Controllo Digitale di GuadagnoControllo Digitale di Guadagnodi un Preamplificatore per applicazioni Audiodi un Preamplificatore per applicazioni Audio

gestito da Microcontrolloregestito da Microcontrollore

Elaborato di Laurea di Paolo GolziRelatore: ProfessoressaCarla VacchiCorrelatore: Ingegnere Daniele Scarpa

Università degli Studi di PAVIAFacoltà di Ingegneria Elettronica Telecomunicazioni

Intestazione

Introduzione: Funzionalità del PreamplificatoreIntroduzione: Funzionalità del Preamplificatore

CD

Tuner

Phono

Preamp.

Amp. Finale

Guadagno(in tensione [dB])

Fixed gain

Interfaccia RCA(trasferimento in tensione)

Var. gain

Dispositivo Adottato: PGA2310 BurrBrownDispositivo Adottato: PGA2310 BurrBrown

Diagramma Semplificato: Sezione Analogica + Logica di Controllo Digitale

InterfacciaSeriale a 8+8

bit

Guadagno Gv:-95.5

+31.5dBpassi 0.5dB

• Prestazioni Elettriche (rumore, banda, THD)• Ampio Range di Regolazione (8bit 256 intervalli)• Possibilità Daisy Chain (Realizzazione Multicanale)

Implementazione Interfaccia Digitale (2byte seriale)Implementazione Interfaccia Digitale (2byte seriale)

Due PossibiliSoluzioni

Due PossibiliSoluzioni

Hardware DedicatoLogica cablata

• Funzionalità complessa da realizzare (registri, contatori e porte logiche)• Bassa Flessibilità di utilizzo • Hardware certo Strumenti di Simulazione

Software DedicatoLogica 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 (Core)

Sintesi del Progetto : Schema Hardware (Supply)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 SoftwareSintesi del Progetto : Parte Software

Core Software(Alto Livello)

Core Software(Alto Livello)

Gestione Interfaccia

Seriale(SPI

Assembler)

Gestione Interfaccia

Seriale(SPI

Assembler)

Seriale 16bit 1MHz(Crystal, YamahaDSP)

PGA2310

Utente

Interfaccia Seriale ad 1MHz 16bit (Crystal, YamahaDSP) [1]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]Interfaccia Seriale ad 1MHz 16bit (Crystal, YamahaDSP) [2]

Funzioni Aggiuntive Funzioni Aggiuntive Ergonomia [1] Ergonomia [1]

1.Gestione di un Display 1.Gestione di un Display LCDLCD

(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 RC52.Decodifica IR RC5(utilizzo di 1linea per il fotorilevatore)

Standard Philips• codice Manchester Modulato a 36kHz• trasmissione di 14bit (5 adr, 6 cmd, 1 tog, 2start, rc5ok)

MSB MSB LSBLSB

Memorizzazione e Riconoscimento codice: utilizzo

di un solo byte (command)

Costant Bit-Time 1.778m

s

Funzioni Aggiuntive Funzioni Aggiuntive Ergonomia [2] Ergonomia [2]

3.Implementazione Stand-3.Implementazione Stand-BYBY

(utilizzo di 1 linea)SLEEP Function• Gestione Interrupt Event (linea RB0)

4.Gestione Rampa Volume4.Gestione Rampa Volume(software)

Evitare Transizioni Brusche• durante il cambio di ingresso

Rampa Negativa(fino a guadagno = 0)

Commutazione Ingresso

Rampa Positiva(ripristino)

Problema: Riuscire a decodificare RC5

Clock scalato a 312.5kHz (1:64 T=3.2µs)

Sleep (linee ad alta impedenza)

Tolgo Alimentazione Sez.Analogica

Valuta INT0 (Power key)

Valuta RC5 (Power code)

Power?

Wake-UP

N

Y

Stand-BY

Flow Chart : Software Realizzato (versione 1.2b)Flow Chart : Software Realizzato (versione 1.2b)

Acquire RC5 CodesDemo Loop

1st Time?Load Defaults andStore in EEPROM

N

Y

Start RUN

Demo ?

Setup ?Channel Names

Store EEPROM Values

Y

Y

N

N

Refresh LCD

Evalutate KEYS

Evalutate RC5

Command ?

N

YPower ?

N

YSPI, Gain Set to PGA2310

Input Set (Relay act.)Ramp

Stand-BY Loop

Exit

Exit

USE EEPROM Settings

Store EEPROM Values

Realizzazione Layout Prototipo: RoutingRealizzazione Layout Prototipo: Routing

1.Interferenza EM sulle 1.Interferenza EM sulle lineelinee(sng. Digitali TTL e HF, sng. Analogici BF)

2.Diafonie/Interferenza 2.Diafonie/Interferenza CanaliCanali(configurazione masse a stella)

3.Implementazione ICSP3.Implementazione ICSP(In Circuit Serial Programming)

Schermo EM(I/C) RFI (box in rame)

Separazione Sezione Analogica da Digitale

Filtraggio sulla Sezione Analogica

Configurazione Masse a stella

Distanza e Geometria percorsi

Previsione connettori per ICSP

Uso di Jumper per isolare Capacità Alimentazione

Realizzazione Layout Prototipo: PCB finaleRealizzazione Layout Prototipo: PCB finale

Considerazioni Conclusive : Conoscenze raggiunte Considerazioni Conclusive : Conoscenze raggiunte

In Particolare questo progetto mi ha permesso di:In Particolare questo progetto mi ha permesso di:

• Utilizzare/Soddisfare standard Elettrici e di ComunicazioneUtilizzare/Soddisfare standard Elettrici e di Comunicazione

• Implementare sistemi completi basati sui MicrocontrolloriImplementare sistemi completi basati sui Microcontrollori

• Approfondire l’utilizzo di strumenti CAD per LayoutApprofondire l’utilizzo di strumenti CAD per Layout

• Valutare problemi legati ad Interferenza EM (segnali)Valutare problemi legati ad Interferenza EM (segnali)

• Sviluppare un progetto nella sua completezza :Sviluppare un progetto nella sua completezza :Progettazione Progettazione Realizzazione Realizzazione Collaudo Collaudo Revisione Revisione

Grazie per la Vostra Attenzione …Grazie per la Vostra Attenzione …