Arduionostyrd förförstärkare (N5MD, ODAC, LTS-RIAA, m.m.)

[fjunet]

Dags för ett nytt projekt!

Jag saknar fjärrkontroll till mitt nuvarande försteg (viewtopic.php?f=3&t=27917) och tänkte passa på att uppgradera till en ny konstruktion med en rad inbyggda funktioner.

Planen är ungefär [status vid trådskapandet]:
- Designa en delvis ytmonterad version av "N5MD", ett enkelt, OPA2134-baserat försteg [design påbörjad]
- Reläkort för ingångsval och mutefunktion [klart]
- Reläattenuator som volymkontroll [ska monteras]
- Arduino Nano för att styra ovanstående reläer via SPI [ska programmeras]
- Fjärrkontroll med rotary encoder [elektronik klar, ska designas]
- Raspberry Pi 2 med Mopidy som musikserver (hanterar lokala filer, Spotify, Soundcloud osv) [klart]
- ODAC kopplad till Raspberryn, tänkte även ha omkoppling till en extern USB-ingång [klart]
- Om tid finns tänkte jag även designa en delvis ytmonterad version av LTS-RIAAt [ej påbörjat]
- Nätdelar, troligtvis separata till N5MD och RIAA, delat till resten [funderar fortfarande]

Det blir en modulär historia för att möjliggöra byte av delkomponenter som kanske inte blir bra i första versionen. Det kommer att finnas flera kretskort över ifall någon skulle vilja bygga något liknande, skicka PM bara! Kommer lite blandade bilder nedan, ska försöka bättra mig med kvaliteten på dessa framöver.

Håller nu på med design av N5MD-försteget, inklusive nätdel. Har en del frågor, postar dessa i samband med att första versionen av schemat är klar.

Schema ingångsväljare

Input selector schematic v0.1.png (81.37 KiB) Visad 9170 gånger

Layout ingångsväljare

Input selector PCB-layout v0.1.png (96.55 KiB) Visad 9170 gånger

PCB ingångsväljare

2015-09-01 21.46.44.jpg (123.67 KiB) Visad 9170 gånger

PCB befolkat ingångsväljare

2015-10-20 21.33.42.jpg (99.67 KiB) Visad 9170 gånger

Schema attenuator

attenuator schematic v1.png (102.77 KiB) Visad 9170 gånger

Layout attenuator

attenuator board v1.png (25.42 KiB) Visad 9170 gånger

PCB attenuator

2015-10-20 21.33.08.jpg (96.06 KiB) Visad 9170 gånger

Räknesnurra finns på: http://www.amb.org/audio/

Resistorvärden attenuator

Res-calc v2 graphic.png (91.36 KiB) Visad 9170 gånger

Testkör ODAC

2015-10-22 18.42.33.jpg (125.21 KiB) Visad 9170 gånger

[Fostex]

Åh, spännande!

Kommer det finnas stöd för hantering av surroundprocessor? Alltså en ingång med unity-gain. Det vore klart intressant i så fall!

[landa]

Ambitiöst.

[AndersP]

Imponerande

Intresse finnes av kort till preamp-nätdelen om det blir sånna över.

[Svante]

Räknesnurra finns på: http://www.amb.org/audio/

Res-calc v2 graphic.png

Den där var ju rätt fiffig, det tog en liten stund att fatta hur den funkade. Det kan vara smart att fungera över i vilken ordning reläerna ska slå när man ändrar volymen. Man vill ju tex inte att volymen först ska öka med 64 dB och sedan minska med 32, 16, 8, 4, 2 och 1 dB när man går från -64 till -63 dB. Då kan det knäppa till. Man behöver såvitt jag förstår också se till att utgången går till en högohmig buffert eftersom kretsens utimpedans beror av volymkontrollens läge. Annars kan monotoniciteten gå förlorad.

[fjunet]

Åh, spännande!

Kommer det finnas stöd för hantering av surroundprocessor? Alltså en ingång med unity-gain. Det vore klart intressant i så fall!

Innebär inte unity gain att man kopplar förbi hela försteget i en integrerad förstärkare och således använder den som slutsteg? Alternativt att man kopplar förbi volymkontrollen. Det senare går lätt att ordna med ett extra relä, det är dock inget som jag kommer att implementera. Delar gärna med mig av eagle-filer ifall du skulle vilja modifiera kretskorten själv dock!

Den där var ju rätt fiffig, det tog en liten stund att fatta hur den funkade. Det kan vara smart att fungera över i vilken ordning reläerna ska slå när man ändrar volymen. Man vill ju tex inte att volymen först ska öka med 64 dB och sedan minska med 32, 16, 8, 4, 2 och 1 dB när man går från -64 till -63 dB. Då kan det knäppa till. Man behöver såvitt jag förstår också se till att utgången går till en högohmig buffert eftersom kretsens utimpedans beror av volymkontrollens läge. Annars kan monotoniciteten gå förlorad.

Ja programmeringen av relästyrningen blir viktig. Som tur är kan man pröva sig fram med mjukvara! Det här med impedansanpassning skulle jag behöva hjälp med. Tyvärr finns det i nuläget ingen direkt tanke bakom valet av attenuatorns in- och utgångsimpedans. Ingångsimpedansen sattes till 25 kOhm eftersom volympotar brukar ligga ungefär där, men det kan enkelt ändras med nya resistorer.
Hur anpassar man buffertstegets ingångsimpedans? Vad innebär monotonicitet?

[Svante]

Den där var ju rätt fiffig, det tog en liten stund att fatta hur den funkade. Det kan vara smart att fungera över i vilken ordning reläerna ska slå när man ändrar volymen. Man vill ju tex inte att volymen först ska öka med 64 dB och sedan minska med 32, 16, 8, 4, 2 och 1 dB när man går från -64 till -63 dB. Då kan det knäppa till. Man behöver såvitt jag förstår också se till att utgången går till en högohmig buffert eftersom kretsens utimpedans beror av volymkontrollens läge. Annars kan monotoniciteten gå förlorad.

Ja programmeringen av relästyrningen blir viktig. Som tur är kan man pröva sig fram med mjukvara! Det här med impedansanpassning skulle jag behöva hjälp med. Tyvärr finns det i nuläget ingen direkt tanke bakom valet av attenuatorns in- och utgångsimpedans. Ingångsimpedansen sattes till 25 kOhm eftersom volympotar brukar ligga ungefär där, men det kan enkelt ändras med nya resistorer.
Hur anpassar man buffertstegets ingångsimpedans? Vad innebär monotonicitet?

Ett buffertsteg är ofta en opamp med utgång och minusingång ihopkopplade och plusingången fungerar som ingång. Man brukar lägga ett motstånd till jord på plusingången och detta motstånd kan vara 25-kOhmsmotståndet. Då löser det sig. Monotonicitet betyder här att när man ökar "volymrattens" läge så ökar också volymen. Om det blev trassel med impedanserna så kunde det vara så att en ökning av volymläget i själva verket gav en minskning av nivån.

[Elfsberg]

Wicked. Fan, vad coolt.

Uppdatera hemskt gärna väldigt ofta!

[Bill50x]

Nu är ESD-polisen igång igen

På många av bilderna ligger kretskort ovanpå en metallpåse. Vill bara tillägga att detta på intet viss är ett skydd för kortet och dess komponenter. I vissa fall faktiskt en ökad skaderisk, beroende på vilken typ av metallpåse man använder. Är det en sk Metal-Out påse har den oftast en mycket låg resistans på ytan och man kan alltså få en kortslutning mellan olika komponenter och en urladdning av en eventuell statisk spänning kan ge gnistbildning pga av den låga resistansen. Hanterar man elektronik ska underlaget vara dissipativt, dvs ha en resistans mellan 5 och 100 Mohm och det ska vara kopplat till jord. Själv använder man givetvis handledsband kopplat till samma jord. Och elektroniken ska befinna sig inne i metallpåsen (Faradays bur, ni vet...) ända tills man fått på sig handledsbandet.

Dock ett ambitiöst bygge, kan bara instämma i föregående inlägg, ska bli spännande att följa!

/ B

[Svante]

På många av bilderna ligger kretskort ovanpå en metallpåse.

Ja, jag funderade också på det. Inte ur ett ESD-perspektiv utan för att man faktiskt riskerar att det blir extra ledning mellan olika slumpvisa platser på kretskortet.

[Bill50x]

På många av bilderna ligger kretskort ovanpå en metallpåse.

Ja, jag funderade också på det. Inte ur ett ESD-perspektiv utan för att man faktiskt riskerar att det blir extra ledning mellan olika slumpvisa platser på kretskortet.

Precis det jag menade. Mönsterkort är ju gjorda av ett isolerande material och laddas enkelt upp av tex separation, att man lyfter kortet från bordet. Denna laddning undertrycks av att man lägger ner kortet igen (detta beroende på kapacitansförändringen) men laddningarna kan under tiden ha "smittat" andra delar av kortet och påmonterade komponenter vilket gör att kvardröjande laddningar finns. Dessa kan då ställa till trassel om kretskortet får kontakt med en ledande yta. Likaså kan batterier och kondensatorer ladda ur sig om de får kontakt med en ledande yta.

Men detta är ur ESD-synpunkt, men självklart är att man ska undvika att strömsätta ett kretskort om det ligger på en metallpåse. Men som jag nämnde, det finns olika typer av metallpåsar. Metal-Out har aluminiumskiktet på utsidan, med enbart en mycket tunn skyddslack över. Mäter man resistansen från påsens ena sida till den andra har man en ganska låg resistans, typiskt <10kohm. Metal-In har däremot ytterligare ett lager på utsidan i form av en plastfolie och är däremot inte en fara på samma sätt.

Oavsett vilket, man ska aldrig lägga kretskort ovanpå metallpåsarna i tron att det på något sätt skyddar elektroniken. För icke idriftsatta kort gäller, som jag skrev ovan, ett dissipativt material kopplat till jord. Ska man strömsätta korten och göra driftstester och mätningar ska korten sitta på avsedd plats eller i en jigg av något slag, även kontakten med en yta på, typ 100 Mohm, kan tex ge felaktiga mätvärden.

/ B

[Svante]

...och lägger man ett kort på en påse som är isolerad över ett ledande skikt kan vassa delar från kortet riva igenom isoleringen och ge kontakt och överledning trots isolationen. Vilket potentiellt ger felfunktion så länge som kortet har kontakt med påsen.

[byggareandy]

Intressant tråd, har själv haft liknande planer ända sedan elektor släppte en artikel om en förförstärkare baserad på pic ctrl, pga2310 som volymkontroll, och ingångsreläer. Det har dock bara blivit en massa planerande men lite verkstad.

Hur går det med mjukvaran och räcker portarna till för att kunna kontrollera alla funktioner?

[fjunet]

Nu är ESD-polisen igång igen

På många av bilderna ligger kretskort ovanpå en metallpåse. Vill bara tillägga att detta på intet viss är ett skydd för kortet och dess komponenter. I vissa fall faktiskt en ökad skaderisk, beroende på vilken typ av metallpåse man använder. Är det en sk Metal-Out påse har den oftast en mycket låg resistans på ytan och man kan alltså få en kortslutning mellan olika komponenter och en urladdning av en eventuell statisk spänning kan ge gnistbildning pga av den låga resistansen. Hanterar man elektronik ska underlaget vara dissipativt, dvs ha en resistans mellan 5 och 100 Mohm och det ska vara kopplat till jord. Själv använder man givetvis handledsband kopplat till samma jord. Och elektroniken ska befinna sig inne i metallpåsen (Faradays bur, ni vet...) ända tills man fått på sig handledsbandet.

Dock ett ambitiöst bygge, kan bara instämma i föregående inlägg, ska bli spännande att följa!

/ B

Tack för upplysningar kring ESD, dags att införskaffa ett armband m.m.!

Intressant tråd, har själv haft liknande planer ända sedan elektor släppte en artikel om en förförstärkare baserad på pic ctrl, pga2310 som volymkontroll, och ingångsreläer. Det har dock bara blivit en massa planerande men lite verkstad.

Hur går det med mjukvaran och räcker portarna till för att kunna kontrollera alla funktioner?

Funderade på PGA2310 men vissa hävdar att PCB-designen är svår att få till. Skulle gärna testa den i någon senare uppgradering dock! På programmeringsfronten så har jag testat lite för att lära känna komponenterna och det har fungerat bra hittills. Har exempelvis provat ett par olika överföringstekniker till fjärrkontrollen (433 MHz radio och nRF24L01). För att styra reläer använder jag SPI-expanders (MCP23S17), på så vis får man 16 ut- eller ingångar med en utgång på Arduinon.


Har skissat lite på försteget som baseras på OPA2134, en del inspiration från ett bygge som tyvärr verkat stanna av? viewtopic.php?f=3&t=53620. Mitt slutsteg (viewtopic.php?t=28257) vill ha vanlig och inverterad signal, därav den andra OP-ampen som endast inverterar signalen. Schema kommer snart, tillsammans med en drös frågor kring impedans osv

[Bill50x]

Tack för upplysningar kring ESD, dags att införskaffa ett armband m.m.!

Kontakta mig så kan jag tipsa om lämplig utrustning och hur du ska hantera den.

/ B

[fjunet]

Schemat för LTS-RIAAt överfört till eagle (CAD), nätdel saknas dock än så länge.

LTS-RIAA schema v1.png (54.01 KiB) Visad 8652 gånger

Provar lite olika tekniker för strömhantering till fjärrkontrollen. Primärt handlar det om att ta bort överflödiga komponenter från Arduinon (LED, spänningsregulator, etc) samt att skriva kod som försätter processorn i olika sovlägen när den inte används. Kommer troligtvis köra med ett relativt stort batteri då jag ändå vill ha lite tyngd i fjärren, men ändå roligt med energieffektivt!

2015-11-05 21.21.30.jpg (237.72 KiB) Visad 8652 gånger

[fjunet]

Dagens övningar med strömhantering resulterade i nästan 90% minskning av strömmen när fjärrkontrollen inte används. Lödde bort ett par lysdioder och spänningsregulatorn samt programmerade in ett par funktioner som försätter olika komponenter i sovläge. När fjärren inte används drar den 0,2 mA vid 3,3 V. Det går säkert att jaga en bit till, men det räcker för min applikation. Kommer förmodligen använda ett batteri med 9,62 Wh vilket skulle ge ca 2 år i viloläge, more than enough.

Idle: Fjärren är redo att användas.
radio.powerDown: Radiosändaren (nRF23l01) sätts i viloläge, kan startas snabbare än man hinner reagera på.
SLEEP_MODE_PWR_DOWN: Arduino försätts i sovläge och det tar några märkbara tiondelar av en sekund för att fjärren ska hoppa igång igen.

Kommer att justera tiderna för de olika lägena, men tänker mig ungefär 1 s för radion och kanske 10 s för Arduinon.

[byggareandy]

berätta mera, detta är intressant läsning. Arduino, strömspar, förförstärkare, mjukvara, skriv fler inlägg .

Angående strömspar, nu verkar det som att du redan har kommit en bra bit på vägen och lite till men om det går att sänka matningsspänningen under tiden som enheten är i sleepmode så brukar det vara det bästa sättet. Eller ha flera spänningsdomäner.

[NirreFirre]

Håller med, alla dessa tekniker och offtheshelf kort i händerna på kunnigt och inspirerat folk är nice!

[fjunet]

berätta mera, detta är intressant läsning. Arduino, strömspar, förförstärkare, mjukvara, skriv fler inlägg .

Håller med, alla dessa tekniker och offtheshelf kort i händerna på kunnigt och inspirerat folk är nice!

Kul att det finns intresse! Inspiration har jag, kunnigheten saknas till stor del, men jag jobbar på det


Dags för mig att försöka förstå det här med impedans i de olika stegen! Jag ställer alla dumma frågor jag kan komma på.

1. Signalkällor: Efter lite googling gissar jag ca 100-1kOhm beroende på typ av källa. Kan det vara rimligt?

2. Ingångsväljare: Endast reläer som kopplar signalen = ingen impedans?

3. Attenuator: In- och utgångsimpedans ska väljas. Man vill hålla nere resistansen för att minska "current noise", 5 kOhm ingångsimpedans kanske är rimligt? Utgångsimpedansen måste vara högre, vad ska man tänka på här?

4. Försteget: Ingångsimpedansen ska vara lika stor som attenuatorns utgångsimpedans? Utgångsimpedansen bör vara lika hög som ingångsimpedansen för det slutsteg jag ska använda?

Många frågor, hoppas att någon har ledtrådar/svar!

[byggareandy]

Hej, jag tycker inte att du behöver komplicera interfacen mer än nödvändigt med att försöka impedans anpassa eller tänka på brus från dämparen (volymkontroll). Från signalkällan har du redan ett bra signal brus förhållande, jag brukar tänka på det som att man även dämpar bruset i volymkontrollen. Nu har jag kanske missförstått några av dina frågor och där finns säkert någon som inte håller med. Men en som har tänkt och skrivit ner lite tankar om detta är

http://www.markhennessy.co.uk/preamp/

[fjunet]

Tack för länken byggeareandy, fanns en hel del bra där.

Det går sakta framåt med bygget.

- Attenuatorn är monterad och styrningen av reläerna testad. Bestämde mig för resistorvärdena nedan. Ska programmera lite och kontrollmäta dämpningen/kanalbalans på olika nivåer.
- Förstegsdelen är beställd och monterad. Testade nätdelen och märkte att negativa railen fladdrar i spänning (positiva sidan dock stabil, hur kommer det sig?). Trafon jag använde har för låg sekundärspänning, 2x18V, vilket är för lite då det försvinner ca 1V i likriktningen samt behövs 2-3V marginal för dropout i regulatorerna. Får skaffa en annan trafo.
- Började skissa lite På LTS-RIAAt men tappade suget lite när jag började leta efter de ovanliga komponenterna. Har någon förslag på ett modernare DIY-RIAA?

Börjar nu fundera på chassilayout och programmering. Tänkte även koppla upp allt och testa innan montering i chassi.

Kommer troligtvis att byta mjukvarulösning i raspberry pi också, från Mopidy till Volumio (https://volumio.org/) vilket verkar vara en riktigt bra lösning! Ska testköra lite i julhelgen tänkte jag.

[n-puh]

Var låter du framställa korten?

[fjunet]

Var låter du framställa korten?

http://smart-prototyping.com/

Priset är oslagbart, kvalitén bra så vitt jag kan bedöma. Leveranstiden är nackdelen, tar väl ca 2-4 veckor att få hem korten.

[Michael]

Intressant, de kände jag inte till. Vad kostar det med frakten? Jag brukar köpa från ITEAD STUDIO, 10st 2L 5x5cm 128sek, 5x10cm 190sek (inkl frakt, vanlig post ca 14-17dagar). Jag har även köpt från OSH Park, 2L $5/tum2, 4L $10/tum2 (3st kort inkl frakt).

//Michael

[fjunet]

Frakten brukar ligga på 6 USD, 10 st 5x5cm för 8,5 USD (exkl frakt) eller 10 st 10x10cm för 12 USD. Jag kände inte till ITEAD STUDIO, vore kul att testa dem för att jämföra kvalitén någon gång!

[Morello]

Ovanliga komponenter i RIAA-steget?

Jag tycker det är ohyggligt icke-elegant med två parallellkoppade OP's på ingången. Brusnivån blir ändå inte imponerande! (10 nV/rt(Hz)?)
Jag ritade ett RIAA_steg åt en kompis. Det scheamt kan jag buda på. Brunivån är nog cirka 20 dB lägre än ovanstående.

[danfra]

Det schemat ser vi gärna!

[Morello]

Inser att den jag var nöjd med såldes, dvs jag kan inte dela med mig av underlagen.

Men man kan ju utgå från LTS-RIAA-steget och förlänga den första OP'n med ett diskret, lågbrusigtdiffsteg. Det finns ganska många sådana exempel.

Ett hett tips är att kika på hur man gjort i NAD208 - ingångssteget! Kopiera rakt av med ersätt dom bipolära trissorna med två st matchade 2SK170 och du kommer ha ett RIAA-steg med brusprestanda i elitklass.

Om någon vill ha schemat till NAD208 så skicka epostadress per PM.

[Fostex]

Intressant! Detta är jag sugen på att testa i framtiden. Har jag förstått dig rätt om du menar att:
Den här delen av Nad-schemat: http://user.faktiskt.io/Fostex/input_stage.jpg läggs in efter R9 på LTS RIAA't, utan den parallellkopplade OP'n: http://user.faktiskt.io/Fostex/riaa_mod.jpg ?

[danfra]

Före IC1 tänker jag. Lågbrusförstärkning vill man ha så tidigt i kedjan som möjligt för att få bäst effekt.

[fjunet]

Så här några år senare har jag kommit ganska långt med projektet!

Tyvärr måste jag dock inse att livet kommit emellan och jag undrar därför om någon skulle vilja att ta över och färdigställa bygget?

Kort status:
- Basfunktionerna testade och funkar ok, finns lite jordbrum som behöver fixas och nätdelen blir lite för varm (spänningsregulatorern).
- Arduinostyrningen funkar bra 90% av tiden men ibland beter sig reläerna obereäkneligt och jag är relativt säker på att det är EMC-relaterat, se temporär "kabeldragning"/råttbo på bilden nedan.
- Det saknas vissa delar i koden för styrning av LED's och några andra saker.
- Spotify connect och DAC via raspberry pi funkar prima.
- Chassit stort sett färdigt. Har ingen bild på frontpanelen som är av ek med osynliga hål genom vilka LEDs ska lysa.
- Fjärrkontrollen byggd på experimentbräde tillsvidare, men finns CAD-modell att bygga efter samt alla komponenter (rotary encoder, batteri, laddare, osv.).

Jag kommer såklart se till att den som eventuellt tar över får mer bakgrund och dokumentation.

Skulle helst lämna över till någon som har ambition att färdigställa bygget. Sekundärt någon som vill använda prylarna till annat.

Skriv här eller skicka PM om du är intresserad!

2022-08-04 10.05.03.jpg (1 MiB) Visad 503 gånger

2022-08-04 10.04.41.jpg (1.15 MiB) Visad 503 gånger

[radelius]

Du har pm. Jag är mycket intresserad av att ta över!

[peterh]

Spännande projekt. Hoppas det blir bilder och programkod publicerade