MatrixSW CLK_LVDS-I2S基板

　基板があがってきました。

MatrixSW CLK_LVDS-I2S基板　A面

MatrixSW CLK_LVDS-I2S基板　B面

　しかし、またまた気になる点が出てきて変更を考えています。
　それからハンダ付けはリフローを考えていますが、ステンシルが微妙ですし、部品を載せるのは手付けなのでズレなく載せられるかどうかも厳しそうで、全部品のハンダ付けを成功させるのは至難そうです。失敗して影響が小さくなるように、基板分割を考えています。


　変更を想定しているのは、細々といくつかありますが、大きいのは下記の2点です。

　・現行案ではI2SのBCLKとDACの動作クロックMCLKの両方を送っており、MCLKはHDMIケーブル上は低周波で送りDAC側にもSi5326を搭載してそこで逓倍することにしています。
　　この考えをBCLKにも適用すれば、HDMI上ば1種類の低周波のクロックを転送し、DAC側のSi5326でBCLKとMCLKを逓倍、位相調整して生成することでケーブル上の送信信号数を減らしBCLKもリタイミングせずともジッタリダクションできます。また相対的に部品点数も減らせます。

　・電源およびGNDパターンと関連する部品、信号の関係がきれいになるように見直し。

　TPS7A47　LDO Voltage Regulator 基板の変更を含め3～4種類の基板で構成し直す予定です。

TPS7A47 LDO Voltage Regulator 基板 Large

　TPS7A47　LDO Voltage Regulator 基板の動作確認ができたので、放熱エリアを大きくしたLarge版のパターンを作成してみました。

　放熱エリアですが、下図から大体３～４平方inch（≒25c㎡）以上はあまり面積を増やしても効果が限定されるようなので、基板のサイズは50mm×35mmとし、これで表裏合わせれば25c㎡は確保できます。

　下記の変更を入れました。

　・基板サイズ：49.8mm×35.8mm　（small版は27.5mm×17.5mm)

　・TPS7A47のPadを長くし半田が乗りやすく

　・出力電圧調整用の6.4V×2pinのGNDショート用Pad追加

　・4隅に足用のホール追加

　・LED用Pad追加

　・反対側にもVin/Gnd端子追加

　・一部コンデンサにリード部品用スルーホール追加

　・場合によってヒートシンクも付けられるようにスルーホール追加

　・全部品A面実装化

　

TPS7A47　LDO Voltage Regulator 基板 Large　A面

TPS7A47　LDO Voltage Regulator 基板 Large　B面

TPS7A47　LDO Voltage Regulator 基板 Large　A面3D

TPS7A47　LDO Voltage Regulator 基板 Large　B面3D

TPS7A47　LDO Voltage Regulator 基板 small版とLarge版の比較　

TPS7A47　LDO Voltage Regulator 基板 Large回路図　

　既に出来上がりは中国の正月休み後になってしまいそうですが、明日の夜には手配しようと思います。何か改善要望があれば取り込み検討します。

TPS7A47 LDO Voltage Regulator 基板 3

　基板および部品が揃ったので、TPS7A47　LDO Voltage Regulator 基板のハンダ付け。

　今回はじめてリフローを実際にやってみました。

TPS7A47　LDO Voltage Regulator 基板

TPS7A47　LDO Voltage Regulator 基板　B面

　DesignSpark PCBからCraft ROBOでステンシルを作るデータの生成方法がわかりませんでしたが、2010年代の電子工作さんの記事（キャッシュで最新では記述が消えています）に"パッドのみのパターンをPDFで出力し、DXFファイルに変換”とあり、これをたよりにやってみました。

　１．パッドデータをpdfへ出力

　　DesignSpark PCB　Output-LPFKで下図のWindowをOpen

　Top Paste Maskをハイライトし、PDFを選択、その他は下記の設定（最適かどうかは不明）をして"Run"ボタンクリック

　　

　　

DesignSpark PCB　Output Maufacturing Plot Window  Output Tab　

DesignSpark PCB　Output Maufacturing Plot Window  Setting Tab　

DesignSpark PCB　Output Maufacturing Plot Window  Position Tab　

PDFファイルが生成されます。

Paste Mask のPDF出力

２．PDFファイルのDXFファイル化

　PDFファイルをDXFファイル化するソフトはいくつかあるようですが、ド素人の３Ｄ－ＣＡＤ（3次元CAD）設計さんの記事から、フリーで使える「CAD-KAS PDF 2 DXF」をインストールして使ってみました。

　FileーOpen　で１.のPDFファイルを開き、下図の設定で、"DXF Export..."ボタンをクリック、ポップアップウインドで名前を付けて保存

　

CAD-KAS PDF 2 DXF

３．ROBO Master　ファイル-DXF読み込みで、2.のファイルを読み込み

　　あとは、自宅でリフロー2の手順と同様

　１００均の100μラミネートフィルムにCraftROBOでカッティングしてみましたが、下の写真の通り酷い出来で、全く切れていない穴もある状態...

ステンシル１

ステンシル２

このひどい状態ですが、ステンシル１の方を使い、以前購入してとっくに使用期限の切れているサンハヤトの表面実装部品取り付けキット　SMX-21用の特殊クリームハンダ　SMX-H05を塗ってみました。
TPS7A47についてはどうみても隣接ピンと半田ブリッジしそうなので、真ん中のグランドパッドのみ残しあとは薄く残る程度に拭きとってしまいました。
また、TPS7A47はピンが確認しづらく位置を合わせるのにも難儀します。

ひととおり部品を載せ、アイロンを逆さに置いてハンダ付けしてみました。　　

部品搭載したTPS7A47　LDO Voltage Regulator 基板

コンデンサについては、問題なく半田付けできたようです。

TPS7A47についても、どうやら薄く残ったクリーム半田で一応付いたようで、完全についたとはいえなさそうなので後から半田を当てて補充しようとしましたが、ほとんど半田が乗っていそうもなく、多分最初のリフローだけでついているような状態です。

火入れしてみましたが、無事出力電圧が3.3V出ていました。

ステンシルですが、スイッチサイエンスさんのraft ROBOを使ったリフローはんだづけ用ステンシルの作製に、ステンシル用素材としてラミネートパウチ用フィルム（PET＋塩化ビニル）は、”塩ビの層がネチャついて、切り抜けない事があり、弱くすぐにダメになる"とあり、ポリプロピレン合成紙が良いとのこと。

また、DXFファイルの工夫として、下記が書かれています。

１．閉じた矩形を描く

　　クラフトロボの仕様により、パスの終点と次のパスの始点が近い場合につながってしまう。

２．矩形を2回描く

　　クラフトロボのカッターの刃の特性上、1回だと始点終点がうまく閉じず、切り抜けない場合がある。

３．開口部をデータよりも小さくする

　　データ通りの大きさで切ると、隣の足とつながることがある。

１.は結局どうすれば良いのか？、２も２回矩形を書くにはどうしたらよいのか今のところわかりません。３．は元のPadデータを小さめに作るしかないですかね？


　今回の試作から、下記の点を改善してみるつもりです。

　①基板：TPS7A47のPadは半田を盛りやすいように長くとる。
　②ステンシルは、スイッチサイエンスのポリプロピレン合成紙に変更
　③DXFファイルは２回矩形を描く（方法を調査）
　④TPS7A47は横に見えている部分に予め半田を盛っておき、リフロー時に溶け出すことを期待
　

BuffaloII用LVDS_I2Sおよびクロック基板3

こちらも昨年8月から保留状態であったBuffaloII用の（HDMI)LVDS_I2Sおよびクロック基板を１からパターン引き直しました。

　主な修正点は下記

　・レギュレーターをフィデリックスのローノイズ3端子レギュレータからTPS7A47へ
　・HDMIコネクタをBuffaloIIの短辺側から長辺側に移動
　・回路構成の変更　クロックもアイソレータ経由に
　・I2Sの各信号をFFでリタイミングしない出力コネクタ追加

　BuffaloII用LVDS-I2S_Rx_CLK基板A面

BuffaloII用LVDS-I2S_Rx_CLK基板B面

　BuffaloII用LVDS-I2S_Rx_CLK基板A面3D

　BuffaloII用LVDS-I2S_Rx_CLK基板B面3D

MatrixSW CLK_LVDS-I2S基板 パターン設計２

昨年の８月に一度ほぼ引き終わったのですが、その後OCXO追加するなどの方針変更を入れて引き直しました。

最近　Si53302というクロックドライバを見つけたので、CDCLVD110Aから変更することにしました。電源電圧3.3Vが選べるため全デバイス3.3V電源に揃えることができます。あとは分周が出来るため場合によっては1/2分周にしてDutyを整える選択肢が選べます。

LVDS-I2S_CLK基板A面 1/24差替

CLK_LVDS-I2S基板B面1/25差替

 CLK_LVDS-I2S基板A面3D

 CLK_LVDS-I2S基板B面3D

　下図はTPS7A47　LDO Voltage Regulator 基板を一緒に3Dにしたのもので、CLK_LVDS-I2S基板の上に５つ立てて実装する予定です。

CLK_LVDS-I2S基板とTPS7A47基板

4 by 1 Optical Audio Switcher

　帰省時にXperiaをカーナビ代わりに使うためのスタンドと充電ケーブルを上海問屋で物色中に4 by 1 Optical Audio Switcherを見つけてとりあえず一緒に購入してみました。
　肝心のスタンドと充電ケーブルは購入が遅すぎて間にまわず...

　

4 by 1 Optical Audio Switcher

4 by 1 Optical Audio Switcher　裏と底面

　オーディオスプリッタ機能付き4入力1出力 HDMI切替器DN-HDMI4000ASとケースのサイズが全く同じで、デザインも類似性があり、リモコンもデザインは同じで、メーカーは不明ですが同じメーカの製品のようです。

　Webの説明では、SPDIF出力サンプリングレート 24bit　192kHz  オーディオフォーマット  PCM2、Dolby 5.1 ＆ DTS 5.1 パススルーとありますが、どういう仕組になっているか分かりません。
　しかし、 24bit　192kHz対応のTOSLinkは入手難なので、用途に合わなくてもTOSLinkの光モジュールだけは活用できそうなので、完全に無駄にはならないだろうということで、仕様不明のままでしたが購入してみることにしました。

　開腹して回路構成を見ると、HC4052というアナログDual 4-Channel Analog Multiplexer/Demultiplexerで４つの入力から１つを選択して出力のTOSLinkで出力するだけの回路構成で、あとは赤外線リモコンでの切り替え選択などを行うコントローラ（詳細不明）とATMEL211　24C02LというシリアルEEPROMなどで構成されています。

　ということで、DN-HDMI4000AS、TV、PS3等マスタクロックに同期できない装置のセレクタスイッチとして使えそうです。単にセレクタしているだけなのでSPDIFだけではなく、ADATでも問題なく扱えるはずです。
　ちなみにDN-HDMI4000AS、上海問屋で一度在庫なしでしたが扱いが復活しているようです。

4 by 1 Optical Audio Switcher　内部

HC4052

ATMEL211　24C02L　と　コントローラらしきIC

TPS7A47 LDO Voltage Regulator 基板 2

　ほとんどの土日休出状態でここしばらく作業が停滞していますが、ようやくTPS7A47　LDO Voltage Regulator 基板をFusion PCBに出しました。

　FusionPCBの発注形態がいつのまにかに変わっていて、以前はメールに実装データを添付する形態でしたが、Web上から実装データをアップしWeb上で完結するシステムになっていました。ちょっと楽になったと思います。

　DesignSpark　PCBで３D表示できますが、ほとんどの部品が箱でしか表示されない状態になっていましたが、元となる３Dデータがあれば、その３D Pakegeに部品のPCB symbolを追加すれば良いことがわかりました。

　Library　Manager　-　Windowの３D View Tabで３D Pakegeを選び、Editボタンを押して　下図のEdit ３D Pakageを開き、Addボタンを押して、登録するPCB symbolを入力すれば登録されます。

DesignSpark PCB 　Edit 3D Pakage

　TPS7A47のPCB symbolであるS-PVQFN*　（ワイルドカード　*　や　??　を使用可）を登録したところ

　下図も元は1個を除いて箱で表示されていたものですが、一応それらしい絵で表示されるようになりました。

 TPS7A47　LDO Voltage Regulator 基板

　 TPS7A47　LDO Voltage Regulator 基板　裏