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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Kurze Überprüfung meines Schaltplans BITTE!


Autor: Florian (Gast)
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Hallo alle zusammen.

Ich möchte jetzt eine Platine mit dem im Anhang angefügten Schaltplan 
herstellen lassen. Doch bevor ich hinterher feststellen muss, dass ich 
ein Fehler gemacht habe, möchte ich vorher nachfragen ob jemand noch 
einen Fehler entdeckt (vielleicht auch nur eine Verbesserung?).

20 Augen sehen evtl. mehr als nur 2.

Kurz zum Schaltplan:
___________________________
Es soll eine Multifunktionsuhr werden. Über die Stiftleisten JP2, JP3 
werden 4x 7-Segmentanzeigen (57mm von Reichelt mit gemeinsamer Anode) 
verbunden.
Die Uhr besitzt also so ein Display, das mit dem Multiplex Verfahren 
angesteuert wird, eine micro SD-Karte, einen Verstärker (LM386) mit 
einem Lautsprecher (per PWM), einen Uhrenquarz und 2 LEDs.

mfg Florian

Autor: Sebastian Hepp (sebihepp)
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Hallo,

mir fallen 2 Dinge auf:

1. Zwischen #Reset vom ATMega und C4 sollte noch ein kleiner
Widerstand rein. Ansonsten fließt beim Abschalten der Versorgungs-
spannung ein sehr großer Strom durch den #Reset des ATMegas, da C4
auf Betriebsspannung aufgeladen ist.

2. Wozu eigentlich D1? Dadurch darf die Schaltung nicht mehr als
200mA ziehen. Zumindest wenn ich das richtige Datenblatt gelesen
habe.

Mit dem Rest kenne ich mich noch nicht aus.

Viele Grüße
Sebastian

Autor: Einer (Gast)
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Tiefpass vor das Poti

Autor: Florian (Gast)
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Ok danke.
Ich glaube die Schaltung kommt auch ohne C4 aus. Dann entsteht das 
Problem garnicht :)

Die Diode kann auch entfernt werden. Hat echt kein Sinn.

gruß flo

Autor: Florian (Gast)
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Stand bis jetzt...

Danke für die Antworten :)

Autor: Christian H. (netzwanze) Benutzerseite
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Ich würde die Schaltung ja erstmal auf einen Experimentierboard oder auf 
Lochraster aufbauen um zu sehen, ob alles so wie erhofft funktioniert.

Außerdem sollte der Kondensator an ARef gegen GND geschaltet werden.

Autor: Jean Player (fubu1000)
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Hi,
1.) Aref gegen Gnd schalten.
2.) C4 kannste drin lassen
3.) an CS nen Pull Up, sowie an MISO

gruß

Autor: Florian (Gast)
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Ok. Danke!

Gibt es sonst noch was?

Autor: holger (Gast)
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>Gibt es sonst noch was?

Der Atmega wird es nicht mögen mit dem PWM Pin
direkt auf einen 1uF Kondensator zu pulsen.

Autor: Sebastian ... (zahlenfreak)
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AVCC hätte gerne nen eigenen 100n Kerko.
Die Eingänge von IC4 sollten noch einen definierten Pegel bekommen wenn 
das Datenblatt nicht explizit fordert, dass sie Floaten (Hab das 
Datenblatt nicht gelesen).
Kommt das Uhrenquarz ohne Lastkondensatoren aus? Bin mir da nicht 
sicher.
Die Grenzfrequenz von deinem Audio-TP dürfte so sehr hoch sein. Bau noch 
nen Serien-R zwischen µC und C.

Sebastian

Autor: Florian (Gast)
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>Die Grenzfrequenz von deinem Audio-TP dürfte so sehr hoch sein. Bau noch
nen Serien-R zwischen µC und C.

Hmm... das verstehe ich nicht ganz. Wo soll was hin?

Vielen Dank für die Antworten!

>Ich würde die Schaltung ja erstmal auf einen Experimentierboard oder auf
Lochraster aufbauen um zu sehen, ob alles so wie erhofft funktioniert.

Das ist ein bisschen schwierig, da ich nicht alles doppelt kaufen 
möchte. Ich müsste die Bauteile einmal in smd und einmal in "normaler" 
Ausführung besorgen.
Es muss am besten direkt so klappen.

mfg Florian

Autor: Florian (Gast)
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>Kommt das Uhrenquarz ohne Lastkondensatoren aus? Bin mir da nicht
sicher.

ich mir nämlich auch nicht. Weiß jemand wie groß die sein müssen?

Autor: Sebastian ... (zahlenfreak)
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µC-Pin--->R---+--->Poti
              |
              C
              |
              v
            Masse

Was dein Uhrenqurz an Cs braucht steht normalerweise im Datenblatt des 
Quarzes.

Würde das ganze aber auch erstmal auf Lochraster testen. Den SD-Slot 
kannst du ja recyclen (gibts eh nur in SMD, musst also erstmal Kabel 
anlöten). Und den Rest sollte es doch für 5 Euro geben.

Sebastian

Autor: Wolfgang (Gast)
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Hallo,

also die D1 würde ich drin lassen (wenn im Eifer des Gefechts mal die 
Stromversorgung verpolt angeklemmt wurde, weißt Du dann auch warum), 
aber auf 1N4007 ändern. Unbenutzte Pins des Atmel zumindest auf einen 
Stift oder Widerstand rausziehen - vielleicht kommt ja noch ein 
Ergänzungswunsch oder z.B. zum Aktivieren eines Bootloaders.

Zur microSD-Fassung: das geht am billigsten, wenn man eine Karte mit 
SD-Adapter kauft und an den SD-Adapter ein kleines Kabel anlötet - und 
schon hat man eine Fassung. Kann man auch gleich das Layout so machen, 
daß man quasi den SD-Adapter einlötet.

Den Jumper1 für den USART würde ich so auslegen (6-polig in Reihe), dass 
das FTDI-TTL-Kabel draufpaßt.

Gruß Wolfgang
www.opendcc.de

Autor: tut nichts zur Sache (Gast)
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Und der Vcc-Leitung der SD-Karte noch ne Drossel spendieren, direkt an 
der Fassung parallel zum 100nF noch einen 4,7µTantal.

Autor: Florian (Gast)
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Hallo.

Hier der etwas neuere Stand.

>Den Jumper1 für den USART würde ich so auslegen (6-polig in Reihe), dass das 
FTDI-TTL-Kabel draufpaßt.

Wie müssen da die Pins 2 & 6 beschaltet sein?

>Und der Vcc-Leitung der SD-Karte noch ne Drossel spendieren, direkt an der 
Fassung parallel zum 100nF noch einen 4,7µTantal.

Ist das wirklich nötig?
Normale SD-Karten haben so wie ich es bis jetzt gemacht habe immer 
funktioniert.

>Die Grenzfrequenz von deinem Audio-TP dürfte so sehr hoch sein. Bau noch nen 
Serien-R zwischen µC und C.

Wie groß muss der Widerstand denn sein? Ich habe mal 10 ohm gewählt 
(etwas kleines).

Gruß Flo

Autor: Florian (Gast)
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Ahh Bild vergessen...

Autor: Layouter (Gast)
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Moin,

ist das dein erster Schaltplan? IMHO schon ganz gut.
Als Tipp für weitere Schaltpläne, einfach um die Lesbarkeit zu erhöhen, 
gibt es ein paar einfache Regeln. Z.B. VCC nach oben, GND nach unten 
etc. Habe mal ein Beispiel eines Mega32 angehängt.

Du musst es nicht so machen, aber es wird übersichtlicher dadurch.

Autor: Andreas K. (derandi)
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Florian schrieb:
>>Kommt das Uhrenquarz ohne Lastkondensatoren aus? Bin mir da nicht
> sicher.
>
> ich mir nämlich auch nicht. Weiß jemand wie groß die sein müssen?

Die 32-kHz-Quarze an OSC1 und 2 brauchen keinen Kondensator, steht im 
Datenblatt vom Mega.

Autor: Spezi (Gast)
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Hallo,

die Audio-Endstufe sollte noch mal überarbeitet werden; sie scheint 
einfach aus dem Datenblatt des LM386 entnommen zu sein, ohne die 
Randbedingungen zu berücksichtigen.

Deine Endstufe im Plan hat eine Spannungsverstärkung von 200, d.h. für 
eine Ausgangsspannung am LS von ca. 6Vss reicht ein Signal von (6V/200) 
30mV aus. Die PWM-Spannung geht aber max. von 0 - 5V; der Baustein würde 
hoffnungslos übersteuert und nur plärren ...
Daher den Elko C13 weglassen (dann hat der LM eine Verstärkung von 20) 
und R13 so anpassen, dass der Verstärker bei max. PWM-Pegel und höchster 
Eingangsspannung (Poti voll aufgedreht) noch nicht übersteuert.

Den Elko C10 durch einen Kondensator ersetzen; er bildet mit R13 einen 
Tiefpass. Der Wert von C10 sollte so bemessen sein, dass die höchste 
gewünschte Audio-Frequenz noch durchkommt, aber das PWM-Signal stark 
genug gedämpft wird. Man kann zwar mittels Formel die Eckfrequenz des 
Tiefpasses ermitteln, aber wahrscheinlich sind noch Tests und Messungen 
zur Optimierung nötig (es wird ja auch das Klangbild des Lautsprechers 
beeinflusst).

Auf den Versorgungsspannungs-Bereich des LM386 achten! Es gibt 2 Typen 
vom IC, die sich in genau dieser Sapnnung unterscheiden.

Autor: Stephan V. (orca)
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Hi,

ich würd dem Spannungsregler noch eine Freilaufdiode zw. 12V und 3.3V 
spendieren. Weiß jetzt nicht ob die bei deinem Spannungsregler wirklich 
notwendig ist (-> Datenblatt), schaden kanns aber nicht.

FTDI Steckerbelegung findest unter:
http://www.ftdichip.com/Documents/DataSheets/Modul...


by(e)
Stephan

Autor: Spezi (Gast)
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Noch als Zusatz-Information zu meinem vorherigen Post:

Ich hatte die Versorgungsspannung überlesen; der PWM-Ausgang kann 
natürlich nur max. 3.3V Ausgangsspannung haben ...  :-)

Und ich bin davon ausgegangen, dass die max. mögliche PWM-Signalspanne 
(0 .. 3.3V) als Audio-Ausgangssignal verwendet wird. Ist sie geringer, 
muss der Widerstand R13 entsprechend angepasst (verkleinert) werden.

Autor: HildeK (Gast)
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>Wie groß muss der Widerstand denn sein? Ich habe mal 10 ohm gewählt
>(etwas kleines).
Der ist auf jeden Fall zu klein.
Unter 470 Ohm würde ich nicht gehen. Den C entsprechend der nicht 
bekannten Daten (PWM-Frequenz und höchste Audio-Frequenz, ebenso der 
Widerstandswert des Potis) ausrechnen.
Du brauchst genügend Dämpfung bei der PWM-Frequenz, möglichst noch keine 
bei der Audio-Frequenz (was für ein Signal wird denn da wiedergegeben?).

Autor: Florian (Gast)
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> ist das dein erster Schaltplan? IMHO schon ganz gut.

Danke :)

> Als Tipp für weitere Schaltpläne, einfach um die Lesbarkeit zu erhöhen, gibt es 
ein paar einfache Regeln. Z.B. VCC nach oben, GND nach unten etc.

Beim nächsten mal :)

> Die 32-kHz-Quarze an OSC1 und 2 brauchen keinen Kondensator, steht im Datenblatt 
vom Mega.

Juhu... 10 ct gespart :)

Danke ^^

>sie scheint einfach aus dem Datenblatt des LM386 entnommen zu sein, ohne die 
Randbedingungen zu berücksichtigen.

ganz genau ...

>Daher den Elko C13 weglassen (dann hat der LM eine Verstärkung von 20)

Du meinst wahrscheinlich C11. OK gemacht.

>R13 so anpassen, dass der Verstärker bei max. PWM-Pegel und höchster 
Eingangsspannung (Poti voll aufgedreht) noch nicht übersteuert.

Der IC übersteuert, wenn V(in) * 20 größer als Vss ist? (dann müsste 
V(in) maximal (12V - 0,7V (Diode)) / 20 = 0,565V sein).

I = ~4,8 mA = ~0,0048A
U = 0,565V

R = U/I = (3,3V - 0,565V) / 0,0048A = ~569,8 ohm

Der Widerstand müsste also 569,8 ohm sein, oder ist die Rechnung 
völliger Quatsch :-D ?

>Den Elko C10 durch einen Kondensator ersetzen; er bildet mit R13 einen Tiefpass.

OK gemacht. Ich habe den Kondensator einfach auf 100n geschätzt.

>ich würd dem Spannungsregler noch eine Freilaufdiode zw. 12V und 3.3V spendieren.

Ist bei meinem Festspannungsregler nicht notwendig.

>Auf den Versorgungsspannungs-Bereich des LM386 achten! Es gibt 2 Typen vom IC, 
die sich in genau dieser Sapnnung unterscheiden.

Ich benutze diesen 
(http://www.reichelt.de/?ACTION=3;ARTICLE=10494;PROVID=2402) LM386.

Das Datenblatt von Reichelt sagt: Supply Voltage max. 12V

Also 11,3V ist gerade so am Limit.

gruß Flo

Autor: Florian (Gast)
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>Du brauchst genügend Dämpfung bei der PWM-Frequenz, möglichst noch keine bei der 
Audio-Frequenz (was für ein Signal wird denn da wiedergegeben?).

Es soll Musik von der micro SD-Karte sein.

>Unter 470 Ohm würde ich nicht gehen.

dann könnte meine Rechnung ja stimmen :)

>FTDI Steckerbelegung findest unter: ...

Was muss ich denn mit CTS und RTS machen?

>Den C entsprechend der nicht bekannten Daten (PWM-Frequenz und höchste 
Audio-Frequenz, ebenso der Widerstandswert des Potis) ausrechnen.

Also: Audio-Frequenz: 8000 Hz
PWM-Frequenz... keine Ahnung
Widerstandswert des Potis: 100 ohm bis 10 kohm

gruß flo

Autor: Christian H. (netzwanze) Benutzerseite
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Wolfgang schrieb:
> Zur microSD-Fassung: das geht am billigsten, wenn man eine Karte mit
> SD-Adapter kauft und an den SD-Adapter ein kleines Kabel anlötet - und
> schon hat man eine Fassung. Kann man auch gleich das Layout so machen,
> daß man quasi den SD-Adapter einlötet.
Klasse Idee. Ich habe hier schon drei SD-Adapter herumliegen. Auf diese 
Art gibt es eine gute Zweitverwertung der Teile. Auch habe ich damit 
eine gute Möglichkeit, einen microSD-Slot aus einem Gehäuse 
herauszuführen.

Werde ich mir merken.

Autor: HildeK (Gast)
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Ich kann deiner Pegelrechnung jetzt nicht ganz folgen (gut, kann an mir 
liegen), aber als oberste Grenze wirst du 3.3Vpp haben. Dein IC macht 
26dB in der gewählten Beschaltung, also v=20. Bei 16-Ohm-Lautsprecher 
und 12V Versorgung kann er maximal 10Vpp, bei 8-Ohm-LS nur noch knapp 
7Vpp. Also brauchst du für Vollaussteuerung 0.5Vpp, ein bisschen Reserve 
für leise Musikstücke kann man ja auch noch einplanen, also 1Vpp (zumal 
ja mit dem Poti zurückgeregelt werden kann).
Teile also das Ausgangssignal einfach durch rund 3.
Ich habe mal ein zweistufiges Filter mit Poti dimensioniert, das auf die 
Anforderungen passen sollte.

Autor: olol (Gast)
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Wozu C9 beim uSD-Slot? Wenn dann eher von Vcc zu Ground.
Und Aref verstehe ich auch noch nicht ganz, warum du den über einen 
Kondensator auf GND führst.
Auch weiss ich nicht, ob das mit den LEDs so funktioniert, bzw sehe ich 
keine?! Diese müsstest du aber noch irgendwo mit deinen +3.3V verbinden, 
denn du ziehst sie ja auf Gnd.
Der Lm386 könnte auch noch einen Elko/Tantal vertragen, da dieser ja 
direkt an der +12V hängt, welche hier nicht sichtbar stabilisiert wird. 
Der Elko müsste dann aber zwischen der +12V und Gnd verbunden werden, 
und nicht zwischen der Kathode der Diode und Gnd!

Autor: Florian (Gast)
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OK. Neuer Stand.

>Wozu C9 beim uSD-Slot? Wenn dann eher von Vcc zu Ground.

Genau das habe ich doch gemacht, oder etwa nicht?

>Und Aref verstehe ich auch noch nicht ganz, warum du den über einen Kondensator 
auf GND führst.

Ok verbessert. Ich wusste nicht wie man AREF genau beschaltet. (siehe 
http://www.kreatives-chaos.com/artikel/avr-grundschaltungen)

>Auch weiss ich nicht, ob das mit den LEDs so funktioniert, bzw sehe ich keine?! 
Diese müsstest du
>aber noch irgendwo mit deinen +3.3V verbinden, denn du ziehst sie ja auf Gnd.

Also die LEDs sind unter dem Kartenslot und das wird auch so 
funktionieren. (Hat es bis jetzt immer...)
0 = 0V und 1 = 3,3V <- da sind die +3,3V

>Der Lm386 könnte auch noch einen Elko/Tantal vertragen, da dieser ja
>direkt an der +12V hängt, welche hier nicht sichtbar stabilisiert wird.

Ok danke. Habe ich jetzt auch verbessert :)


>Ich habe mal ein zweistufiges Filter mit Poti dimensioniert, das auf die
>Anforderungen passen sollte.

Vielen Dank!! Hab ich sofort übernommen :)
Hoffe das stimmt so. Ich bin eher der Programmierer. Mit meinem 
Analog-Wissen kann ich nicht prahlen :D

gruß flo

Autor: Florian (Gast)
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noch ein neuerer Stand...

Autor: HildeK (Gast)
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>Hoffe das stimmt so.

Anbei aus einer Simulation der Dämpfungsverlauf der von mir 
vorgeschlagenen Schaltung. Rund 10dB Grunddämpfung (~ Faktor 3) und dann 
der Verlauf oberhalb 10kHz. Ob da die PWM-Grundfrequenz genügend 
gedämpft wird hängt von diesem mir unbekannten Wert ab.
Reicht das nicht, muss der Filtergrad größer werden.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Weißt du, das dämliche ist, dass hier jeder Idiot seinen Senf dazu gibt. 
Die Beschaltung von AREF war vorher völlig in Ordnung, jetzt ist sie 
Murks. Es lässt sich intern AVCC als Referenz auswählen, deswegen ist 
der externe Anschluss von +5V unnötig und birgt Gefahr (Kurzschluss im 
Chip, falls man die 1,1V oder 2,5V Referenz auswählt).

Die Seite ist übrigens kein sehr gutes Beispiel. Wenn man den AD Wandler 
übrigens nicht braucht, kann man AREF auch offen lassen.

Steht aber auch alles in dem obersten Kommentar unten auf der Seite von 
Johnny M. Der nebenbei auch schon mal hier im Forum aktiv ist ;)

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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EDIT: Habe deinen neuen Schaltplan gesehen ohne AREF Beschaltung, also 
brauchst du den AD Wandler vermutlich nicht. So ist in Ordnung.

Autor: Jens PICler (picler)
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Florian schrieb:
>
> Es soll Musik von der micro SD-Karte sein.

Mal eine dumme Frage: Was ist das für Musik auf der SD-Karte, also 
Pop-Musik etc oder nur Melodien , also rumgepiepse. Wenn es "richtige" 
Musik ist, was ich mal vermute, wie speichest du die auf der Karte und 
wie machst du die DA-Wandlung? Würde mich mal interessieren.

Autor: Florian (Gast)
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>Mal eine dumme Frage: Was ist das für Musik auf der SD-Karte, also
>Pop-Musik etc oder nur Melodien , also rumgepiepse. Wenn es "richtige"
>Musik ist, was ich mal vermute, wie speichest du die auf der Karte und
>wie machst du die DA-Wandlung? Würde mich mal interessieren.

Mein Lehrer sagt immer: "Es gibt keine Dummen Fragen... nur dumme 
Antworten."

Auf der SD-Karte liegt ein Musikstück im .wav (unkomprimiert | 8 bit | 
8000 bits pro Sekunde) vor.

Man kann nun die 8-Bit Daten direkt per PWM ausgeben.

Hier (http://www.ulrichradig.de/home/index.php/avr/megalol) wird 
gezeigt, wie man Sound ausgibt.

Es soll sich dann um "richtige" Musik handeln.

Konverter gibt es ganz viele.

Ich habe das auch schon gemacht (halt ohne Verstärker).

Jetzt soll das ein bisschen professioneller werden :)

mfg Florian

Autor: Jens PICler (picler)
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DAnke für die Info. Auf die Idee mit dem PWM bin ich noch nicht 
gekommen, manchmal hat man echt ein Brett vorm Kopf.

Autor: Florian (Gast)
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So.. ich hoffe mein Schaltplan ist korrekt :)

Ich habe jetzt mal das Board dazu entworfen.

Gibt es da noch Optimierungsmöglichkeiten?

mfg Florian

Autor: Florian (Gast)
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Hallo nochmal.

Ich habe dieses Board (http://www.sureelectronics.net/goods.php?id=135) 
entdeckt.
Das gibt es auch bei Ebay für US $14,99 + US $8,00 Versand aus China.

Also 15,4217€ ... ~15,42€

Finde ich eigentlich ganz gut. (Die Anzeigen würden sonst 4*2,50€ = 10€ 
kosten + die Treiber + Widerstände = ~13€. Die 2€ sind dann auch egal)

Habt ihr zufällig Erfahrungen mit Elektronik waren aus China?
Sind die wohl vertrauenswürdig?
Muss ich noch zusätzlich Zoll oder so etwas bezahlen?

mfg Florian

Autor: Florian (Gast)
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Was haltet ihr von diesem 2 Watt Verstärker?

http://www.sureelectronics.net/goods.php?id=101

Autor: Jens PICler (picler)
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Bei Conrad:  130056 - 62,
ansonsten google mal nach LM386, das ist ein NF-Verstärker-IC, der mit 
recht wenig Außenbeschaltung auskommt und bei Reichelt oder einem 
anderen Händler für ganz wenig Geld zu bekommen ist. Bei Reichelt 34ct, 
mit dem paar C´s drum rum ca. 1€.

Bei Lieferungen aus dem Nicht-EU-Raum kommt eventuell noch Zoll und 
immer Einfuhrumsatzsteuer (19%) drauf, auch auf die Versandkosten. 
Manche Paketdienste berechnen auch noch eine Gebühr für die 
Zollabwicklung oder du musst selbst in dein zuständiges Zollamt fahren. 
Lohnt sich also nur bedingt, wenn man z.B. bei teuren Produkten 
entsprechend spart. Dort hat man allerdings das 
Gewährleistungsproblem...

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