Odtwarzacz audio sterowany przez Raspberry Pi 3 wraz z HiFiBerry - zakłócenia

Witam, zaprojektowałem i wykonałem odtwarzacz audio sterowany przez www przy pomocy Raspberry Pi 3. Urządzenie odtwarza pliki audio wrzucone na kartę SD, odtwarza radio FM, daje możliwość sterowania podstawowymi parametrami dźwięku oraz we/wy. Całość mówiąc ogólnie składa się z zasilacza 65W (gotowy kupiony na aukcji 5V 6A, +12V 3A, -12V 0.8A), do tego Raspberry z kartą dźwiękową HIFIBerry DAC+ Light (zasilana z maliny) oraz z wykonaną płytką odpowiedzialną za sterowanie we/wy audio (przekaźniki N4078-2C-5V-0.2W), radio z rdsem (RDA5807M), przedwzmacniaczem (TDA8425) i wzmacniaczem (TDA7375). Wymienione elementy zamontowane zgodnie z ich notami katalogowymi i wszytko działa nawet dobrze jak na mój poziom wiedzy elektronicznej. Całym mankamentem urządzenia są słyszalne zakłócenia w głośnikach gdy nie jest odtwarzany dźwięk, zakłócenia powoduje Raspberry (w głośnikach słychać jak procesor pracuje). No i teraz pytanie jak to wyeliminować, kondensatory wystarczą? Poniżej schemat który zrobiłem i wykonałem na jego podstawie płytkę. Ważna sprawa dla RDA5807M dodany jest stabilizator LD1117V33 oraz konwerter napięć BSS 4way z AVTLink dla I2C, co w nowej wersji schematu usunąłem i zasilam z 3.3V maliny.

Poniżej foty jak wygląda sterowanie i wykonana płytka


Do urządzenia dodałem również sterowanie za pomocą encodera i wyświetlacz lcd na HD44780, których nie używam nie są podłączone. Dla ciekawych malina stoi na rasbianie, zarządzanie, sterowanie układami, odtwarzaczem i serwer www napisałem w Lazarusie ponad 10tys linii kodu oraz niezbędny był też html, javascript i css

Pokaż projekt płytki albo zdjęcie płytki od strony ścieżek.
Spodziewam się że problemem jest sposób prowadzenia masy.

No to wszystko jasne. Projekt płytki jest fatalny.
W jakim programie to projektowałeś?
Nagraj może dźwięk tych zakłóceń i umieść tutaj.

Yyyy jakoś mnie to nie zdziwiło, dobrze że nie produkowałem kolejnej wersji płytki już z usuniętym konwerterem napięć. Używałem darmowego ExpressPCB, jak będę w domu to nagram ale to ewidentnie słychać procesor raspberry, jak coś wykonuje na malinie połączę się przez ssh czy vnc lub nawet odświeżę stronę udostępnianą przez moją aplikację/serwer czyli bardziej obciążę procesor to wtedy pojawiają się te piski.
Oprócz tego że muszę przestudiować odnowa materiały dot. projektowania płytek, masz może jeszcze jakieś uwagi co można było by poprawić w schemacie/płytce aby wyeliminować te zakłócenia?

Generalnie ciężko przekazać aż tak dużo informacji na temat projektowania płytek.
Planuję od dłuższego czasu zrobić filmik na temat projektowania podczas projektowania.
Więc jak Ci to pasuje to byś mi wysłał projekt a ja bym u siebie to zaprojektował i zrobił opisy dlaczego się projektuje tak a nie inaczej. Brzmi jak dawanie ryby zamiast wędki, ale tak naprawdę to ma służyć przekazaniu wędki. Po prostu musowo złowić jakąś rybę żeby pokazać jak używać wędki.
Innym się to na pewno przyda. I Tobie też przy projekcie kolejnych płytek.
Tylko najpierw trzeba ustalić co konkretnie tam zakłóca. Czy dźwięk może iść z też z PRi czy tylko z radia UKF FM? Schemat też jest narysowany dość chaotycznie i ciężko się dopatrzeć jak idą sygnały.

Oj!
Zobacz, układ 8425 nie bez powodu ma DGNG i AGND. Czyli masę cyfrową i analogową. Nie mieszaj tych mas! kondensator C9 który ma działanie w część analogowej podłączony jest w kupie do części ścieżki łączącej cześć analogową z cyfrową.

Kompletnie nie tak. Postaraj się w części analogowej wszystkie ścieżki prowadzić po stronie górnej a na dole rozlać masę. Druga sprawa, to masa cyfrowa powinna łączyć się w jednym miejscu z masą analogową. Nie powinno być wspólnych zasilań, część analogowa zasilana z zasilacza transformatorowego a cyfrowa z oddzielnego uzwojenie lub innego zasilacza. Jeśli masz wspólne zasilania, to masa zasilania, masa analogowa i cyfrowa powinny łączyć się w jednym miejscu przy zasilaczu. Zasilanie idące na malinkę zabezpiecz szeregowo dławikiem na linii zasilania, jak dobrać dławik to już inna historia. Malinka będzie "szarpać" zasilaniem na bardzo wysokich częstotliwościach co demoduluje się do słyszalnych zakłóceń. Najlepiej wiec metodą prób i błędów. Nie bez powodu na wszystkich kabelkach zasilających czy USB są te zgrubienia, to są koraliki ferrytowe. To oczywiście "moja szkoła" nie koniecznie rozwiąże problemy i bardzo chętnie poczytam o innych sposobach radzenia sobie z takimi problemami. Niezłą lekcją jest oglądanie PCB z markowego sprzętu, co miałem okazję pracując w serwisie RTV. Nie jeden raz drapałem się w głowę patrząc na straszne dziwactwa, które pewnie miały głęboki sens.

Jak wrócę do domu postaram się to wszystko jasno opisać bo w zasadzie potrzebne są też schematy koncepcji itp żeby zrozumieć co tam się dzieje i ma się dziać, bo ogólnie całość daje możliwość odtwarzania dźwięku z 3 wejść (odtwarzacz mp3 dźwięk dostarczany przez HIFIBerry, radio FM z układu RDA507M i wejście zewnętrzna liniowe). Przekaźnik RLY2 przełącza sygnał pomiędzy HIFIBerry a wejściem zewnętrznym a w następnym kroku przedwzmacniacz TDA8425 sterowany z maliny przez I2C wybiera pomiędzy IN1 (sygnał z przekaźnika RLY2) i IN2 (radio) i następnie sygnał podawany jest do wzmacniacza TDA7375 a następnie ze wzmacniacza do zestawu trzech przekaźników RLY3-RLY5 które w odpowiednich ustawieniach przekazują sygnał na jedno z 4 wyjść. Raspberry działa ciągle a przekaźnik RLY1 pełni funkcję włączania zasilania (5V i 12V) dla elementów płytki, czyli po załączeniu RLY1 włączają się układy TDA8425, TDA7375 i RDA507M. Ale całość szczegółowo opiszę później.

Sygnały wejściowe audio lepiej przełączać jakimiś kluczami analogowymi jak 4053.

Rozwiązanie na przekaźnikach wybrałem z powodu opinii z innych tematów gdzie wskazywano że powodują mniej zakłóceń (jeśli nie wcale) niż rozwiązania na bramkach ale kosztem prądu i dla nie elektronika były łatwiejsze w zastosowaniu bo w zasadzie to jestem programistą.

No to takie opinie były błędne. Przekaźniki powodują więcej zakłóceń.

A co z wyjściami? Czym można je przełączać oprócz przekaźników? Bramka 4053 nadaje się dla wejść a do wyjść jest już chyba za słaba

No wyjścia już pasuje przełączać przekaźnikami.

Nanoszę poprawki wskazane przez michcior dot. mas, tylko już w jednym punkcie łączy się AGND i DGND i pojawił się problem co z układem RDA5807M pod którą masę go podciągnąć? Bo w zasadzie układ ma tylko jedno złącze GND dla I2C jaki i wyjść audio