Jak podłączyć słuchawkę do modułu GSM z różnicowym wyjściem audio i PWM?

Sun Oct 06, 2013 9:30 pm   

Niedawno męczyłem się z zakłóceniami od modułu GSM w torze audio. Ktoś
wtedy zaproponował mi zastosowanie modułu z różnicowym wejściem i
wyjściem audio. Ponieważ w znacznej mierze udało mi się załagodzić
problem, odpuściłem sobie aż tak daleko idącą ingerencję w układ.

Teraz jednak z czystej ciekawości chciałbym zapytać o kilka kwestii:
1) W chwili obecnej mam jedną słuchawkę, przed którą znajduje się
wtórnik emiterowy. Na wejście wtórnika przez klucze analogowe podawane
są dwa sygnały: audio z modułu i PWM z MCU.
Jak układ wyglądałby w przypadku zastosowania modułu z wyjściem
różnicowym? Innymi słowy: jak prawidłowo podpiąć linię PWM do słuchawki
i jak zapewnić sobie możliwość przełączania źródeł sygnału?
2) W manualach niektórych modułów GSM widzę, że pomimo różnicowych
interfejsów audio ciągle obecna jest masa analogowa.Kiedy, do czego i w
jakim celu należy ją podpiąć?
3) Niektóre moduły mają po dwa wejścia i wyjścia. Jedno podstawowe i
drugie dodatkowe, do zestawu słuchawkowego. Jeśli w rozpatrywanym
układzie korzysta się tylko z jednego zestawu mikrofon+słuchawka, ale
znajdującego się po drugiej stronie kabla, jak w przypadku telefonu
retro, o którym pisałem tu jakiś czas temu (swoją drogą, projekt
niedawno został doprowadzony do końca) to korzystam z głównego wyjścia
czy tego dodatkowego? Ma to jakieś znaczenie?

Wed Oct 09, 2013 5:24 pm   

W dniu 2013-10-06 23:30, Atlantis pisze:

Podwójny wtórnik i podwójne klucze. Jeśli źródło PWM jest
niesymetryczne, to do drugiej linii dołączać masę. Można też zrobić
symetryczny PWM.


Masę do masy podpinamy zawsze . W zasadzie prędzej czy później sygnał
analogowy przestaje być różnicowy wewnątrz modułu, również składowe
stałe (polaryzacja wejść i wyjść) odnoszą się do masy analogowej. To że
wejście jest różnicowe nie znaczy, że można podać dowolne napięcie
wspólne. No i przetwornik A/C to układ analogowo-cyfrowy, muszą posiadać
wspólną referencję.



To już trzeba spytać producenta modułu. Jeśli osobiście miałbym wybierać
które we/wy użyć, to sprawdziłbym czy nie ma różnic w obróbce sygnału
wewnątrz modułu (wzmocnienie, obróbka DSP - filtracja, eliminacja
szumów, echa, itp). No ale to tylko dokumentacja może zdradzić szczegóły.


Pozdrawiam,
Paweł

Fri Oct 11, 2013 6:08 pm   

W dniu 2013-10-09 19:24, Paweł Hadam pisze:


Rozumiem, że różnicowy interfejs audio mogę traktować po prostu jako dwa
sygnały, przesunięte względem siebie w fazie. Dla każdego z nich buduję
osobny tor, a na końcu wpinam po prostu przetwornik elektroakustyczny
pomiędzy wyjścia obydwu torów?



Rozumiem, że wtedy wykorzystuję drugą linię PWM MCU, generując sygnał
przesunięty w fazie o 180 stopni?



Konkretnie pytam tutaj o moduł SIM300CZ (odpowiednik popularnego
SIM300D, tylko zamiast obudowy SMD ma formę modułu ze złączem goldpin,
do montażu "na kanapkę"). W manualu jest kompletny pinout. Są dwa
wyjścia słuchawkowe i dwa mikrofonowe. Jest też "analog ground", której
przeznaczenie jest dla mnie tajemnicą. Gdyby przecież chodziło o
podpięcie tych pinów do masy, po prostu opisano by je jako GND, ale
tutaj jest wyraźnie wydzielone osobne pole masy analogowej.

Dokumentację modułu znajdziesz chociażby tutaj:
http://tinyurl.com/py2mtds

Na stronie 40 widać schemat pokazujący najprostszy sposób sposób
podłączenia słuchawki - bezpośrednio do wyjścia różnicowego. Nie ma mowy
o masie analogowej. Kondensatory odsprzęgjące i zabezpieczanie ESD
połączone bezpośrednio z GND.
Żeby było ciekawiej na stronie 41 jest pokazany sposób analogicznego
połączenia mikrofonu. Tutaj już AGND jest pokazane jako osobna masa. Co
jeszcze ma być do niej podłączone, nie mam pojęcia, bo kondensatory
odsprzęgające tak samo idą do GND.

Mam rozumieć, że w przypadku stosowania dodatkowych wróników mam je
właśnie podłączyć do tej udostępnionej masy analogowej?

Sun Oct 13, 2013 10:01 am   

W dniu 2013-10-11 20:08, Atlantis pisze:

Tak. Trzeba tylko pilnować, żeby nie dodać czegoś (śmieci) do jednego z
sygnałów, bo pojawi się to w różnicy na wyjściu. Zasilania i masy obydwu
torów powinny być z tego samego miejsca (fizycznie, nie tylko "schematowo").



Tak. Uwaga: napięcie wyjściowe po filtrze będzie dwa razy wyższe.


Do bezpośredniego podłączenia słuchawki masa nie jest potrzebna.
Co do połączenia GND to patrz niżej.


Ja bym tak podłączył.
Faktycznie trochę namieszane w tej specyfikacji, nie ma ani słowa o tym
czy GND i AGND są połączone wewnątrz modułu. Można sprawdzić omomierzem.
Jeśli nie są, to AGND trzeba połączyć z GND na zewnątrz przy samym
module i jako AGND poprowadzić osobną ścieżkę do reszty obwodu. Jeśli
są, to AGND zrobić osobno i nie łączyć z GND (tylko z pinem AGND modułu).

Pin AGND jest wyprowadzony osobno ze względu na zakłócenia. Pamiętaj, że
przy pracy nadajnika poprzez pin GND płyną spore prądy impulsowe. Wtedy
w konfiguracji jak na rysunku 19 str. 41 nie dało by się pozbyć zakłóceń
jeśli masa byłaby tylko jedna.

Tak na marginesie, to moduł jest za słaby, żeby uciągnąć twoją słuchawkę
bezpośrednio? Musisz dawać wtórnik? Standardowe 32 ohmy powinny chodzić
bez problemu. PWM z procesora też powinien dać radę, tyle, że wtedy
przełączanie musi być na kluczu o niskiej impedancji.

Jeśli chodzi o GND przy filtrach na sygnale różnicowym, to GND czy AGND
nie ma tu znaczenia póki elementy filtru są blisko siebie i GND z AGND
jest gdzieś tam ze sobą połączone. Chodzi o usunięcie zakłóceń
różnicowych, jeśli nawet coś się dołoży poprzez odsprzęgnięcie obydwu
linii do GND zamiast AGND, to i tak się odejmie różnicowo.
Jeśli chodzi o transile (zabezpieczenie ESD) to nawet lepiej jeśli jest
od razu do GND (zazwyczaj grubsza ścieżka o niższej impedancji).

Pozdrawiam,
Paweł

Sun Oct 13, 2013 3:54 pm   

W dniu 2013-10-13 12:01, Paweł Hadam pisze:


Omomierz pokazuje, że jest tam połączenie. Czyli wygląda na to, że na
tym pinie moduł udostępnia po prostu punkt, z którego można wyprowadzić
masę dla części analogowej.



Tak swoją drogą do której masy powinny być podłączone kondensatory
odsprzęgające filtrów RC, filtrujących zasilanie wtórników w torze
audio? Do głównej czy analogowej?



Dotychczas stosowałem nawet słuchawki o większej impedancji -
telefoniczne 150 albo 250 omów (coś jak W-66). Wtórniki daję z uwagi na
PWM z procesora - wolę nie obciążać za bardzo portów.

Rozumiem, że klucze analogowe są w stanie przenosić moc potrzebną do
wysterowania słuchawki? Ewentualnie mógłbym wtórnik zastosować dla
samego PWM, a słuchawkę przełączać bezpośrednio pomiędzy wyjściem modułu
a wyjściem PWM, tudzież innym źródłem sygnału?

Sun Oct 13, 2013 7:17 pm   

W dniu 2013-10-13 17:54, Atlantis pisze:


Ja bym łączył do AGND. Jakoś nie znajduję powodu dla którego miało by to
być wyłącznie GND jak podano w dokumentacji.


PWM z procka da radę, w końcu portem można LEDy palić.
Co do kluczy to trzeba szukać takich, które mają małą rezystancję
szeregową gdy są otwarte. Z tego co pamiętam to popularne 4066 maja
chyba coś koło 100ohm, będzie trochę za dużo. Najlepszy byłby mały
przekaźnik, a jak stukanie będzie przeszkadzać to kontaktrony.

Pozdrawiam,
Paweł

Sun Oct 13, 2013 7:44 pm   

W dniu 2013-10-13 21:17, Paweł Hadam pisze:


O jakich połączeniach mówimy? W poprzedniej wiadomości pytałem o
kondensatory z filtrów RC, na linii zasilania wtórników w torze audio.
W dokumentacji modułu do GND podłączone były kondensatory odsprzęgające
w.cz. na różnicówce. One też powinny jednak iść do AGND, inaczej niż na
schemcacie?



Niby racja. Maksymalny prąd na pin w Atmedze8 to 40mA.
Nawet gdyby podpiąć słuchawkę 150 omów bezpośrednio do wyjścia, to i tak
wartość prądu będzie mniejsza. A tutaj mówimy o sygnale sinusoidalnym za
FDP.
Wtórnik dawałem jednak jeszcze z jednego powodu - żeby nie drenować
prądu z kondensatora w filtrze FDP i nie powodować na nim spadku napięcia.



No i właśnie - kolejny argument za wtórnikiem. Gdy jego impedancja
wejściowa liczy jakieś 2k, to spadek na kluczu jest stosunkowo niewielki.

Trudno byłoby dostać klucze o małej impedancji, najlepiej w obudowie
SO8? Za przekaźnikami w takich zastosowaniach nie przepadam szczególnie.
Chodzi nie tylko o klikanie, ale także zużycie energii i zajmowane miejsce.

Sun Oct 13, 2013 7:55 pm   

W dniu 13.10.2013 21:44, Atlantis pisze:

Przejrzyj katalogi Analoga (w pierwszej kolejności), ewentualnie Vishay.
Tych kluczy/analogowych mux-demux mają oni "jak mrówków" W SOIC również.

--
butek
Safety note: Don't put all your enriched uranium hexafluoride in one
bucket. Use at least two or three buckets and keep them in separate
corners of the room. This will prevent the premature build-up of a
critical mass.

Sun Oct 13, 2013 9:53 pm   

W dniu 2013-10-13 21:55, butek pisze:


Tak BTW jeśli moduł jest przystosowany do współpracy ze słuchawką o
niskiej impedancji, w niczym nie zaszkodzi podanie mu przez kondensatory
wtórników o odpowiednio większej impedancji, z których będzie sterowana
słuchawka?

Nie wiem czy najprościej nie będzie właśnie zrobić tego w ten sposób.
Słuchawką sterować z wtórników, źródła sygnału przełączać za pomocą
zwykłego 4066, jeszcze przed tranzystorami.

Sun Oct 13, 2013 9:56 pm   

Tak swoją drogą nie wiesz może czegoś na temat złącza antenowego
zastosowanego w tym module?

"The RF connector in module side is Murata Company Microwave Coaxial
Connectors MM9329-2700B, it makes a pair with Murata Company RF
connector MXTK."

Jest szansa, żeby gdzieś kupić przelotkę na jakieś typowe złącze do
przykręcenia anteny, albo przynajmniej elementy do jej samodzielnego
wykonania?

Mon Oct 14, 2013 4:12 pm   

W dniu 2013-10-13 23:56, Atlantis pisze:


Wykonać będzie trudno bez odpowiednich narzędzi. Kiedy robiłem projekty
na modułach, to można było kupić takie krótkie kabelki typu przejściówka
na np. SMA. Ale nie wiem gdzie zaopatrzenie je kupowało...

Pozdrawiam,
Paweł

Mon Oct 14, 2013 4:25 pm   

W dniu 2013-10-13 21:44, Atlantis pisze:

Póki łącze jest różnicowe to nie znajduję powodu dlaczego odsprzęgać
linie wyłącznie do GND czy AGND. Wydaje mi się, że to bez różnicy. Ale
mogę czegoś nie wiedzieć...




A przyszło mi do głowy, że skoro słuchawka ma 150 ohm czy więcej, to
dlaczego nie zrobić sumatora różnicowego na rezystorach? Sygnał z modułu
przez rezystory, np. 22 ohm do słuchawki i z symetrycznego PWM z procka
również (mogą to być rezystory filtru PWM). Zakładam, że kiedy PWM
będzie generował sygnał to z modułu będzie cisza (chociaż nie ma to
znaczenia, spadnie jedynie głośność). Kiedy nie potrzebujemy sygnału z
PWM to można porty ustawić w hi-z, żeby nie obciążać modułu i podnieść
amplitudę. Owszem, szeregowe rezystory z modułu tak czy siak zmniejszą
głośność, ale może wystarczy? Dodatkowo można z PWM procka generować
amplitudę sinusa niemal 2xVdd (symetrycznie) co pozwoli zwiększyć
rezystory na sygnale z PWM a zmniejszyć na sygnale z modułu. Trzeba by
dobrać eksperymentalnie albo policzyć dokładnie.

Pozdrawiam,
Paweł

Thu Oct 17, 2013 9:44 pm   

W dniu 2013-10-13 12:01, Paweł Hadam pisze:


BTW jeśli chodzi o transile, to z jakiegoś konkretnego powodu zalecane
jest użycie SMF05C (pięć takich diod w jednej obudowie)? Zastosowanie
pojedynczych egzemplarzy bezpośrednio przy pinach złącza karty sim w
niczym nie przeszkodzi?

Fri Oct 18, 2013 4:11 pm   

W dniu 2013-10-17 23:44, Atlantis pisze:

Nie przeszkodzi. Pięć w jednej obudowie mniejsze, ale jak się "sypnie"
to trzeba wszystkie "pięć" wymienić

Sun Oct 20, 2013 7:58 am   

W dniu 2013-10-18 18:11, Paweł Hadam pisze:


Jeszcze jeśli chodzi o umiejscawianie elementów i prowadzenie ścieżek,
to jeszcze jedna kwestia mnie zastanawia.

Mamy moduł taki jak SIM300CZ, Nokia 12i albo Sony Ericsson GR47, gdzie
na małej płytce znajduje się złącze, a większość elementów jest
umieszczona pod ekranem.

Przy projektowaniu własnej płytki dopuszczalne jest jest takie
rozmieszczenie elementów, by niektóre z nich po zmontowaniu całości
znalazły się pod modułem? Czy bliskość gniazda anteny i układów RF (co
prawda zaekranowanych) może w jakiś sposób wpłynąć na pracę części audio
albo MCU?