Борьба с детскими болезнями Taranis X9D.

Часть II. Помехи, наводимые радиомодулем.

Попытки экранирования (мои и других пользователей) не привели к сколь нибудь значимым результатам.

Дальнейшее изучение Тараньки привело к развитию грустного вывода, сделанного в первой части: конструкцию разрабатывал робот, причём не особо продвинутый - все возможные правила разводки ПП, разделения конструкции на блоки и соединения этих блоков - нарушены, с точки зрения помехозащищённости. Имеет место быть масса “земляных петель”, и, например, провода от выхода УМ до динамика “наматывают” с полметра по дороге 😵 … Кончено, можно было, как советовали на форуме “сделать новую схему”, “переразвести соединения модулей”, “сделать правильную землю” с учётом работы конструкции в режиме мощной радиопомехи… Но я хотел попытаться найти легко повторимое решение - которое было бы под силу всем тем, кто осилил “мод питания”.

Было выбрано два направления мода УМ: уменьшение входного сопротивления и установка реально необходимого коэффициента усиления (КУ).

На вход УМ с выхода ЦАП МК приходит такой сигнал (воспроизведение файла 1000Гц с уровнем 0db):

Обратите внимания на уровень 2,4V и “лесенку” дискретизации. Есть ли смысл усиливать сигнал по напряжению, при питании устройства от 3,4V? Очевидно, что даже при 100% КПД УМ при КУ>1,4 сигнал с уровнем 0db будет клипироваться. То есть выглядеть примерно так:

Громкость уже не может быть выше, т.к. ограничена напряжением питания УМ - растут только искажения. Но это для сигнала 0db. Наводимая помеха имеет значительно меньший уровень, и она исправно усиливается. Китайцы поленились - взяли все номиналы из даташита TPA711, и сделали “даташитный” КУ=5 с вытекающими из этого вышеописанными проблемами.

Выяснив это я решил посмотреть с каким уровнем китайцы записали аудиофайлы - оказалось, что от -8 до -3 db. При КУ=5 можно повзолить себе такую “роскошь”, но коль мы делаем минимально необходимый КУ, то нам нужны и все записи с уровнем 0db. Это можно получить запустив пакетную обработку всех файлов в любом аудиоредакторе. Штатную озвучку я уже “пропустил” через Adobe Audition, и делюсь с желающими: озвучка Тараньки с уровнем 0db.

Далее было нужно определить минимально допустимое для ЦАП входное сопротивление УМ. Ведь чем меньше будет входное сопротивление УМ, тем меньший уровень помех на нём будет наводится. Формально даташит разрешает грузить выходы ЦАП до 25mA. Т.е. на 150Ом. Вместе с тем, “при сопротивлении нагрузки ЦАП менее 5кОм падает точность преобразования”. В данном случае точностью преобразования можно пожертвовать. Вот так выглядит сигнал на выходе ЦАП при нагрузке 330Ом:

Стремновато… При увеличении нагрузки до 1кОм всё приходит более-менее в норму.

Теперь ясны необходимые параметры УМ - входное 1кОм и КУ=1,5.
Вот схема включения TPA711 в нашем УМ, с реальной нумерацией интересующих деталей:

R7 определяет входное сопротивление. Ставим 1кОм (было 10кОм).
R8 определяет коэфициент усиления. Ставим 1,5кОм (было 50кОм).
С16 определяет срез по ВЧ. Это тот самый конденсатор, паралельно которому ставили в первой части 2200пФ (красный на схеме) - просто я тогда не знал, что он таки присутствует штатно - со смехотворным для нашего случая номиналом в 5пФ (опять таки 5пФ из даташита, но в даташите его цель - исключать самовозбуд микрухи, а у нас - это ФНЧ). Экспериментально был подобран номинал 0,047мКф (47 000пФ). Данный конденсатор сглаживает “шаги” дискретизации, после его установки осциллограмма 1000Гц на выходе УМ приобретает удобоваримый вид:

Минимальный клип остался (т.к. КУ=1,5, что выше расчётных 1,3), следы дискретизации (“ступеньки”) сгладились.

Теперь необходимо поставить “правильные” номиналы С14 и того самого С2 на основной плате, вместо которого в прошлой части поставили 0,1мКф. Если оставить существующий С14=1,5мКф и С2=0,1мКф - то мы получим на входе модернизированного УМ ФВЧ с частотой среза ~1,6кГц, что неприемлемо. Если поставить С2=2,2мКф, то частота среза будет ~180Гц. Я поставил оба конденсатора 2,2мКф - частота среза ~140Гц - абсолютно достаточно для данной конструкции.

Осталось привести фото УМ с исполненным модом:

У меня под рукой опять таки были только деталюшки “огромного” типоразмера 1206 (в реале используется что-то типа 401). Так что места мне на плате мало, паяться сложно, потому и С16 не на штатном месте.

ИТОГ: отсутсвие каких либо шумов из динамика на >15см. от уха в тихой комнате, и легкие шумы в наушнике при самом неудачном положении антенны - вверх и на 45гр. влево. В таком положении летать смысла не вижу, но даже эти шумы на поле мешать не будут. При этом громкость из динамика не уменьшилась, качество - улучшилось. Наушник (конкретно мой Phillips, на котором экспериментирую) орёт так, что впору его ограничить сопротивлением раза в 4 - и громкость останется достаточной, и шумы ещё тише станут.

В общем, по итогу двух модов - можно считать потребительские качества Тараньки приведёнными в норму, а саму Тараньку - “годной к службе” 😉

  • 3405
Comments
Matrixro

Александр, хочу уточнить пару моментов.

  1. С16, достаточно ли его заменить на 0,05мкФ? Просто по фото у Вас остался конденсатор еще с предыдущего мода, предполагаю что меняли именно его, из-за размеров имеющихся деталей, верно?
  2. С14 и С2, почему именно 2,2 мкФ? Можно больше и будет ли толк?
Alex013
  1. Верно. Это и пытался написать. Во фразе: “…места мне на плате мало, паяться сложно, потому и С14 не на штатном месте…” - очепятка - имеется ввиду С16. Спасибо, исправил.

  2. 2,2мкФ у меня были под рукой, они дают ФВЧ на входе ~140Гц. Увеличите ёмкость - понизится частота. Большого смысла нет - нету там звуков ниже… Эти конденсаторы включены последовательно для звукового сигнала, но между ними ключ, который после С2 опять даёт смещение по постоянному напряжению. Потому если менять - имеет смысл оба, и желательно на одинаковые.