Vorverstärker #2

Die verschiedenen Quellen sind über die Frontplatine (weiter unten) wählbar und werden über das Display angezeigt.
Als Relais habe ich extra Signal-Relais von Tyco ausgewählt, die ich mit dem µC ansteuere.
Eigentlich wäre auch ein weniger leistungsfähiger µC ausreichend gewesen, aber da ich mit diesen hatte ich noch in der Elektronik-Kiste liegen.
Für die ISP-Schnittstelle habe ich einen 10pin-Wannenstecker links neben dem µC verbaut und auch hier hätte weniger (ein 6pin-Wannenstecker) gereicht aber … es hat eigentlich keinen Grund warum ich nicht den 6pin genommen habe …

Das Display ist ein blaues 2×20 Zeichen LCD mit weißer Schrift. Sieht echt Klasse aus :-). Der Kontrast des Displays kann einfach über das Spindelpoti über dem LCD-Wannenstecker eingestellt werden.
Über die Pfostenleiste oberhalb des µC’s wir die Frontplatine mit den Tastern zur Quellenwahl angeschlossen.
Auf dem linken Bild sind die einzelnen Module probehalber angeschlossen und mit einer vorläufigen Steuerung programmiert. Funktioniert also soweit schon.
Übrigens, die Versionsnummern kommen dadurch zustande, dass ich die Platinen mehrmals stark überarbeitet habe. Angefangen bei v1.0 und dann eben weiter …
Die Quellenwahl „musste“ ich so oft überarbeiten, da der µC, was ich nicht wusste, standardmäßig eine JTAG-Schnittstelle aktiviert hat, welche auf einigen Pins lag, die ich verwendet hatte … Dadurch hatten die MosFet’s keine 5V mehr bekommen, sondern nur noch so um die 3,5V. Lange, lange dachte ich sie wären beim Löten zu heiß geworden oder die Ausgänge des µC’s wären „zerschossen“ oder so was in der Art. Da ich die Schaltung wie erwähnt schon mehrmals überarbeitet und kontrolliert hatte, war ich der Verzweiflung nahe, weil ich eben nicht wusste wo der Fehler lag :-(. Nachdem ich irgendwann später mal zufällig einen Kommentar in einem Forum zu dem µC gelesen hatte und dadurch erfahren das die besagte JTAG-Schnittstelle standardmäßig aktiv ist. Eine kleine Änderung der Fuses daraufhin und siehe da, alles hat funktioniert so wie es sollte. Manches muss man wohl einfach wissen …

Hier sind die Taster zur Auswahl der Quellen und LEDs zur Signalisierung von „Mute“, „Source Direct“ und „PreAmp In/Out“. Ich hätte das auch über das Display anzeigen können, aber ich wollte das man diese schon auf den ersten Blick von weitem erkennen kann und nicht erst auf dem Display schauen muss. Außerdem wäre der Platz auf dem Display reichlich knapp bemessen mit so vielen Infos.
Der µC ist dafür um später Fernbedienungssignale zu empfangen (der IR-Receiver ist noch nicht bestückt) und auszuwerten und um das Netzteil ein- bzw. auszuschalten. Solange die Pufferkondensatoren für den Verstärker (den ich evtl. per Kabel von diesem Vorverstärker aus später steuere) am laden sind, blinkt die Power-LED und leuchtet sobald diese zugeschaltet werden. Als Power-LED benutze ich übrigens einen beleuchtbaren Ring im Drucktaster, den ich als Netzschalter verwende.
Das Motorpoti (weiter unten) ist ein ALPS Motorpoti mit 100kR und wird ebenfalls über den µC gesteuert, kann aber auch per Hand betätigt werden.

Die USB-Soundkarte basiert auf einem PCM2704 von Texas Instruments, den ich nach Bauvorschlag aufgebaut habe. Datenblätter etc. sind hier zu finden.
Das tolle an diesem IC ist, das es schon einen DAC beinhaltet der nur noch mit einigen Bauteilen vervollständigt werden muss oder aber auch das Digitale Signal (S/PDIF) ausgibt.
Für den DAC des IC’s habe ich eine kleine Platine zum Aufstecken gebaut um das IC zu testen. Da ich später einen anderen DAC verwenden möchte, werde ich diese nicht mehr benötigen.
Es war kaum zu glauben… direkt bei meinem ersten Test wurde das IC auf meinem PC als USB-Soundkarte erkannt und konnte verwendet werden.
Ein weiteres Schmankerl ist, das das IC ohne einen speziellen Treiber (verwendet die „normalen“ USB-HID Treiber) auf dem PC auskommt und sogar diesen per HID-Kommandos steuern kann (Lautstärken- und Stummschaltung).
Die beiden DA101C sind „Digital Audio Transformer“ zur galvanischen Trennung der Eingangssignale der USB-Soundkarte und des KOAX-Anschlusses.

Weiter oben auf der Platine befinden sich die beiden optischen Eingänge und eine Pfostenleiste zum späteren Anschluss eines Digitalen Audio Receivers, welcher der CS8416 werden wird.
Genau wie bei der kleinen DAC-Platine will ich den Receiver als Aufsteckmodul entwerfen um das ganze System modular zu gestalten. Somit kann ich die einzelnen Teile testen/ändern/etc. ohne jedes Mal alles neu machen zu müssen.

Zum Einstellen der Lautstärke per Hand und µC.
Da das Poti 100mA bei Betätigung und 150mA bei Anschlag benötigt, benutze ich 2 Wechselrelais um den Strom zu schalten und die Drehrichtung durch Umpolen zu ändern.
Weiterhin ist ein Anschluss um eine LED zur Lautstärke-Knopf-Beleuchtung anzuschließen vorhanden. Das Spindelpoti ist dann zum Einstellen der Helligkeit dieser LED.

Es gibt verschiedene Festspannungen mit je max. 1A aus. Verwendet habe ich dafür verschiedene Festspannungsregler. Zwei mal den 7805(+5V), für den Digital- und Analogteil, den 7815(+15V) und 7915(-15V) für die Operationsverstärker die später für die Klangregelung und die I/U-Wandlung nach dem DAC sind. Die +3,3V Spannung, welche ich für den Audio Receiver und den Sampling Rate Converter benötige, werde ich entweder direkt auf der Platine aus den +5V erzeugen oder aber als kleine Zusatzkarte, mal schauen wie es besser passt.
Man sollte übrigens nie die Puffer-ElKo’s vor und nach den Festspannungsreglern vergessen. Die Spannung ist dann nämlich ganz und gar nicht die erwartete Festspannung ;-). Daher auch die mehr oder weniger provisorisch verlöteten ElKo’s auf der Unterseite der Platine …

Der DAC besteht aus:

• CS8416 (192 kHz Digital Audio Interface Receiver)
• AD1896 (192 kHz Stereo Asynchronous Sample Rate Converter)
• PCM1794 (24-Bit, 192kHz Audio DAC)

Wie zu sehen ist befindet sich kein µC mit auf dem Board, was daran liegt, dass die besagten IC’s im Hardware-Mode betrieben werden. Das hat nur den Grund, dass ich nicht noch viel programmieren wollte, sondern per Jumper die Einstellungen vornehmen.
Dazu sollte man sagen, dass im Software-Modus einige Einstellungen mehr gemacht werden können, die folglich bei mir nicht möglich sind.
Allerdings hat dies den Vorteil, dass man auf diese Art verschiedene Einstellungen schnell und problemlos ausprobieren kann.
Da ich mir mit der Taktversorung nicht ganz sicher war (und auch evtl. auf einen besseren Taktgeber wechseln wollte), habe ich dies wieder einmal per Aufsteck-Platine realisiert. Zusätzlich befinden sich auf dieser kleinen Platine auch noch zwei Reset-IC (für 5V und 3,3V).
Zu Anfang hatte ich dort noch einen Quarzschwinger, den ich aber schon jetzt durch einen wesentlich genaueren VXCO (voltage controlled crystal oscillator) ausgetauscht habe.
Einige Einstellungen, bei denen ich mir sicher war, habe ich direkt auf der Platine gemacht, einige andere auf eine Stiftleiste geführt um sie mit Jumpern einstellen zu können.
Die benötigten 3,3V für die IC’s habe ich direkt auf der Platine aus der Versorgungsspannung (5v) für den Digitalteil generiert. Daher auch der Längsregler auf der Oberseite der Platine, welcher zur Kühlung mit der Massefläche verbunden ist.
Besonderen Wert habe bei dem Erstellen des Layouts auf möglichst kurze Signalleitungen und Störsicherheit gelegt. Auch daher kommt es, dass sich jegliche Signalleitungen auf der Unterseite befinden und die Spannungsversorgung nur auf der Oberseite, zumindest bis auf zwei kleine Ausnahmen.
Zusätzlich habe ich versucht die Spannungsversorgung sternförmig auszuführen und Schleifen oder Ähnliches zu vermeiden.

Die I/V-Wandlung habe ich von hier übernommen und nur ein eigenes Layout erstellt.
Eigentlich wollte/will ich auch diesen Teil selbst entwickeln, allerdings hatte ich die Möglichkeit mir die Platinen ätzen zu lassen, die ich zu Hause nicht so fein hinbekommen hätte. Daher war ich etwas unter Zeitdruck, habe aber deshalb auch diese Platine steckbar ausgeführt um sie später doch noch zu ersetzen.
Zum anderen kann ich so auch wieder besser verschiedene I/V-Wandler testen und dann einen gewünschten behalten.
Das Layout habe ich erst für einen Kanal erstellt und den anderen gespiegelt auf die andere Seite kopiert.
Da dadurch die Versorgungsspannung auf einer zwei-lagigen Platine ohne Brücken nicht mehr gut machbar war, habe ich die Brücken so platziert wie sie auf dem Bild zu sehen sind. Auf Grund dessen konnte das Layout auch etwas kompakter gehalten werden.
Die noch fehlenden Ausgangskondensatoren auf der Platine habe ich noch nicht, sodass ich zur Zeit zwei 10µF Folienkondensatoren angelötet habe, die beide zusammen größer sind als die Platine selbst …