Dann woll'n mer mal
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So ganz zufrieden war ich mit einigen Details der ersten Elektronik-Revision nicht, weswegen ich mich vor ca. 2 Monaten daran gegeben habe, meine Bug-Liste abzuarbeiten und ein Redesign zu machen.
Wichtigster Punkt: Modulare Bauweise!
Die erste Version bestand aus einem "Mainboard", welches steckbar den DSP, das Netzteil sowie alle nötigen analogen Filter und das Digitalinterface enthielt. Von da aus ging es auf die gesondert montierten Endstufenplatinen. Das neue Konzept sieht wie folgt aus (jeweils Einzelplatine):
- Netzeingang mit Überspannungsschutz, Sicherungen, Print-Trafos und Netzrelais für den dicken Ringkerntrafo
- Netzteil mit großzügiger Anbindung der Spannungsregler und Gleichrichter an den Hauptkühlkörper
- Tieftonendstufe spannungsgegengekoppelt mit Reglerteil für den induktiven Sensor, Einstellmöglichkeit der Reglerverstärkung
- Hochtonendstufe mit frequenzabhängiger Gegenkopplung Strom/Spannung, optimiert auf die verwendete Kalotte
- Weichenplatine mit Einstellmöglichkeit der Pegel für Hochton und Tiefton
Um den Kabelsalat zu minimieren läuft parallel zu allen Platinen ein Flachbandkabel. Zum leichteren Handhaben der Elektronik in der Testphase habe ich einen Einschub aus Acrylglas hergestellt, an dem sich alle Einstellarbeiten und Softwaremodifikationen ohne "fliegenden" Aufbau durchführen lassen. Das macht so einfach viel mehr Spaß, als alles über die Werkbank verstreut liegen zu haben und mit Krokoklemmen zusammenzustöpseln.
So sieht das Dingen jetzt aus:
Die Strompfade vom Netzteil zu den Endstufen (Leistungsteil) sind optimiert und so kurz wie möglich gehalten. Da kommen insgesamt 10 cm Leitung zum Einsatz, es wird vom Netzteil dreipolig zu den Endstufen "gesprungen" über die Flachsteckanschlüsse (2. Bild).
Generell habe ich versucht, die Signalmasse rigoros von der Leistungsmasse zu trennen und erst im Netzteil zusammenzuführen.
Ich werde zu jeder Platine ein bisschen was schreiben, so wie ich Zeit finde. Fangen wir mal mit der Weichenplatine an:
Prozessor für Steueraufgaben
Was ich lernen musste: Lass einen DSP keine Steueraufgaben übernehmen! Dafür kommt jetzt ein eigener Prozessor (quadratischer Vielbeiner hinten) zum Einsatz. Der sorgt nun dafür, dass die Endstufen sauber und synchron die Betriebszustände inkl. Muting wechseln. Damit gibt es keine Geräusche mehr beim Ein-/Ausschalten. Vorher waren diese Steueraufgaben an die Endtstufenbetriebsspannung mittels RC-Glieder gekoppelt, was sich als absolut unbrauchbar herausgestellt hat. Die restlichen Steueraufgaben (Bedienung der Status-LED, Einschaltung Netztrafo, Notabschaltung, Verwaltung der digitalen Chips) entfallen auch auf ihn.
Spannungsversorgung
Alle Betriebsspannungen werden erst auf dieser Platine lokal stabilisiert, bis auf eine "analoge" Hilfsspannung, welche aber im Normalbetrieb dann entfällt und vom Hauptnetzteil versorgt wird. Analoge und digitale Masse sind bestmöglich voneinander entkoppelt worden.
Clocking
Auf der Platine befindet sich eine hochqualitative Clock, die aber per Jumper stillgelegt werden kann und stattdessen eine Tentlabs Clock gesteckt werden kann. Damit will ich mal experimentieren. Die Clock erhält gesondert ihre Spannung und wird lokal gepuffert.
Wandler
Der erste Aufbau war stark ergebnisorientiert und so setze ich nun statt der onboard-Wandler die Typen CS4398 (DAC) und CS5381 (ADC) von Cirrus Logic ein. Die Daten werden 24 Bit breit über I2S zwischen DSP und Wandlern hin und her geschaufelt.
Analogteil
Eingangsseitig läuft alles "fully differential", d.h. es gibt bei symmetrsicher Ansteuerung von der Buchse bis in den Wandler keinen Teil, in dem das Signal unsymmetrisch verarbeitet wird.
Die analoge Leitungsführung ist so optimiert, dass sie eine kleinstmögliche Fläche aufspannt (Parallelführung in verschiedenen Layern...)
Beide Rechner auf der Platine sind "Automotive" zertifiziert, also hochverfügbar und mit erweitertem Temperaturbereich, so wie sie auch im Automobilbereich im Steuergerät verbaut werden. Ich habe diese Prozessoren schon für Outdoor-Industrieelektronik verbaut, bei der die Platinen "knietief im Dreck" betrieben werden. Da bin ich in Bezug auf Haltbarkeit in einer Box guter Dinge
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So, das soll für heute reichen
. Weiter geht es dann mit den Endstufen...
Viele Grüße,
Roman