求推荐一款军用AD芯片片

原标题:AD转换芯片及DSP信号处理系統设计详解

本系统中DSP采用的是TI公司的TMS320VC5402(以下简称5402)其操作速率达100MIPS,由于其具有改进的哈佛结构所以它可以在一个指令周期内完成32x32bit的乘法,亦可以迅速完成数学运算最常用的乘加运算

它有4条地址总线、3条16位数据存储器总线和1条程序存储器总线,40位算术逻辑单元(AIU)一個17&TImes;17乘法器和一个40位专用加法器。8个辅助寄存器及一个软件栈允许使用最先进的定点DSP的C语言编译器,内置可编程等待状态发生器、锁相环(PLL)时钟产生器、两个多通道缓冲串行口、一个8位并行与外部处理器通信的HPI口、2个16位定时器以及6通道DMA控制器特别适合电池供电设备.

本設计中选用的AD转换芯片是TI公司的TLC320AD50C。该芯片的采样采用ΣΔ技术即将一个抽样滤波器放置于ADC后,将一个差值滤波器放置在DAC前这种结构的最夶特点就是使系统可同时进行接收、发送任务。

TLC320AD50C可实现高采样率(最高可达 22.5kb/s)的AD/DA转换该功能由2个16位的同步串行转换通道实现,可直接和DSP連接进行通信TLC320AD50C中的可选项和电路配置可以通过串行口进行编程,该芯片对掉电、复位、信号采样率、串行时钟率、增益控制、通信协议、测试模式等可通过串行口进行编程和电路配置具体连接如图3:

片外复位电路提供上电复位,晶振电路可提供10MHz的主时钟频率数据采样頻率和其他时钟信号均由此频率分配。5402与AD50C之间的通信格式为主串行通信格式:接收和发送转换信号存储采集到声音信号后,一个很重要嘚环节就是声音信号的存储本系统中我们采用的是SST公司的FLASH存储器:SST39VF400A。该器件存储容量为4MB采用3.3V单电源供电,对各个子模块的读写和擦除可通过一些特殊的命令字序列来实现且无需额外提供高电压。

在此设计中我们利用DSP编程实现对该存储器的读写操作DSP主要通过外部存储器接口(EMIF)访问片外存储器。它不仅具有很强的接口能力(可以和各种存储器直接接口)而且具有很高的数据吞吐能力。5402与SST39VF400的接口电路設计如图 1所示该电路主要通过DSP的相关输出管脚来控制FLASH的擦除和读写。其中A0~A19为地址线,DQ0~DQ15为数据线OE和WE分别为输出使能和写使能,CE1为爿使能

声音信号经过AD转换器以后传输给DSP,由DSP的PS和DS引脚通过逻辑开关来分别控制flash和sram的使能端由DSP的 RW和MSTRB控制位通过逻辑电路分别控制读和写。在本设计中SRAM使用的是GS1117:64K&TImes;16的1MB异步静态随机存储器。 GS71116是一个由高速的互补性金属氧化物半导体晶体管(CMOS)组成的静态随机存储器不需要外部时钟或时间频闪观测器。3.3V的操作电压所有的输入输出均兼容晶体管逻辑电路(TTL)。它的快速通道时间小于15ns操作电流小于100mA。

PDIUSBD12是一款帶并行总线的USB接口器件它符合通用串行总线USB1.1版规范,集成了SIE、FIFO、存储器收发器以及电压调整器等可与任何外部微控制器或微处理器实現高速并行接口2M字节/秒,且在批量模式和同步模式下均可实现1M字节/秒的数据传输速率可通过软件控制与USB的连接,采用GoodLink技术的连接指示器在通讯时使LED闪烁,具有可编程的时钟频率输出内部上电复位和低电压复位电路,为双电源操作在3.3±0.3V或扩展的5V电源下均可使用,可实現多中断模式的批量和同步传输连接图如图4:

JTAG是jointtestactiongroup的简称,是用来调试DSP的仿真部分其连接部分要和仿真器上的引脚一致。TI公司的 DSP5000系列专門预留有JTAG管脚共14个,48,1012引脚均接地,6引脚悬空5接高平电压3.3V。

所有的仿真引脚均使用 IEEE1149.1标准其余的引脚含义为:

1、TMS:输入引脚,选擇测试方式;

2、TRST:输入引脚测试复位;

3、TDI:输入引脚,测试数据输入;

7、TDO:输出引脚在TCK的下降沿时输出数据,其余时间呈高阻态;

9、TCK_RET:输入引脚在板子与仿真器的连接电缆不小于6英寸的时候,接法与TCK相同大于6英寸的时候,需另加驱动;

11、TCK:输入引脚测试时钟,一般为占空比为50%的固有时钟信号;

13、EMU0:仿真中断引脚0可用作输入或输出;

14、EMU1:仿真中断引脚1,可用作输入或输出当TRST为低电平、EMU0为高电平時,EMU1为低电平所有输出禁止。

小结:随着DSP芯片的性价比不断攀升使DSP得以从军用领域拓展到民用领域,由于TI公司DSP5000系列强大的音频压缩能仂语音应用得到了较大的发展。因此基于DSP的声音采集系统的设计与开发具有重要的现实意义。

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用项目的形式由浅入深逐步进行模拟电路设计分享,讲课方式全面升级把做项目过程中每一个环节,放到可以观測的状态下虽然是看视频,却犹如身临奇境在现场观看一样。这部视频重点放在如何测试波形调试电路,通过波形的形状来分析电蕗的好与坏这个是对原理图验证最关键最核心的部分,关系整个电路是否可靠、是否合理也关系到项目能不能够成功的关键环节。

美国军事系统的AD报告是原美国武裝部队技术情报局收集、整理和出版的国防部所属的军事研究机构与合同单位的科技报告其含义为入藏文献(Accessioned Document)登记号。

AD报告编号采用“AD-密級-流水号”

亲爱的小伙伴们这几天我一直埋头于设计和制作这款4并联AD1860解码器,都少有来论坛看帖今天给大家继续带来我的“致敬经典系列”上次翻出了一片飞利浦公司的TDA1305T ,这次找到了几片与TDA1305T同时期同属性的AD1860。

本人对18bit的DA芯片情有独钟以此贴仅此献给有同好的朋友们!

AD1860是一枚 非常优秀的18bit DA转换芯片,由美国,亚诺德半导体公司1989年研发上市如果您对它的技术参数感兴趣,可以登录/en/index.html官方网站查询

产品主要特征:0.002% THD+噪声,8倍超取样;内置的I/V转换器提供±3電平输出;可选微调允许超线性性能;工作电压5V至12V;16引脚塑料DIP和SOIC封装;工业标准引脚说明2s complemnet,串行输入

应用领域:高端光盘播放器、数芓音频放大器、录音机和播放器、专业级合成器和电子键盘。

来一张构思拓扑图简单易懂,这款解码器的组成和工作原理:

图一是主体蔀分的图片(注意:所有的原理图 我是经过实物论证的)对比过手里的数字接收芯片之所以选择CS8412是因为我对它的应用比较熟悉,提供(44.1khz/49Khz)采样率它可以足够完美的胜任!

数字滤波芯片 我我选用了 SM5813(AP/APT)这枚22bit的芯片至于音色是个人主观的评价,留给你们去评论吧当然如果伱喜欢,DF1700 完全可以无损直代

对于DAC电路来说,就相当于是行军打仗的粮草供给我在实验电路中采用LM317/337以及78XX芯片,与 LDO芯片做对比发现听感仩似乎三端稳压还要好一点(不知道是不是心理作用);只是明显在底噪方面,78XX和317/337劣势比较大

数字供电部分如果是采用三端稳压 可以在夶音量播放 轻音乐的时候明显感觉背景声不够干净,略有嘈杂

传统的三端稳压用在模拟部分感觉就会好很多。

因此我把LDO芯片(正电压:ADP7104 負电压:UCC384)单独提供给 数字芯片I/V 和LPF部分的供电采用了凌特的 TL1085和 TL1033来完成。

TL072 这款JFET输入运算放大器用作I/V转换非常适用(实用) ,真正的便宜恏用朴实无华。它极低的失真和 低噪特性提供近乎完美的应用特性。

完全不必担心因为它廉价不会给你带来天籁之音。对比NE5534 和 OPA27 、OP177、OPA2735、AD797 、OP07 我发现TL072用在这个位置音质最为漂亮。主要是体现在高频率的“质感上”我很喜欢那种高频的“沙沙声”而不喜欢过于“丝滑”的感覺

LPF就用了很多厂机喜欢选用的 NE5534,如果你有更好的当然可以任意替换。直到找到自己钟爱的声音

LPF的斜率,此电路图我调整在 30.223Khz附近这個是根据自己的听感来调整的。其实LPF的斜率调整我试过很多方案,听来听去直到我都开始迷失了自我.....最后参考音乐传真的一款解码器嘚LPF图纸,直接搬过来用了

为了论证上面的拓扑图 ,我花费了近一个星期的时间断断续续,做做停停在这块20*24cm的板子上搭建了这个“大玩具”:

尽管供电和看似乱七八糟的跳线十分粗糙,但是它几乎没有噪音、也没有明显的失真我打算把这个“原始版本”保留下来,作為纪念

SPDIF信号来自 PC的板载声卡,这种来自电脑主板的同轴信号有多难看下图可以证明我在搭建实验电路的时候,测试过第二种 SPDIF输入方案最后那张图是方案2缓冲之后的波形图 提供参考,作为数字缓冲输入电路但是考虑到它的应用范围,终我选用的是1号方案( 数字牛做隔離)输入的模式


有一位网友提醒我加入“光纤输入接口”,发现它真的非常实用因为我用电脑SPDIF做输出的时候比较多,光纤的共地干扰隔离效果 大大的优于 同轴电缆因“GND”引入的串扰问题。如果驳接CD机或者数播就用同轴。

边玩边焊花费了5个多小时。这个东西看来是個“大工程”!

调试:把除了 输出牛 以外的所有元件焊接完毕准备通电。

通电之前我对照PCB图 用“测试电笔” 在PCB图上按着走了一圈。还沒通电就发现了一个 BUG!

有一个区域的底线居然没接通不知道当时为何在画板的时候在这个本来应该连通的接地矩形线的中间划开了一条縫(我这个电路图总共画过两次,第一次因为格式化电脑系统盘无意中把第一版的原稿一起格了! 这个是第二次画的,总感觉没有第一佽画的感觉好果然出了这种问题......)幸亏是小问题,也不用飞线直接用小刀刮掉了一点两边的阻焊油 用烙铁补了一个焊盘的锡把他们连起来就行了,如图:

清理元件柜找到了一包好东西,——“罗姆半导体”生产的肖特基整流管忘记耐压是多少了,反正不可能低于30v吧直接焊上去。通电!

通电之后先测电压除了模拟供电的电压 低了点(4.72V)其余的几组供电分别是:

AD1860 的两组供电分别是:

为何 4.72V 模拟部分的5V供電 比较低。这个还得最后来排查问题应该不大。

通电之后接上 光纤信号输入线。 CS8412的 信号锁定指示灯亮起!这是一个不错的开局接下來接通模拟信号输入, 音乐信号被淹没在 巨大的失真信号中......这种情况在我的意料之中尽管开始做了实验电路板。做过数字电路的朋友都清楚如果有一条数字GND布线如果不讲究 也可能会造成这个问题。

我希望不是因为我布线不良导致的问题在此也对初次接触DAC Diy的朋友提个醒。

导致数码噪音声音破音的罪魁祸首居然是这枚 74HC04,且我这颗可是摩托罗拉陶封军用产品珍藏版的!莫名其妙就挂了,总之换了一颗同型号的就好了特意给加了一个IC座,以防万一!这板子如果反复拆来拆去非常麻烦!

这枚6反相器在这里 主要是起缓冲作用奇怪的是,一壞两个声道都坏.... 取下来测试了里面的所有门都坏了!

至此无任何本底噪音和我之前做的 TDA1305T 的信噪比相当! 这一点是我最满意,这下完全放惢了!

铺地走线堪称“完美表现”


接下来是需要进行24小时的不断电老化测试。中间对这个AD1860的压力测试到12个小时时中途我停过它一次电臨时解决了一个电源部分的问题。

途中红框中间那枚 ADP7104非常烫烫到我手都不敢摸!!但是没有冒烟 也没有烧毁。真是难以想象这个温度,居然没烧记得之前我做通电测试的时候提到过。模拟部分的正5V供电电压偏低的问题原来是又原因的。 这个LDO稳压芯片手册上稳压范圍是20V-2V的输入电压,我量了一下我的这两个变压器的电压变压器标注是:双12V输出4线 我这里市电很高。236V实际这两个变压器 输出交流是15.3V。整鋶滤波出来电压都超过20V了原来问题在这里~~~但是另一片 给数字电路供电的 同型号ADP7104温热,约40多度我量了一下 RC滤波电路 R 的两端压降,R值为 2.7欧姆 这枚发烫的模拟部分压降是 0.63V,数字部分R的压降是0.27V模拟部分的持续工作电流约为 240mA这个芯片的最大输出电流能达到1A,芯片本身没有过载应该是工作压降差太大。自身功率耗散太大的原因

看来要解决这个问题,我只能换变压器了换一个同样大小,电压尽量低( 双6V的最恏了)但是为了不耽误 煲机我立刻启用了"临时解决方案":

1、剪来一条万能小铜皮,芯片腹部有一个提供贴片焊接的散热金属片用烙铁仩锡把铜片条,焊在上面很薄0.2mm 所以不会影响接下来的 电路板安装。

临时解决这个芯片自身的散热(虽然作用不大,但聊胜于无)

2、茬目前这组电源的前面 加上一个三端稳压做压降,降低这个LDO芯片的功率耗散我选择了一枚 7809...并给它安装了一个散热片。意思就是把它当炮咴抵在前面。

计算了一下21V-9V,这个7809自身的压降耗散也够呛的不过烧了也无所谓。

OK了5小时前从新开机,工作到现在无任何问题。虽嘫这两个芯片依然还是有点过热要想彻底解决,就等我的变压器回来吧

话说上次因为这对进口灌封牛电压不合适(太高了),为了找箌PCB原孔位的 EI48/20型灌封牛 废了好大的口舌 才说服某厂家帮我做了5只 双6V的这种变压器  立刻对之前的“临时解决方案”进行升级改造。

把这对双6V嘚牛换上去之后 一切都好了ADP7204不再那么烫手了。LDO稳压芯片一定要工作在较低的压差范围 才能体现它的优势否则因为自身功率耗散太大,溫升过高 导致电流输出稳定性会变低!!

希望给后来的制作者 一点应用启示 越低越好,如果你的电源自身不够低宁愿采用二次稳压的方式。这样的LDO电源管理器才能工作在良性状态否则还不如三端稳压!

考虑到DAC功耗不大这次给它定制了一款木质机箱,自己不会做机箱所以只能在X宝上淘,电路板的大小预先是根据机箱尺寸做的所以安装尺寸不是问题。

面板崇尚:欧洲风格简洁 复古。个人感觉实物可能比照片好看一些

测试工具 (示波器) 测试条件:交流耦合 10mv档信号输入方式:光纤选了几种功放测试,在无数字信号输入时开机无任哬本底噪音。类似完全静音状态

10、100、1000、6000、10K、20K,单位:hz正玄波图形无任何畸变或肉眼可见失真。

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