FreeDSP SMD A/B Version 0.4 Board Building up page

Introduction

ver0.1基板ではミュート用トランジスタの解除時の駆動電源回路を搭載していなかったの で小基板を作って対処したが、何枚も作るには手間がかかりすぎるのでver0.4基板を設計することにした。変更点はミュートの駆動回路が変わり、 チャージポンプ回路が追加になったのと、外部へのリセット出力の回路周辺が多少変わっただけで、他は殆ど変わっていない。　ver0.4の基板は20枚ほ ど作ったが地元のコミュニティで配ってしまったので自分が使う分しか残っていないが筆者の手元には組み立てなかったver0.1の基板が２枚ほど残ってい るので、もし欲しいという人があれば差し上げようかと思っている・・・

Parts Ordering

ほとんどの部品はver0.1からの変更ないが、チャージポンプから電源へノイズが逆流するの を懸念して電源にインダクタを入れたのと、動作状態が分かりにくかったので電源オンでLEDが点灯するようにした点が一目みて違いがわかる点であろう。　 そうしている間に本来は動作温度範囲が広くて高価なはずのADAU1401（車載バージョン）がRSポンポーネンツではADAU1701よりも安く売って いるようになり、なんとほぼ千円でDSPが買える時代となってしまった！

Elecrowからver0.4基板が到着したので３枚ほど組み立てました。 (11th, May. 2019)

手持ちの部品を使ったので、抵抗とコンデンサのほとんどを1608 metric(0603 imperial)サイズを使用して組み立てました。その他にも220uFのケミコンがOSコンだったり、有機固 体コンだったりと使用部品はバラバラですが、さすがに２作目の基板なのでパターンカットや裏配 線一本も必要な く、単に３枚とも組み上げるだけで動作しました。

version 0.4基板のクローズアップ画像（クリックで拡大します）

撮影のあと、U4に付けたAD8532Aは残留ノイズが非常に多かったので退場に なりました。U4にはLME49720を実装しましたが、この代わりにはLME49860やOPA1652AIDR、ADA4075-2などの SIOCパッケージのデュアルオペアンプが使えると思います、U4の一番大きな選択のポイントは残留ノイズ。他のオペアンプは一般的なオーディオ特性 重視で選んでいけば良いと思います。12V片電源動作ですが電源的には±6V動作と同じ環境なのでLME49721とかだと最大電源電圧をオー バーしてしまうのでオペアンプ電源の耐圧には注意してチョイスしてください。　なおU3だけ向きが違うので実装には注意！

Board Test Procedure (Version 0.4)

全ての部品が実装できたら、特に狭ピッチ ICのピン間にハンダくずや導電性のゴミが 残っ ていないか拡大鏡でよく確認してみてください、意外と多くのゴミが見つかるものです。問 題なさそうだったらDC12Vで1A程度が供給できるACアダプター（φ2.1mmセンターピン＋、スリーブφ5.5mm)を接続し電源を投入しま す。
基板上のLED(D5)が点灯したら電源が供給されているので、以下の電源とGND間の電圧を チェックします。

    この状態での消費電流は150mA程度です、余りに電流が多かったり極端に少なかった り する場合には、部品の実装を再点検してみてください。

ここまで問題なければJP4とJP5 にショートピンが付いていることを確認したうえで SigmaStudioを立ち上げたパソコンにFreeUSBi を繋ぎ、10PリボンケーブルでDSP基板と接続します。

以下のリンクから、テスト用のファームウェアをダウンロードしてください

上記のファイルは圧縮されているのでSigmaStudioに読み込む前に予め解凍しておく必要があります。

SigmaStudioで　File> Open と選んでから出力動作テスト用のファームウェア“OutPutTest.dspproj”を読み込 みます、このとき　Hardware Configuration タブ　を選ぶとUSBInterfaceモジュールの　“USB”欄の背景が緑色に なっていればFreeUSBiは認識されています。 もし赤色だったら何らかの障害でアプリから FreeUSBiが認識されていない状態ですの で、EZ-USB  FX2PL基板の電源スイッチをオンオフしたり、USBケーブルを 挿し直しても認識できない場合はWindowsのデバイスマネージャーでドライバーのインストールがされているか確認してみて下さい。

問題なくFreeUSBiとDSPボードが繋がっているようなら。SigmaStuidioで　Action>Link Compile Download を実 行します。4つの出力端子には次のような20Hzの矩形波が出力されているはずです。　もし波形の上下部分が大きく傾いていたら音声カップリングのコンデンサーの容量が足 りてない可能性があります、立ち上がりと立ち下がり部分で多少リンギングが見えますが、極端に波形が異なる場合は最終段のローパスフィター部分の何かが 誤っている可能性が考えられます。

各出力の出力波形(矩形波 が上のように想定通りの波形であればLPFの動作も問題ないと思われま す）

この段階ではDSP内のRAM上で実行されているのでDSPボードの電源を落とすとプログラ ムは消えてしまいます。　問題なくボードにコードを転送でき動作したならば繰り返しすぐ使えるようにA側のEEPROMに書き込んでしまいましょう 、書き込みの方法は　Hardware Configuration タブを選びAUAU1701モジュールの IC1の 上(赤丸部分)で右クリックします、

同様にスルー動作テス ト用のファームウェア“ThroughTest.dspproj” をロード、コンンパイルしてから、SW1を切替えて今度はB側のEEPROM に書き込みます。

　ここまできたらFreeUSBiは必要ないので外してしまいます。プログラムは不揮発性 のEEPROMにコードが保存 されているので電源投入の度にSW1で 選んだ方の処理がスタンドアロンで実行されます。

上記のプログラムが走っていればDSPのpin16には48kHzのクロックが出力 されますから、 チャージポンプが動作してミューテイング解除用の負電源として約ー11V〜ー12Vを 出力しているはずですので。以下のポイントを測定します。

ここまで来たらEEPROM B側で立ち上げて実際にADC→DACのスルー動作を行い ADCを含めたオーバーオールの性能を確認します、 最後に2Vrmsのサイン波を入力し各チャンネルのゲインや最大出力レベルの歪みを確認します。

アナログ入出力までの基本動作の確認は以上でおわりです。

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