Intestazione
Università degli Studi di PAVIA
Facoltà di Ingegneria Elettronica Telecomunicazioni
Controllo Digitale di Guadagno
di un Preamplificatore per applicazioni Audio
gestito da Microcontrollore
Elaborato di Laurea di
Relatore: Professoressa
Correlatore: Ingegnere
Paolo Golzi
Carla Vacchi
Daniele Scarpa
Introduzione: Funzionalità del Preamplificatore
CD
Tuner
Amp. Finale
Preamp.
Var. gain
Phono
Interfaccia RCA
(trasferimento in tensione)
Guadagno
(in tensione [dB])
Fixed gain
Dispositivo Adottato: PGA2310 BurrBrown
• Prestazioni Elettriche
(rumore, banda, THD)
• Ampio Range di Regolazione
(8bit  256 intervalli)
• Possibilità Daisy Chain
(Realizzazione Multicanale)
Interfaccia
Seriale a 8+8 bit
Guadagno Gv:
-95.5 +31.5dB
passi 0.5dB
Diagramma Semplificato: Sezione Analogica + Logica di Controllo Digitale
Implementazione Interfaccia Digitale (2byte seriale)
Hardware Dedicato
Logica cablata
Due
Possibili
Soluzioni
• Funzionalità complessa da realizzare
(registri, contatori e porte logiche)
• Bassa Flessibilità di utilizzo
• Hardware certo  Strumenti di
Simulazione
Software Dedicato
Logica non cablata
• Utilizzo CPU: Microcontrollore PIC
(hardware esterno semplice)
• Flessibilità di utilizzo
• Introduzione nuove funzionalità
• Sviluppo Progetto ricorsivo
(HW  SW)
Sintesi del Progetto : Schema Hardware (Core)
Sintesi del Progetto : Schema Hardware (Supply)
Realizzare una stabilizzazione molto spinta per
l’alimentazione della sezione Analogica
Prodotto Commercializzato da Technics con
il nome di Virtual Battery Operation
Lungo tempo di Warm-Up (10 sec.)
Sintesi del Progetto : Parte Software
Utente
Core Software
(Alto Livello)
Gestione
Interfaccia
Seriale
(SPI Assembler)
PGA2310
Seriale 16bit 1MHz
(Crystal, YamahaDSP)
Interfaccia Seriale ad 1MHz 16bit (Crystal, YamahaDSP) [1]
Compatibilità con le sezioni di controllo
di questi dispositivi per implementare un ingresso
digitale come sviluppo futuro.
PIC  RISC
• Istruction Set ridotto (40 opcode)
• Controllo sui tempi execute (1 CLK time)
Permette la realizzazione di temporizzazioni
precise se controllate in software
a livello macchina.
Master Clock CLK (XTAL) = 20MHz (50ns)
Clock di comunicazione SCLK = 1MHz (1μs)
Controllare l’esecuzione (19 cicli CLK)
in modo da avere un bit trasmesso
sull’interfaccia ogni 20 Master CLK.
Interfaccia Seriale ad 1MHz 16bit (Crystal, YamahaDSP) [2]
Funzioni Aggiuntive  Ergonomia [1]
1.Gestione di un Display LCD
(utilizzo di 4bit paralleli + 3 linee)
Controller Hitachi HD44780
• trasmissione half-byte parallela (4bit)
• abilitazione (1 linea)
• Register Select (istruzioni/mappa ASCII)
(1 linea)
• Retroilluminazione (1 linea)
2.Decodifica IR RC5
(utilizzo di 1linea per il fotorilevatore)
Costant
Bit-Time
1.778ms
MSB
LSB
Standard Philips
• codice Manchester Modulato a 36kHz
• trasmissione di 14bit
(5 adr, 6 cmd, 1 tog, 2start, rc5ok)
Memorizzazione e Riconoscimento
codice: utilizzo
di un solo byte (command)
Funzioni Aggiuntive  Ergonomia [2]
Stand-BY
Tolgo Alimentazione Sez.Analogica
3.Implementazione Stand-BY
(utilizzo di 1 linea)
Sleep (linee ad alta impedenza)
Valuta INT0 (Power key)
Valuta RC5 (Power code)
Power?
Y
N
SLEEP Function
• Gestione Interrupt Event (linea RB0)
Problema: Riuscire a decodificare RC5
Clock scalato a 312.5kHz (1:64  T=3.2µs)
Wake-UP
4.Gestione Rampa Volume
(software)
Evitare Transizioni Brusche
• durante il cambio di ingresso
Rampa Negativa
(fino a guadagno = 0)
Commutazione Ingresso
Rampa Positiva
(ripristino)
Flow Chart : Software Realizzato (versione 1.2b)
Start RUN
1st Time?
Y
N
Demo ?
Y
N
Setup ?
Load Defaults and
Store in EEPROM
Demo Loop
Acquire RC5 Codes
Exit
Channel Names
Y
Store EEPROM Values
N
USE EEPROM Settings
Refresh LCD
Evalutate KEYS
Evalutate RC5
Power ?
Y
Stand-BY Loop
N
Command ?
N
Y
SPI, Gain Set to PGA2310
Input Set (Relay act.)
Ramp
Store EEPROM Values
Exit
Realizzazione Layout Prototipo: Routing
1.Interferenza EM sulle linee
(sng. Digitali TTL e HF, sng. Analogici BF)
Separazione Sezione Analogica da Digitale
Filtraggio sulla Sezione Analogica
Schermo EM(I/C) RFI (box in rame)
2.Diafonie/Interferenza Canali
(configurazione masse a stella)
3.Implementazione ICSP
(In Circuit Serial Programming)
Configurazione Masse a stella
Distanza e Geometria percorsi
Previsione connettori per ICSP
Uso di Jumper per isolare Capacità Alimentazione
Realizzazione Layout Prototipo: PCB finale
Considerazioni Conclusive : Conoscenze raggiunte
In Particolare questo progetto mi ha permesso di:
• Utilizzare/Soddisfare standard Elettrici e di Comunicazione
• Implementare sistemi completi basati sui Microcontrollori
• Approfondire l’utilizzo di strumenti CAD per Layout
• Valutare problemi legati ad Interferenza EM (segnali)
• Sviluppare un progetto nella sua completezza :
Progettazione  Realizzazione  Collaudo  Revisione
Grazie per la Vostra Attenzione …