Jump to content

    
Sign in to follow this  
__inline__

Помехоустойчивая разводка DSP, SDRAM, Audio DAC, DC-DC

Recommended Posts

Добрый день.

 

Думаю над правильной разводкой устройства, в состав которого входят:

 

1) ЦСП TMS320C6745, работающий на частоте 456 МГц, ток потребления ядра до 350 мА, напряжение питания ядра 1,3 V

 

2) SDRAM 32Mx16, работающая на частоте 152 МГц, напряжение питания 3,3V

 

3) Карта памяти SD micro, питание 3,3V, подключена по SPI

 

4) LCD со светодиодной подсветкой.  Питание контроллера дисплея и светодиодов подсветки: 3,3V.   Ток подсветки 60 мА.

 

5) Аудио-ЦАП, дельта-сигма. Питание 3,3V.

 

6) Усилитель звука,  класс D, мощность в нагрузку 0,4 Вт (< 1 Вт),  питание 3,3V.

 

7) Система питания:

 

a) Понижающий DC-DC на 1,3V 800 мА - для питания ядра ЦСП

б) Понижающий DC-DC на 3,3V 600 мА - для питания всего остального

в) Первичный источник питания - аккумулятор Li-Ion 3,7V.

 

Ток потребления всего устройства: от 180 мА   до 320 мА.

 

При поблочном макетировании  устройства были замечены следующие вещи:

 

1) Питание для подсветки LCD надо брать с клемм DC-DC, иначе будут перепады яркости подсветки LCD  из-за громкого звука

2) Питание на УНЧ надо брать с клемм DC-DC, иначе будут перепады яркости  подсветки LCD из-за громкого звука и шумы в аудио-тракте.

3) Питание на аналоговую часть ЦАП надо брать с клемм DC-DC, иначе будут шумы в аудио-тракте и помехи от работы DC-DC.

4) Питание и земля от DC-DC конвертеров не должны проходить через сигнальные питание и землю, иначе ЦСП может уходить в Reset.

 

Топологию в схематичном виде выкладываю - она выполнена с учетом всех пунктов выше. При таком исполнении подключения все узлы функционируют исправно, при длительном тестировании (более 2 ч.) сбоев замечено  не было,  аудиотракт без шумов,  подсветка без видимых на глаз перепадов яркости.

 

Прошу обсудить:  укажите на ошибки;  дополнения, исправления и улучшения приветствуются!   Располагаю макетом - могу  проверить на практике любое предложение!

 

 

topology.thumb.jpg.c559570177f4dc0ac1dfec60a472a56b.jpg

 

 

Edited by __inline__

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, __inline__ said:

укажите на ошибки

Узел звезды не у ног стабилизаторов должен быть, а у ноги самого чувствительного аналого-цифрового компонента. 
Здесь это видимо будет audio-dac .
Но если еще где-то затесался АЦП, то все решает расстановка, а рисунок выше ни о чем. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
44 minutes ago, AlexandrY said:

Узел звезды не у ног стабилизаторов должен быть, а у ноги самого чувствительного аналого-цифрового компонента. 
Здесь это видимо будет audio-dac .
Но если еще где-то затесался АЦП, то все решает расстановка, а рисунок выше ни о чем. 

АЦП не будет - это точно.

Почему рисунок ни о чём?  на нём показано соединение макетных плат как оно сейчас.  Причем, DSP и SDRAM отдельно выполнены на 4-слойной плате. И под эту плату легли сигнальные питание-земля.

Share this post


Link to post
Share on other sites
43 minutes ago, __inline__ said:

АЦП не будет - это точно.

Почему рисунок ни о чём?  на нём показано соединение макетных плат как оно сейчас.  Причем, DSP и SDRAM отдельно выполнены на 4-слойной плате. И под эту плату легли сигнальные питание-земля.

Кроме АЦП  чувствительным аналоговым компонентом является PLL у процессора. 
Усилитель я бы гальвано-изолировал.   
Тут важнее в какой среде дивайс будет эксплуатироваться (корпус, внешние разъемы, схема подвода кабелей, вероятные источники статики и проч.) 
 

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 часа назад, __inline__ сказал:

a) Понижающий DC-DC на 1,3V 800 мА - для питания ядра ЦСП

б) Понижающий DC-DC на 3,3V 600 мА - для питания всего остального

в) Первичный источник питания - аккумулятор Li-Ion 3,7V.

У подсветки LCD стабильный ток и можно поставить отдельный DC-DC(рядом с LCD) с оптимальным КПД и управлением вкл/выкл.

На аналоговое питание DAC  - линейный стабилизатор(тоже рядом с DAC).

И почему усилитель не питать напрямую от батарейки?

Share this post


Link to post
Share on other sites
24 minutes ago, AlexandrY said:

Кроме АЦП  чувствительным аналоговым компонентом является PLL у процессора. 
Усилитель я бы гальвано-изолировал.   
Тут важнее в какой среде дивайс будет эксплуатироваться (корпус, внешние разъемы, схема подвода кабелей, вероятные источники статики и проч.) 
 

PLL у процессора подключен через ферритовые бусины и блокировочные конденсаторы, всё это на 4-слойке.  Как в доке от TI написано сделали.

На счёт гальвано-изоляции я не понял, что это значит?

 

Девайс портативный, разъёмы:

1) зарядка аккумулятора

2) 3,5" разъем на наушники (встроенный динамик при этом отключается)

 

Корпус - обычный пластик.

 

По статике. Разъем наушников защищён супрессорной матрицей ESDA6V1, надо ли защищать разъём зарядки аккумулятора? (+5V и GND от USB mini)

 

Среда эксплуатации девайса: +20 градусов по С,  +/-10 градусов

 

 

13 minutes ago, HardEgor said:

У подсветки LCD стабильный ток и можно поставить отдельный DC-DC(рядом с LCD) с оптимальным КПД и управлением вкл/выкл.

На аналоговое питание DAC  - линейный стабилизатор(тоже рядом с DAC).

И почему усилитель не питать напрямую от батарейки?

На счёт  дополнительных LDO и DC-DC: сильно хочется использовать те, что есть, либо аккумулятор.  Так как устройство будет запитываться от аккумулятора емкости 1900 мА*ч, на бОльшую ёмкость в нужном форм-факторе я не нашёл, а есть ограничение на размеры (батарейный отсек).

 

На счёт идеи питания УНЧ от аккумулятора  напрямую -  спасибо!  Тут просто макет когда отлаживаю, питаю от USB +5V, поэтому вылетело из головы, что УНЧ можно от Li-Ion напрямую запитать. Повысит КПД немного и громкость звучания на свежем источнике ))

 

Edited by __inline__

Share this post


Link to post
Share on other sites
10 минут назад, __inline__ сказал:

На счёт  дополнительных LDO и DC-DC: сильно хочется использовать те, что есть, либо аккумулятор.  Так как устройство будет запитываться от аккумулятора емкости 1900 мА*ч, на бОльшую ёмкость в нужном форм-факторе я не нашёл, а есть ограничение на размеры (батарейный отсек).

Не понял, у вас готовая плата с аккумулятором?

Если нет, тогда, можно попробовать повысить КПД системы питания выбрав оптимальные стабилизаторы.

Share this post


Link to post
Share on other sites

не показано соединение ЦАП и входа УНЧ, дифсигнал, трансформатор? если нет - ток потребления УНЧ создаст на земляном проводе напряжение, неотличимое (на входе УНЧ) от сигнала ЦАП

вариант решения проблемы: ЦАП и УНЧ расположить максимально близко и объединить их земли

Share this post


Link to post
Share on other sites
41 minutes ago, HardEgor said:

Не понял, у вас готовая плата с аккумулятором?

Если нет, тогда, можно попробовать повысить КПД системы питания выбрав оптимальные стабилизаторы.

Нужно уложиться в фабричный корпус, который уже выбран. В нём уже предусмотрен батарейный отсек.  Аккумулятор li-Ion 3,7V 1900mAh.  Использую DC-DC MAX1572EC130 для питания ядра ЦСП (1,3V 800 mA максимум) и DC-DC LM3671-3.3 для питания остального (3,3V 600 mA максимум)

 

 

1.jpg.73748683a9cd3091f1bdd683039ec566.jpg

 

 

14 minutes ago, vervs said:

не показано соединение ЦАП и входа УНЧ, дифсигнал, трансформатор? если нет - ток потребления УНЧ создаст на земляном проводе напряжение, неотличимое (на входе УНЧ) от входного сигнала

вариант решения проблемы: ЦАП и УНЧ расположить максимально близко и объединить их земли

ЦАП UDA1334BTS, схема включения внизу на картинке.  Схема УНЧ там же.   Выход ЦАП - не диференциальный, относительно GND.  УНЧ с дифференциальным входом, но используется обычный. Выход - дифференциальный (двухтактный) класс D.

 

На самом деле, платы с УНЧ и ЦАП и DC-DC близко сейчас, только их питание и земли идут к DC-DC по топологии "звезда", но идею понял! Кроме объединения земли УНЧ и ЦАП, их питания также объединять? (трассы питания должны идти над трассой земли)

 

 

 

5.jpg.2bfd3d3d056bedbe27a2ef59c4f9c67c.jpg

2.jpg.892fcb35b5587cce2a0759f92e42b513.jpg

 

 

Edited by __inline__

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 hours ago, __inline__ said:

1) Питание для подсветки LCD надо брать с клемм DC-DC, иначе будут перепады яркости подсветки LCD  из-за громкого звука

Пока светодиоды питаются напряжением вместо тока, перепады яркости гарантированы.

Share this post


Link to post
Share on other sites
7 minutes ago, aaarrr said:

Пока светодиоды питаются напряжением вместо тока, перепады яркости гарантированы.

Стабилизатор тока? В самом простейшем случае какой? Транзистор-токовое зеркало?  Светодиодов 6 штук и у них общий катод и разные аноды (сейчас на каждом аноде стоит резистор 33 Ом)

 

Макет-байда в собранном виде )) На провода от отладочной платы слева внизу не обращать внимание - это обычные кнопки на GPIO , они будут на печатной плате в виде контактов, замыкающихся графитом на силиконе:

 

maket.jpg.df60b6982d94126561a29a717674cd0b.jpg

Edited by __inline__

Share this post


Link to post
Share on other sites
18 minutes ago, __inline__ said:

УНЧ с дифференциальным входом, но используется обычный.

соедините вход УНЧ по диф. схеме, какое-то ослабление и будет (рис. 25 DS), может этого и хватит - "уши" у всех разные, хотя не вижу причин мешающих сделать ЦАП и УНЧ на одной земле

upd с учетом потенциометра на выходе ЦАП, диф. включение УНЧ мало что даст

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 minutes ago, vervs said:

соедините вход УНЧ по диф. схеме, какое-то ослабление и будет (рис. 25 DS), может этого и хватит - "уши" у всех разные, хотя не вижу причин мешающих сделать ЦАП и УНЧ на одной земле

 

Так диф-вход итак задействован(схема выше), но неинвертирующий соединен с GND., так как у ЦАП выход однополярный

 

3.thumb.jpg.b7f32750721633209f343f4a1176e695.jpg

Edited by __inline__

Share this post


Link to post
Share on other sites
11 minutes ago, __inline__ said:

Стабилизатор тока? В самом простейшем случае какой? Транзистор-токовое зеркало?

В простейшем случае источник на транзисторе.

 

11 minutes ago, __inline__ said:

Светодиодов 6 штук и у них общий катод и разные аноды (сейчас на каждом аноде стоит резистор 33 Ом)

Если так, скорее всего, 3.3В недостаточно.

Share this post


Link to post
Share on other sites
7 minutes ago, aaarrr said:

Если так, скорее всего, 3.3В недостаточно.

Достаточно, потому что есть документация на светодиод подсветки - это белый светодиод марки NSSW006T с напряжением питания 3,2V и номинальным током 20 мА (у меня 8..10 мА)

 

Изменение яркости связываю с тем, что возвратные токи от УНЧ проходили по трассе подсветки.  После как сделал соединение питаний и земель по звезде - проблемы ушли.

Edited by __inline__

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this