk z USB zvukové karty do malé soustavy, umístìné u poèítaèe. Ètvrtý výstup je nastaven jako dvojitý monofonní a budí nìkolik

malých reproduktorù, rùznì umístìných v domì. Se souèasným firmwarem není problém v okamžiku pøestavit funkce pøístroje, napø. na výhybku pro stereofonní aktivní soustavu a pro subwoofer.

Seznam souèástek Deska audioprocesoru R1, R2 2,2 kΩ, 0805 R3, R5, R8, R17, R24, R29 634 Ω, 0805 R4, R7, R20, R27 91 Ω, 0805 R9, R10 až R16 10 kΩ, 0805 R18, R19, R21 až R23, R25, R26, R28 560 Ω, 0805 R30 až R35, R49 150 Ω, 0805 R36, R40 16 Ω, 0805 R37 až R39, R41, R42 3,3 kΩ, 0805 R43, R45 1,5 kΩ, 0805 R44, R46, R48, R50 22 Ω, 0805 R47 1 MΩ, 0805 R41 470 kΩ, 0805 RN1 4 x 220 kΩ RN2 4 x 150 kΩ

Obr. 19. Deska napájecího zdroje

16

C1, C30, C32, C34, C51, C54, C55, C59, C61 až C63, C71 100 nF, X7R 0805 C2, C29, C47, C52 100 µF/10 V C3, C10, C15, C24 470 pF, 0805 C4, C19 470 nF, 0805 C5, C9, C12, C13, C14, C16, C17, C18, C21, C22, C23, C25, C26, C28, C31, C33, C36, C39, C40, C43, C44 4,7 µF/6,3 V, tantal SMD A C6, C8, C73, C74 22 pF, 0805 C7, C20 2,7 nF, 0805 C11, C27, C56 až C58, C65, C67 10 nF, 0805 C35, C49, C70, C72 47 µF/10 V C37, C38, C41, C42, C45, C46, C60, C69 1 nF, 0805 C48, C53 22 nF, 0805 C50, C64, C66, C68 10 µF/6,3 V tantal SMD B D1 1N4001 SMD (DO214) IC1, IC5* TAS3103 IC2, IC4 NE5532AD IC3 CS42448 IC6 LE33CDT IC7 7805 SMD D2PAK IC8 PCM2707 IC9 SRC4190 JP1, JP2 jumper 2 piny L1, L2 100 µH L3 09P 330 µH Q1 12,288 MHz, miniaturní Q2, Q3 BSS123 Q4 12 MHz SL1 PSH02-04 SV1 až SV7 kolíky do DPS (celkem 26 ks) SV8 MLW16 X 1 8 násobný Cinch do DPS X 2 USB konektor R1 R2 R3 R4, R5 C1, C2 C3, C5, C6 C4 C7 C8 D1 IC1 L1 LCD1 LED1

Deska øízení

CA6V trimr 10 kΩ 6,8 Ω, 0805 470 Ω* 4,7 kΩ, 0805 27 pF, 0805 100 nF X7R, 0805 1 nF, 0805 2,2 µF tantal SMD A 100 µF/10 V P6KE5V8A ATMEGA64 100 µH MG12864A-SYL LED 3 mm*

Obr. 20. Deska napájecího zdroje - osazení

Praktická elektronika A Radio - 06/2007

Q1 Q2 SV1 SV2, SV3 SV4 SV5

16 MHz miniaturní BSS123 dutin. lišta 6 vývodù PSH02-04 MLW10 MLW16

Deska pøedního panelu

R1 potenciometr 10 kΩ/N R2, R3, R5 až R8 470 Ω R4 100 Ω C1 100 µF/10 V C2 100 nF X7R, 1206 IC1 PCF8574 IR1 SFH506 ROT1 RE20S SL1 PSH02-03W SV1 MLW10 TL1 až TL6 tlaèítka øady P-PB61412L

Deska zdroje

R1 C1, C2 C3, C4, C6, C7 C5, C8 C9 B1, B2

2,2 kΩ 100 nF (X7R), 0805 15 nF, 0805 1000 µF/25 V 330 µF/25 V mùstek B250C1500

D1 BZW06 15V B F1 80 mA IC1 7805 L1 09P 330µH SL1, SL2 PSH02-04 TR1 zalitý 2 x 9 V, 10 VA, EI48 X 1 ARK500/3 CHL1 chladiè V7143 Pojistkové pouzdro KS21

Souèástky mimo DPS

(znaèení podle GM-Electronic): Krabièka U-SP7772 Napájecí Euro konektor GSD 781 Konektory Cinch, 6 ks, Konektory Jack 6,3 mm, 2 ks

Obr. 21. Zadní panel u jednoho z jejich èeských distributorù (vynikající spolupráce je s firmou ROT-HSware, spol. s r. o.). Zde je také vhodné objednat znaèkové obvody NE5532, v ÈR prodávané kusy jsou obvykle èínské výroby nevalných šumových parametrù. Všechny ostatní souèástky jsou dostupné v maloobchodech GM nebo GES. V pøípadì zájmu ètenáøù je možné otestovat a zveøejnit i upravenou verzi DPS audioprocesoru s S/PDIF vstupem místo USB rozhraní. Pokud máte jakékoliv námìty, dotazy nebo pøipomínky, kontaktujte mì prosím na e-mailu: [email protected] Firmware, štítky, návod k obsluze, podklady pro výrobu DPS a pøípadné doplòující informace jsou dostupné na mém webu http://www.strasil.net; pøípadnì na www.aradio.cz.

Závìr Popisovaná konstrukce umožòuje s relativnì nízkými náklady doplnit domácí ozvuèovací øetìzec o kvalitní smìšovaè signálù, ekvalizér (resp. aktivní výhybku) a procesor dynamiky. Speciální obvody na desce audioprocesoru je možné objednat u firmy Farnell (www.farnell.co.uk), pøípadnì

Literatura [1] Schutte, H.: Bi-directional level shifter for I2C-bus and other systems. AN97055 firmy NXP Semiconductors (ex Philips), online: http:// www.standardics.nxp.com/support/ documents/i2c/pdf/an97055.pdf [2] Green, S.: Audio Conversion Systems Noise Calculations and Requirements. AN263 Cirrus Logic, online: http://www.cirrus.com [3] Texas Instruments Audio Solutions Guide, online: www.ti.com

Obr. 22. Vnitøní provedení pøístroje

Praktická elektronika A Radio - 06/2007

17