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Coolaudio V3205 Fälschung / Shanghai Belling BL3205

V3205 Fälschung / BL3205

V3205 Fälschung / BL3205

Die Firma Coolaudio hat sich auf integrierte Schaltkreise für den Audiobereich spezialisiert und produziert unter anderem Bausteine, die mittlerweile obsolete Bauteile ersetzen können.

Der V3205 ist ein sogenanntes Bucket Brigade Device (BBD), ein Speicher für analoge Signale. Er stellt einen Ersatz für die mittlerweile obsoleten BBDs von Matsushita Panasonic dar (MN3205). Ein Charge Coupled Device (CCD), wie es im L133C zu finden ist, überträgt Ladungspakete in einer homogenen Zeile. Darüber liegende Elektroden erzeugen in dieser Zeile elektrische Felder, die die einzelnen Ladungspakete trennen und bewegen. Ein Bucket Brigade Device besteht dagegen aus diskreten Elementen, Kondensatoren und Transistoren, die dem Eingangspotential proportionale Ladungen von Speicherzelle zu Speicherzelle leiten.

Der V3205 bietet 4096 Speicherzellen. Er wird für Audio-Effekt eingesetzt und erlaubt die Verzögerung eines Signals um 20,48ms bis 204,8ms bei einem Arbeitstakt zwischen 10kHz und 100kHz. Das SNR liegt laut Datenblatt bei 60dB.

Wie sich gleich noch zeigen wird, handelt es sich um ein gefälschtes Bauteil. Ein echter Coolaudio V3205 ist hier zu sehen.

 

V3205 Datenblatt

Der V3205 besitzt nur vier Anschlüsse. Die überflüssigen Pins des DIL16-Packages hat man kurzerhand entfallen lassen.

 

V3205 Datenblatt

Ein BBD besteht aus einer Reihenschaltung von MOSFETs und Kondensatoren. Das Datenblatt zeigt den exakten Aufbau des V3205. Die Transistoren werden abwechselnd über die zwei gegenphasigen Taktsignale CP1 und CP2 aktiviert. Zwischen den Speicherzellen befinden sich zusätzliche Transistoren, deren Gate-Elektroden an das konstante Potential Vgg angebunden sind (14/15*Vdd laut Datenblatt). Diese zusätzlichen Transistoren bilden eine Kaskodenschaltung und schirmen den folgenden Transistor vom Potential der vorherigen Stufe. Das sorgt dafür, dass die Transistoren möglichst ideal arbeiten und entsprechend der Transport der Ladungen möglichst ideal abläuft.

Am Eingang übernimmt ein Kondensator mit Massebezug das Eingangssignal. Die folgenden Speicherkondensatoren sind an das Gate des jeweils vorherigen Transistors angebunden. Das ist vorteilhaft, da so mit dem Abschalten des vorherigen Transistors das Potential des Speicherkondensators angehoben wird, wodurch das Ladungspaket vollständig über die folgenden, nun leitenden Transistoren in den nächsten Speicherkondensator geladen wird. Würden die Speicherkondensatoren das Massepotential als Bezugspotential nutzen, so würden sich die Ladungen der verbundenen Kondensatoren nur ausgleichen und das ursprüngliche Signal würde verloren gehen. Der V3205 besitzt zwar 4096 Speicherzellen, abgelegt werden darin aber nur 2048 Werte, da jeder Speicherkondensator erst umgeladen werden muss, bevor er das nächste Ladungspaket aufnehmen kann.

Der V3205 bietet zwei Ausgänge. OUT1 ist an den Speicherkondensator 4096 angebunden. OUT2 liefert den Wert im Speicherkondensator 4097. Die beiden Ausgänge werden üblicherweise zusammengeführt. Das ist notwendig, da immer nur jede zweite BBD-Zelle einen Teil des Nutzsignals enthält. Die direkt davor und dahinter liegenden Speicherplätze sind prinzipbedingt "leer". Der Transistor 4098 leitet das Ladungspaket schließlich zum positiven Versorgungspotential hin ab.

Am Eingang und am Ausgang eines BBD müssen steilflankige Tiefpassfilter implementiert werden. Am Eingang kommt es bei zu hohen Frequenzen zu Alaising-Effekten. Am Ausgang muss das zeitdiskrete Signal verschliffen werden.

 

BL3205 Die

BL3205 Die

Die Abmessungen des Dies betragen 4,2mm x 3,8mm. Die Speicherkette nimmt fast die komplette Fläche ein. Die große Fläche spiegelt sich auch in der Kapazität der Takteingänge wider. Das Datenblatt des V3205 gibt für CP1 und CP2 jeweils 2,8nF an.

 

BL3205 Die Detail

Die Bezeichnung BL3205 und vor allem der Vergleich mit einem echten V3205 zeigen, dass es sich um ein gefälschtes Bauteil handelt, nämlich um einen anders beschrifteten BL3205 von Shanghai Belling. Shanghai Belling produziert ebenfalls BBD-Bausteine, die an die ursprünglichen Modelle von Matsushita Panasonic angelehnt sind.

Die Zahl 3 könnte für den Revisionsstand des Designs stehen.

 

BL3205 Die Detail

Die Takteingänge CP1 und CP2 und die Vgg-Versorgung sind über breite Widerstände mit großen Flächen der Metalllage verbunden. In der Fläche zeichnen sich viele quadratische Strukturen ab, über die die Metalllage eine tiefer liegende Fläche kontaktiert. Zwischen der Metalllage und der damit verbundenen Fläche befindet sich eine mit dem Massepotential verbundenen Lage. Die Struktur dient wahrscheinlich als leistungsfähige Schutzdiode gegen negative Eingangsspannungen, die die Gateelektroden schädigen könnten.

 

BL3205 Die Detail

In der rechten oberen Ecke befindet sich neben der Vgg-Versorgung der Eingang des BBD.

 

BL3205 Die Detail

In der rechten unteren Ecke des Dies wird neben dem CP1-Taktsignal das Versorgungspotential zugeführt. Der Speicher an sich benötigt das Versorgungspotential nicht. Es wird lediglich über einen Widerstand in die linke untere Ecke des Dies geführt.

 

BL3205 Die Detail

In der unteren linken Ecke des Dies befinden sich die beiden Ausgänge.

 

BL3205 Die Eingang

Das Eingangssignal wird über den Widerstand Rin zum Eingangstransistor Qin geführt. Dahinter befindet sich der größere Eingangskondensator Cgnd, der an das Massepotential angebunden ist. Danach folgt der erste Transistor des Eimerkettenspeichers.

 

BL3205 Die Speicherzellen

Im Detail ist die sich wiederholende Struktur des Speichers zu erkennen. Jede Spalte des Speichers wird von den Taktsignalen CP1 und CP2 flankiert. Durch die Mitte führt das konstante Potential Vgg. Die einzelnen Speicherzellen befinden sich abwechselnd links und rechts der Vgg-Leitung.

In der tiefer liegenden, bläulichen Schicht werden die Ladungspakete übertragen. Am Eingang einer Speicherzelle fungiert ein grün-gelblicher Streifen als Gate des Eingangstransistors der Zelle (Qn). Anschließend daran stellt die grün-gelbliche Fläche gleichzeitig die obere Elektrode des Speicherkondensator Cn dar. Darunter, in der blauen Schicht sammeln sich die Ladungen, die einen Wert des Nutzsignals darstellen. Da in den jeweiligen Hälften der Spalten alle Gateelektroden und Kondensatoren das gleiche Taktsignal nutzen, ist die Struktur der oberen Schicht verblüffend einfach. Es handelt sich einfach um einen Streifen mit regelmäßigen Schlitzen und eine flächige Anbindung an die daneben liegenden Taktleitung. Bevor das Ladungspaket die nächste Speicherzelle erreicht, durchläuft es den Kaskodentransistor Qtn, der sich direkt unterhalb der Vgg-Zuführung befindet.

Das Nutzsignal pendelt um die Vgg-Leitung und läuft von oben nach unten und dann wieder von unten nach oben über das Die.

 

BL3205 Die Ausgang

Die zwei Ausgänge sind jeweils über einen Widerstand an einen Treibertransistor angebunden. Die Größe der Transistoren lässt vermuten, dass die Stromlieferfähigkeit nicht allzu hoch ist.

Wie im Schaltplan des V3205 dargestellt, sind die Ausgänge mit der letzten und der vorletzten Speicherzelle verbunden. Ganz am Ende befindet sich der Transistor RES, der die Ladungen am Ende der Kette zum Versorgungspotential hin neutralisiert.

 

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