Circuito Integrado Ci Smd Pt2399 Audio: Manual Técnico Completo

Introdução

Neste manual, será apresentado como instalar, configurar e utilizar o Circuito Integrado CI SMD PT2399 Audio. Se desejar adquirir este produto, clique aqui.

O Circuito Integrado CI SMD PT2399 Audio (código SKU RB2079, fabricado pela Princeton Technology Corp. — PTC) é um processador monolítico de eco, atraso (delay) e reverberação digital construído em tecnologia CMOS e fornecido em encapsulamento de montagem em superfície SOP-16 (Small Outline Package de $16$ terminais com passo de $1{,}27\,\text{mm}$). Projetado para substituir linhas de atraso analógicas clássicas baseadas em dispositivos de carga acoplada (Bucket-Brigade Devices — BBD, como MN3005 e MN3207), o componente integra em uma única pastilha de silício um conversor Analógico-Digital (ADC) e um conversor Digital-Analógico (DAC) por modulação Sigma-Delta ($\Sigma\Delta$) de $1\text{ bit}$ com sobreamostragem, um banco de memória estática interna (SRAM) de $44\,\text{Kbit}$, quatro amplificadores operacionais para filtragem ativa passa-baixas (Anti-Aliasing e Reconstruction), um oscilador controlado por tensão (VCO) de até $25\,\text{MHz}$ e um circuito de silenciamento automático na energização (Auto-Mute / Pop-Noise Suppression). Operando com alimentação simples de $5{,}0\,\text{VDC}$, alcança baixíssima distorção harmônica total ($\text{THD} < 0{,}5\%$) e piso de ruído inferior a $-90\,\text{dBV}$.

Este guia técnico destina-se a engenheiros eletrônicos, projetistas de pedais de efeitos (stompboxes) e sintetizadores modulares, desenvolvedores de sistemas de áudio embarcado e estudantes de instrumentação que necessitam implementar processamento temporal de áudio com mínima contagem de componentes externos. Ao longo das seções seguintes, são detalhados os limites elétricos absolutos do datasheet da Princeton Technology, o mapeamento completo dos $16$ pinos do encapsulamento SOP-16, o equacionamento exato do tempo de atraso ($t_D$) em função da resistência de ajuste do VCO ($R_{\text{VCO}}$), o esquema de ligação para Echo/Delay e Surround, e exemplos completos de firmware em C++ para controle digital de tempo de atraso (Tap Tempo e modulação LFO Chorus) utilizando Arduino e ESP32.

Especificações técnicas

Principais especificações

As especificações construtivas, nominais e de arquitetura interna do processador de eco CI SMD PT2399 estão discriminadas na tabela a seguir:

Parâmetro	Especificação
Modelo Comercial	Circuito Integrado CI SMD PT2399 Processador de Áudio / Eco Digital
Código de Referência (SKU)	RB2079
Fabricante Original / Marcação	Princeton Technology Corp. (PTC PT2399)
Encapsulamento Físico	SOP-16 / SOIC-16 (Small Outline Package — $16$ pinos SMD, passo de $1{,}27\,\text{mm}$ / $50\,\text{mil}$, largura do corpo $3{,}9\,\text{mm}$ / $150\,\text{mil}$)
Tecnologia de Fabricação	CMOS de sinal misto (Mixed-Signal Analog/Digital CMOS)
Arquitetura de Conversão A/D e D/A	Modulador ADC Sigma-Delta ($\Sigma\Delta$) de $1\text{ bit}$ e Demodulador DAC de $1\text{ bit}$ integrados
Capacidade de Memória Interna	$44\,\text{Kbit}$ de memória SRAM embarcada no chip (dispensa memória externa)
Tensão de Alimentação Nominal ($V_{\text{CC}}$)	$5{,}0\,\text{VDC}$ (Faixa operacional recomendada: $4{,}5\,\text{VDC}$ a $5{,}5\,\text{VDC}$)
Tensão de Referência Analógica Interna ($V_{\text{REF}}$)	$2{,}5\,\text{VDC}$ ($\approx V_{\text{CC}} / 2$ — barramento virtual Mid-Supply disponível no Pino 2)
Gerador de Clock Interno	VCO (Voltage-Controlled Oscillator) ajustável por resistor ou fonte de corrente externa no Pino 6
Faixa de Frequência do Clock ($f_{\text{CK}}$)	Aproximadamente $2\,\text{MHz}$ a $22\,\text{MHz}$ (ajustável continuamente)
Faixa de Tempo de Atraso (Delay Time — $t_D$)	$31{,}3\,\text{ms}$ ($R_{\text{VCO}} = 0{,}5\,\text{k}\Omega$) até $342\,\text{ms}$ ($R_{\text{VCO}} = 27{,}6\,\text{k}\Omega$), extensível até $\approx 600\,\text{ms}$ em underclock
Amplificadores Operacionais Internos	$4$ Op-Amps integrados (LPF1 entrada, LPF2 saída, OP1 modulador e OP2 demodulador)
Função de Reset / Silenciamento (Auto-Reset)	Sim, circuito interno de Auto-Mute na energização que suprime estalos (Pop Noise)
Dimensões do Encapsulamento ($C \times L \times A$)	$9{,}90 \times 3{,}90 \times 1{,}50\,\text{mm}$ ($6{,}0\,\text{mm}$ de ponta a ponta dos terminais gull-wing)

Características elétricas e operacionais

Os limites elétricos absolutos do silício PT2399, consumo de corrente em função do clock, taxas de distorção harmônica e parâmetros de áudio extraídos da folha de dados oficial (Datasheet PTC PT2399) estão consolidados na tabela abaixo (medidos a $T_A = +25\,\text{°C}$, $V_{\text{CC}} = 5{,}0\,\text{V}$, $f = 1\,\text{kHz}$ e $V_{\text{IN}} = 0{,}5\,\text{V}_{\text{rms}}$):

Parâmetro Elétrico / Operacional	Mínimo	Típico	Máximo	Unidade	Condição / Observação Técnica
Tensão Máxima Absoluta de Alimentação ($V_{\text{CC(MAX)}}$)	$-0{,}3$	$5{,}0$	$+6{,}5$	$\text{VDC}$	Acima de $6{,}5\,\text{V}$ ocorre ruptura irreversível do óxido CMOS
Tensão de Operação Funcional ($V_{\text{CC}}$)	$4{,}5$	$5{,}0$	$5{,}5$	$\text{VDC}$	Deve ser regulada (ex.: LM7805 ou AMS1117-5.0) com baixo ripple
Corrente de Consumo em Repouso ($I_{\text{CC}}$)	—	$15$	$30$	$\text{mA}$	Medida com tempo de atraso longo ($t_D = 342\,\text{ms}$, clock lento)
Corrente de Consumo em Clock Máximo ($I_{\text{CC(MAX)}}$)	—	$22$	$40$	$\text{mA}$	Medida com tempo de atraso curto ($t_D = 31{,}3\,\text{ms}$, $f_{\text{CK}} = 22\,\text{MHz}$)
Tensão Nominal de Sinal de Entrada ($V_{\text{IN(NOM)}}$)	—	$0{,}5$	$1{,}25$	$\text{V}_{\text{rms}}$	Equivalente a $-6\,\text{dBV}$ típico; saturação (clipping) acima de $1{,}25\,\text{V}_{\text{rms}}$
Ganho de Tensão do Canal ($G_V$)	$-1{,}5$	$-0{,}5$	$+0{,}5$	$\text{dB}$	Ganho praticamente unitário entre a entrada LPF1-IN e a saída LPF2-OUT
Distorção Harmônica Total ($\text{THD}$) — Atraso Curto	—	$0{,}13$	$0{,}5$	$\%$	Com $V_{\text{IN}} = 0{,}5\,\text{V}_{\text{rms}}$, $f = 1\,\text{kHz}$ e $t_D = 31{,}3\,\text{ms}$ ($f_{\text{CK}} = 22\,\text{MHz}$)
Distorção Harmônica Total ($\text{THD}$) — Atraso Longo	—	$0{,}4$	$1{,}0$	$\%$	Com $V_{\text{IN}} = 0{,}5\,\text{V}_{\text{rms}}$, $f = 1\,\text{kHz}$ e $t_D = 342\,\text{ms}$ ($f_{\text{CK}} = 2\,\text{MHz}$)
Tensão de Ruído de Saída ($V_{\text{NO}}$)	—	$-90$	$-80$	$\text{dBV}$	Ponderado pela curva A-Weighting Filter ($20\,\text{Hz}$ a $20\,\text{kHz}$)
Taxa de Rejeição da Fonte de Alimentação ($\text{PSRR}$)	$-30$	$-40$	—	$\text{dB}$	Com $V_{\text{RIPPLE}} = 100\,\text{mV}_{\text{rms}}$, $f = 100\,\text{Hz}$ e $C_{\text{REF}} = 47\,\mu\text{F}$ no Pino 2
Dissipação de Potência Máxima Absoluta ($P_D$)	—	$110$	$1700$	$\text{mW}$	Limite térmico máximo do encapsulamento a $T_A = +25\,\text{°C}$
Temperatura de Operação Ambiente ($T_{\text{OPR}}$)	$-40$	$+25$	$+85$	$\text{°C}$	Temperatura de armazenamento ($T_{\text{STG}}$): $-65\,\text{°C}$ a $+150\,\text{°C}$

Descrição do produto

O que é o Circuito Integrado CI SMD PT2399 Audio?

O Circuito Integrado CI SMD PT2399 Audio é um processador digital de eco e atraso de áudio (Echo Processor IC) desenvolvido pela Princeton Technology Corp. que combina a simplicidade de interface de um circuito analógico com a precisão de armazenamento de uma memória digital CMOS. Diferentemente de processadores DSP complexos que exigem barramentos I2S, cristais osciladores externos e programação via SPI/I2C, o PT2399 opera como uma “caixa-preta” analógica autônoma: o sinal de áudio entra em formato analógico no Pino 16 (LPF1-IN), passa por um filtro passa-baixas ativo de entrada (Anti-Aliasing), é convertido em um fluxo serial de $1\text{ bit}$ em altíssima taxa de amostragem por um modulador Sigma-Delta ($\Sigma\Delta$), percorre uma fila circular (FIFO Shift Register) de $44\,\text{Kbit}$ de memória SRAM interna na velocidade ditada pelo oscilador interno (VCO) e, finalmente, é reconstruído pelo demodulador de $1\text{ bit}$ e filtrado pelo estágio de saída no Pino 14 (LPF2-OUT).

Essa arquitetura híbrida faz com que o circuito integrado apresente uma assinatura sonora altamente valorizada na engenharia de áudio musical e em instrumentos eletrônicos: como a taxa de amostragem do conversor Sigma-Delta varia diretamente com a frequência do VCO controlada pela corrente drenada no Pino 6, alterar o tempo de atraso em tempo real produz efeitos autênticos de deslocamento de frequência (Pitch Bending / Doppler Shift), Chorus, Flanger e Vibrato, com decaimento natural e quente nas repetições de realimentação (Feedback) muito similar aos clássicos sistemas de fita magnética (Tape Echo) e chips BBD analógicos.

Para que serve?

• Geração de efeitos de Eco, Delay (Slapback a longo) e Reverberação em sistemas de áudio: Aplicação direta em pedais de guitarra e contrabaixo (Delay, Reverb, Chorus), amplificadores instrumentais, mesas de som (mixers), sistemas de karaokê, receptores automotivos e caixas acústicas ativas para adicionar ambiência espacial e repetições ajustáveis ao sinal de microfone ou linha.
• Síntese sonora, osciladores de ruído e efeitos modulados por microcontrolador: Integração em sintetizadores modulares (padrão Eurorack) e instrumentos eletrônicos controlados por Arduino ou ESP32 (via potenciômetro digital SPI/I2C ou fonte de corrente controlada por DAC/PWM no Pino 6) para criar Tap Tempo Delay, Karplus-Strong Plucked String Synthesis e efeitos Lo-Fi quando operado em frequências de clock reduzidas.
• Expansão estéreo e atraso espacial (Surround Sound Delay) em televisores e reprodutores multimídia: Atraso temporal fixo ($15\,\text{ms}$ a $50\,\text{ms}$ — efeito Haas) aplicado ao canal traseiro ou lateral de sistemas de som para criar percepção psicoacústica tridimensional a partir de fontes monofônicas ou estéreo convencionais.

Por que devo usar?

• Memória SRAM de $44\,\text{Kbit}$, VCO e conversores ADC/DAC 100% integrados no chip: Ao contrário de linhas de atraso BBD (como MN3207) que requerem um circuito integrado gerador de clock bifásico externo (MN3102) e tensões mais altas, ou DSPs que exigem memórias EEPROM/SRAM externas, o PT2399 inclui oscilador, memória, conversores e $4$ amplificadores operacionais em um único encapsulamento SOP-16.
• Relação Sinal-Ruído superior ($> 90\,\text{dB}$) e baixíssima distorção ($\text{THD} < 0{,}5\%$): A conversão por sobreamostragem Sigma-Delta elimina o ruído de comutação de clock audível (clock bleed) típico de chips BBD antigos e garante faixa dinâmica limpa com alimentação simples de apenas $5\,\text{VDC}$.
• Encapsulamento compacto SOP-16 e função Auto-Mute integrada: O formato de montagem em superfície (SMD SOP-16) reduz drasticamente a área ocupada na placa de circuito impresso (fundamental para mini-pedais de efeito e módulos compactos), enquanto o pino OP1-OUT/OP2-OUT conta com chaveamento interno de partida que silencia a saída nos primeiros milissegundos após ligar a fonte, evitando o estalo acústico (Pop) nos alto-falantes.

Quando devo usar?

O CI SMD PT2399 deve ser utilizado quando o projeto requer um processador dedicado de atraso temporal de áudio (Delay/Echo/Chorus/Reverb) de $30\,\text{ms}$ a $350\,\text{ms}$ (ou até $\approx 600\,\text{ms}$ com degradação intencional de largura de banda Lo-Fi), operando com fonte simples de $5\,\text{VDC}$, controle analógico simples por um único potenciômetro ou resistor no Pino 6 (VCO) e baixíssimo custo de lista de materiais (BOM).

Por outro lado, o componente não deve ser utilizado nos seguintes cenários:

• Delay digital cristalino de longa duração ($1\,\text{s}$ a $5\,\text{s}$) com largura de banda total ($20\,\text{kHz}$) sem ruído de quantização: Como a memória interna do PT2399 é fixa em $44\,\text{Kbit}$, tempos de atraso superiores a $350\,\text{ms}$ exigem reduzir a frequência do VCO abaixo de $2\,\text{MHz}$, o que introduz ruído de granulação digital (quantization noise) e exige filtragem passa-baixas agressiva ($\approx 2{,}5\,\text{kHz}$ a $3\,\text{kHz}$). Para delays longos de alta fidelidade (Hi-Fi), utilize processadores DSP de $24\text{ bits}$ como o Spin FV-1 ou o ESP32 acoplado a um codec I2S externo (PCM5102A / WM8960).
• Amplificação direta de potência para alto-falantes passivos: As saídas dos amplificadores operacionais internos do PT2399 (Pino 14 e Pino 15) fornecem sinal em nível de linha (Line Level) com alta impedância de saída, incapazes de acionar cargas de $4\,\Omega$ ou $8\,\Omega$. Para alimentar alto-falantes, conecte a saída do PT2399 à entrada de um módulo amplificador Classe D como o Amplificador Digital PAM8610 2x15W, PAM8403 ou TDA2030.
• Montagem direta em protoboard sem adaptador: Por possuir encapsulamento SMD SOP-16 (passo de $1{,}27\,\text{mm}$), o chip não encaixa diretamente nos furos de $2{,}54\,\text{mm}$ de uma protoboard comum sem antes ser soldado em uma placa adaptadora breakout SOIC-16 / SOP-16 para DIP-16.

Pinout e diagrama de entradas/saídas

O circuito integrado PT2399 possui $16$ terminais distribuídos em duas fileiras laterais (pinos 1 a 8 no lado esquerdo, onde ficam a alimentação, terras, clock VCO e controle de corrente do modulador/demodulador; pinos 9 a 16 no lado direito, onde ficam os terminais dos $4$ amplificadores operacionais internos de filtragem de áudio). O Pino 1 é identificado pela marcação circular rebaixada (dimple) ou pelo chanfro longitudinal na borda esquerda do corpo epóxi.

Número do Pino	Nome Oficial (Datasheet)	Lado do Encapsulamento	Tipo de Terminal	Função Detalhada e Circuito Externo Associado
Pino 1	VCC (Analog Supply Voltage)	Esquerdo (Topo)	Alimentação Positiva	Entrada de Alimentação Positiva ($+5{,}0\,\text{VDC}$): Alimenta todo o circuito integrado ($4{,}5\,\text{V}$ a $5{,}5\,\text{V}$). Desacoplar com capacitor cerâmico de $100\,\text{nF}$ + eletrolítico de $47\,\mu\text{F}$ a $100\,\mu\text{F}$ para AGND.
Pino 2	REF (Reference Voltage)	Esquerdo	Referência Analógica	Tensão de Polarização Central ($V_{\text{REF}} = 2{,}5\,\text{VDC} = 0{,}5 \times V_{\text{CC}}$): Gerada internamente como terra virtual AC para os amplificadores operacionais. Exige obrigatoriamente um capacitor eletrolítico de $47\,\mu\text{F}$ a $100\,\mu\text{F}$ conectado ao AGND para filtragem de ruído da fonte (PSRR).
Pino 3	AGND (Analog Ground)	Esquerdo	Terra Analógico	Terra Analógico ($0\,\text{V}$): Referência para os sinais de áudio e capacitores dos filtros passa-baixas. Deve ser unido ao DGND (Pino 4) em um único ponto estrela (Star Ground).
Pino 4	DGND (Digital Ground)	Esquerdo	Terra Digital	Terra Digital ($0\,\text{V}$): Retorno de corrente da memória SRAM de $44\,\text{Kbit}$ e do oscilador VCO. Deve ser interligado externamente ao Pino 3 (AGND).
Pino 5	CLK_O (System Clock Output)	Esquerdo	Saída Digital (Teste)	Saída Dividida de Clock do Sistema: Fornece um sinal quadrado derivado do VCO interno (utilizado para medição em bancada ou sincronismo). Em aplicações normais de áudio, deve permanecer flutuante (Não Conectado — NC).
Pino 6	VCO (Voltage Controlled Oscillator)	Esquerdo	Entrada de Controle de Corrente	Ajuste de Frequência do VCO (Tempo de Delay): A frequência do clock interno varia em função da corrente drenada deste pino para o DGND através de um resistor/potenciômetro $R_{\text{VCO}}$. Importante: Sempre inserir um resistor limitador mínimo de $1\,\text{k}\Omega$ a $2{,}2\,\text{k}\Omega$ em série para evitar travamento (latch-up) do VCO na partida.
Pino 7	CC1 (Current Control 1)	Esquerdo	Passivo Analógico	Terminal 1 do Capacitor de Controle de Corrente Interna: Conecta-se a um capacitor cerâmico ou filme de $100\,\text{nF}$ ($0{,}1\,\mu\text{F}$) ligado entre o Pino 7 (CC1) e o Pino 8 (CC0) para estabilizar o modulador/demodulador $\Sigma\Delta$.
Pino 8	CC0 (Current Control 0)	Esquerdo (Base)	Passivo Analógico	Terminal 0 do Capacitor de Controle de Corrente Interna: Forma par com o Pino 7 (CC1) através do capacitor de $100\,\text{nF}$.
Pino 9	OP1-OUT (Op-Amp 1 Output)	Direito (Base)	Saída Analógica Interna	Saída do Amplificador Operacional do Modulador ADC (OP1): Conecta-se externamente ao Pino 10 (OP1-IN) através de um capacitor integrador de $47\,\text{nF}$ a $100\,\text{nF}$ da malha Sigma-Delta de entrada.
Pino 10	OP1-IN (Op-Amp 1 Inverting Input)	Direito	Entrada Analógica Interna	Entrada Inversora do Amplificador do Modulador (OP1): Recebe o capacitor integrador de $47\,\text{nF}$ a $100\,\text{nF}$ vindo do Pino 9 (OP1-OUT).
Pino 11	OP2-IN (Op-Amp 2 Inverting Input)	Direito	Entrada Analógica Interna	Entrada Inversora do Amplificador do Demodulador (OP2): Recebe um capacitor integrador de $47\,\text{nF}$ a $100\,\text{nF}$ conectado à saída no Pino 12 (OP2-OUT).
Pino 12	OP2-OUT (Op-Amp 2 Output)	Direito	Saída Analógica Interna	Saída do Amplificador do Demodulador DAC (OP2): Fecha a malha do demodulador com o Pino 11 (OP2-IN) via capacitor de $100\,\text{nF}$ e envia o áudio atrasado bruto (através de um resistor externo de $\approx 10\,\text{k}\Omega$ a $15\,\text{k}\Omega$) para o filtro reconstrutor no Pino 13 (LPF2-IN).
Pino 13	LPF2-IN (Low Pass Filter 2 Input)	Direito	Entrada Inversora Op-Amp	Entrada Inversora do Filtro Passa-Baixas de Saída (LPF2): Recebe o sinal do Pino 12 (OP2-OUT) e forma um filtro ativo de 2ª ordem (Multiple Feedback — MFB) em conjunto com o Pino 14 (LPF2-OUT) para remover o ruído de alta frequência do DAC.
Pino 14	LPF2-OUT (Low Pass Filter 2 Output)	Direito	Saída Principal de Áudio	Saída do Sinal de Áudio Atrasado (Wet Signal Output): Fornece o áudio processado com eco/atraso. Daqui o sinal segue (via capacitor de desacoplamento DC de $1\,\mu\text{F}$ a $10\,\mu\text{F}$) tanto para a saída de áudio final quanto para o potenciômetro de Feedback (Repetições) de volta à entrada.
Pino 15	LPF1-OUT (Low Pass Filter 1 Output)	Direito	Saída do Filtro de Entrada	Saída do Filtro Passa-Baixas de Entrada (Anti-Aliasing): Fecha a malha do filtro ativo de entrada com o Pino 16 (LPF1-IN) e entrega internamente o sinal filtrado para o conversor ADC Sigma-Delta.
Pino 16	LPF1-IN (Low Pass Filter 1 Input)	Direito (Topo)	Entrada Principal de Áudio	Entrada Inversora do Filtro Passa-Baixas de Entrada (Audio Input): Recebe o sinal de áudio original externo (acoplado em AC via capacitor de $100\,\text{nF}$ a $1\,\mu\text{F}$ e resistor série de $10\,\text{k}\Omega$ a $15\,\text{k}\Omega$) somado ao sinal de realimentação (Feedback) vindo do Pino 14.

Como fazer a ligação

Requisitos de instalação e alimentação

Para obter máxima relação sinal-ruído ($\text{SNR} > 90\,\text{dB}$), ausência de zumbidos de rede elétrica (Hum de $60\,\text{Hz}$ ou Whine de fontes chaveadas) e inicialização confiável do oscilador interno do CI SMD PT2399, siga rigorosamente os requisitos abaixo:

1. Adaptador SMD SOP-16 para DIP-16 (Prototipagem em Bancada): Como o espaçamento entre terminais do encapsulamento SOP-16 é de $1{,}27\,\text{mm}$ ($0{,}05''$), para testes em protoboard solde o PT2399 em uma placa adaptadora padrão SOIC-16/SOP-16 para DIP-16 utilizando ferro de solda com ponta fina ($300\,\text{°C}$ a $350\,\text{°C}$ por no máximo $3\,\text{s}$ por pino) e fluxo pastoso No-Clean.
2. Alimentação Linear Estabilizada de $+5{,}0\,\text{VDC}$ e Filtragem do Pino 2 (REF):
   • Em pedais de efeito (alimentados por padrão com $+9\,\text{VDC}$ centro negativo) ou sistemas com fontes de $12\,\text{VDC}$, utilize obrigatoriamente um regulador de tensão linear dedicado de $5{,}0\,\text{V}$ (como LM78L05, LM7805 ou LDO de baixo ruído AMS1117-5.0 / LP2950-5.0) para alimentar o Pino 1 (VCC).
   • Capacitor Crítico no Pino 2 (REF): O Pino 2 gera a referência de $2{,}5\,\text{VDC}$ que polariza todos os $4$ amplificadores operacionais internos. Conecte um capacitor eletrolítico de $47\,\mu\text{F}$ a $100\,\mu\text{F}$ (em paralelo com um cerâmico de $100\,\text{nF}$) diretamente entre o Pino 2 (REF) e o Pino 3 (AGND). Sem este capacitor, qualquer ondulação (ripple) da fonte de $5\,\text{V}$ será injetada diretamente no caminho do áudio.
3. Aterramento em Estrela (Star Ground) entre AGND (Pino 3) e DGND (Pino 4): O Pino 3 (AGND) é o retorno silencioso dos circuitos analógicos de áudio, enquanto o Pino 4 (DGND) drena os pulsos digitais de alta frequência ($2\,\text{MHz}$ a $22\,\text{MHz}$) da memória SRAM e do VCO. Ambos devem ser conectados ao terra ($0\,\text{V}$), porém evite passar a corrente digital do Pino 4 pela mesma trilha fina dos capacitores de filtro de áudio do Pino 3; una AGND e DGND diretamente junto ao terminal negativo do capacitor principal da fonte de $5\,\text{V}$ (ou através de um resistor de $0\,\Omega$ / ferrite bead em PCBs profissionais).
4. Resistor Mínimo Anti-Travamento (Anti-Latchup) no Pino 6 (VCO): Se o potenciômetro de ajuste de tempo de atraso ($R_{\text{VCO}}$) for girado até a resistência zero ($0\,\Omega$, curto-circuitando o Pino 6 diretamente ao DGND) durante a energização (Power-Up), o oscilador interno VCO entra em estado de travamento (lock-up) e o chip para de processar áudio até que a energia seja desligada. Portanto, sempre instale um resistor fixo de no mínimo $1{,}0\,\text{k}\Omega$ a $2{,}2\,\text{k}\Omega$ em série com o potenciômetro no Pino 6.

Diagrama de ligação elétrica

A imagem a seguir apresenta o diagrama esquemático de ligação elétrica em blocos funcionais do Circuito Integrado CI SMD PT2399 Audio configurado como processador de Eco / Delay com Realimentação (Feedback) e controle de tempo de atraso pelo VCO:

No diagrama acima, o Bloco 1 (Topo Esquerdo) detalha a alimentação estabilizada de $+5{,}0\,\text{VDC}$ no Pino 1 (VCC), o capacitor de estabilização de referência de $47\,\mu\text{F}$ no Pino 2 (REF) e a união equipotencial dos terras analógico e digital nos Pinos 3 (AGND) e 4 (DGND). O Bloco 2 (Base Esquerda) apresenta a malha de controle de tempo de atraso no Pino 6 (VCO), composta pelo resistor limitador mínimo de $2{,}2\,\text{k}\Omega$ em série com o potenciômetro de $50\,\text{k}\Omega$ (ou potenciômetro digital controlado por Arduino/ESP32), além do capacitor estabilizador de $100\,\text{nF}$ entre os Pinos 7 (CC1) e 8 (CC0). À direita, o Bloco 4 (Topo Direito) mostra a entrada do sinal de áudio acoplada em AC chegando ao filtro anti-aliasing nos Pinos 16 (LPF1-IN) e 15 (LPF1-OUT), enquanto o Bloco 5 (Base Direita) ilustra o estágio de saída reconstruída nos Pinos 12, 13 e 14 (LPF2-OUT) juntamente com o elo de realimentação (Feedback) que retorna parte do sinal atrasado do Pino 14 para o Pino 16 para gerar múltiplas repetições de eco.

Tabela de conexões dos terminais

A tabela abaixo consolida o mapeamento completo (De $\to$ Para) de todos os $16$ terminais do PT2399 para a montagem do circuito clássico de Eco / Delay Analógico-Digital, sincronizado com o diagrama de ligação elétrica:

Terminal no CI PT2399	Componente / Destino Externo	Valor Recomendado (Datasheet)	Cor Sugerida (Protótipo)	Tipo de Sinal	Observação Técnica de Engenharia
Pino 1 (VCC)	Barramento Regulado +5V DC	$+5{,}0\,\text{VDC}$ ($+100\,\text{nF} \parallel 100\,\mu\text{F}$)	Vermelho	Alimentação Positiva	Nunca exceder $5{,}5\,\text{V}$ em operação normal (máx. absoluto $6{,}5\,\text{V}$)
Pino 2 (REF)	Capacitor Eletrolítico p/ AGND	$47\,\mu\text{F}$ a $100\,\mu\text{F}$ ($16\,\text{V}$)	Laranja	Referência $+2{,}5\,\text{V}$	Filtra o terra virtual interno ($V_{\text{CC}}/2$). Não ligar nada além do capacitor
Pino 3 (AGND)	Terra Analógico de Áudio (0V)	Ligado ao GND da fonte em estrela	Preto	Terra Analógico	Ponto de retorno para as malhas dos cabos de áudio e filtros RC
Pino 4 (DGND)	Terra Digital do Sistema (0V)	Interligado ao Pino 3 (AGND)	Preto	Terra Digital	Retorno do clock VCO e da SRAM de $44\,\text{Kbit}$
Pino 5 (CLK_O)	Deixar sem conexão (Livre)	NC (No Connection)	—	Saída de Clock	Apenas para aferição de frequência em osciloscópio/frequencímetro
Pino 6 (VCO)	Resistor Limitador + Potenciômetro Delay p/ DGND	$R_{\text{min}} = 2{,}2\,\text{k}\Omega$ + Pot $50\,\text{k}\Omega$ B	Azul	Controle de Tempo ($t_D$)	Define o atraso entre $\approx 35\,\text{ms}$ ($2{,}2\,\text{k}\Omega$) e $\approx 450\,\text{ms}$ ($52{,}2\,\text{k}\Omega$)
Pino 7 (CC1)	Capacitor Estabilizador p/ Pino 8 (CC0)	$100\,\text{nF}$ ($0{,}1\,\mu\text{F}$ Poliéster/Cerâmico)	Amarelo	Controle Interno	Interliga diretamente o Pino 7 ao Pino 8
Pino 8 (CC0)	Capacitor Estabilizador p/ Pino 7 (CC1)	$100\,\text{nF}$ ($0{,}1\,\mu\text{F}$ Poliéster/Cerâmico)	Amarelo	Controle Interno	Fecha o par diferencial de corrente com o Pino 7
Pino 9 (OP1-OUT)	Capacitor do Modulador ADC p/ Pino 10 (OP1-IN)	$100\,\text{nF}$ ($0{,}1\,\mu\text{F}$ Poliéster)	Verde	Integrador ADC $\Sigma\Delta$	Capacitor conectado em ponte direta entre o Pino 9 e o Pino 10
Pino 10 (OP1-IN)	Capacitor do Modulador ADC p/ Pino 9 (OP1-OUT)	$100\,\text{nF}$ ($0{,}1\,\mu\text{F}$ Poliéster)	Verde	Integrador ADC $\Sigma\Delta$	Entrada inversora do modulador de $1\text{ bit}$
Pino 11 (OP2-IN)	Capacitor do Demodulador DAC p/ Pino 12 (OP2-OUT)	$100\,\text{nF}$ ($0{,}1\,\mu\text{F}$ Poliéster)	Verde	Integrador DAC $\Sigma\Delta$	Capacitor conectado em ponte direta entre o Pino 11 e o Pino 12
Pino 12 (OP2-OUT)	Resistor Série p/ Pino 13 (LPF2-IN) + Cap p/ Pino 11	$R = 10\,\text{k}\Omega$ a $15\,\text{k}\Omega$	Roxo	Saída Bruta DAC	Envia o sinal demodulado para o filtro passa-baixas reconstrutor (LPF2)
Pino 13 (LPF2-IN)	Malha RC do Filtro Passa-Baixas 2 p/ Pino 14	$R_f = 10\,\text{k}\Omega$ $\parallel$ $C_f = 4{,}7\,\text{nF}$	Cinza	Entrada Filtro Saída	Remove ruídos de quantização de alta frequência do sinal atrasado
Pino 14 (LPF2-OUT)	Cap de Saída ($1\,\mu\text{F}$ a $4{,}7\,\mu\text{F}$) $\to$ Áudio OUT + Pot Feedback	Cap $4{,}7\,\mu\text{F}$ + Pot Feedback $50\,\text{k}\Omega$	Branco	Saída de Áudio (Eco)	Fornece o áudio atrasado (Wet) e realimenta o Pino 16 para repetições
Pino 15 (LPF1-OUT)	Malha RC do Filtro Passa-Baixas 1 p/ Pino 16	$R_f = 10\,\text{k}\Omega$ $\parallel$ $C_f = 4{,}7\,\text{nF}$	Cinza	Saída Filtro Entrada	Fecha a realimentação do filtro Anti-Aliasing de entrada
Pino 16 (LPF1-IN)	Resistor $10\,\text{k}\Omega$ + Cap $1\,\mu\text{F}$ $\gets$ Entrada Áudio IN	Cap $1\,\mu\text{F}$ + $R_{\text{in}} = 10\,\text{k}\Omega$	Verde Claro	Entrada de Áudio	Ponto de soma virtual (recebe o Áudio IN original + retorno de Feedback)

Cuidados e observações de segurança

⛔ Perigo: Jamais alimente o Pino 1 (VCC) do PT2399 diretamente com baterias de $9\,\text{V}$ ou fontes de $9\,\text{VDC}$ / $12\,\text{VDC}$ padrão de pedais de guitarra. A tensão máxima absoluta suportada pelo processo CMOS interno é de $6{,}5\,\text{VDC}$ (sendo $5{,}0\,\text{VDC}$ a tensão nominal). Conectar $9\,\text{V}$ ou $12\,\text{V}$ diretamente ao Pino 1 destruirá instantaneamente a memória SRAM de $44\,\text{Kbit}$ e os amplificadores operacionais internos. Utilize sempre um regulador linear de $5\,\text{V}$ (78L05 ou AMS1117-5.0) antes do Pino 1.

⚠️ Atenção: Nunca conecte o Pino 6 (VCO) diretamente ao GND sem um resistor limitador em série ($\ge 1\,\text{k}\Omega$) nem aplique tensões externas superiores a $V_{\text{REF}}$ ($2{,}5\,\text{V}$) neste terminal. Se a resistência entre o Pino 6 e o terra cair abaixo de $\approx 500\,\Omega$ durante a partida, o oscilador interno sofre parada completa (VCO Lock-Up) e o consumo de corrente sobe para mais de $40\,\text{mA}$ sem produzir som na saída.

💡 Dica: Para obter a menor distorção e evitar ruídos térmicos na filtragem de áudio, utilize capacitores de filme de poliéster metalizado (MKT/MKS) ou polipropileno nos valores de $560\,\text{pF}$ a $100\,\text{nF}$ conectados aos pinos 7 a 16 (filtros ativos LPF1, LPF2 e integradores OP1, OP2), reservando capacitores cerâmicos multicamadas (MLCC X7R) apenas para o desacoplamento da fonte no Pino 1 e capacitores eletrolíticos para o Pino 2 (REF) e acoplamento de entrada/saída.

Como usar

Guia de operação passo a passo

Siga o procedimento técnico abaixo para montar, energizar e calibrar o circuito de eco/atraso com o CI SMD PT2399:

1. Soldagem no Adaptador ou PCB e Inspeção Óptica: Alinhe a marcação circular (dimple) do Pino 1 do PT2399 com a marcação do Pino 1 na placa de circuito impresso ou no adaptador SOP-16 para DIP-16. Após a soldagem dos $16$ terminais, verifique com lupa ou multímetro na escala de continuidade se não há pontes de solda (curtos) entre pinos adjacentes (passo de $1{,}27\,\text{mm}$).
2. Montagem dos Capacitores do Modulador/Demodulador e Referência: Conecte os três capacitores fundamentais de $100\,\text{nF}$ do núcleo Sigma-Delta: um entre os Pinos 7 e 8 (CC1–CC0), um entre os Pinos 9 e 10 (OP1-OUT–OP1-IN) e outro entre os Pinos 11 e 12 (OP2-IN–OP2-OUT). Em seguida, instale o capacitor eletrolítico de $47\,\mu\text{F}$ a $100\,\mu\text{F}$ entre o Pino 2 (REF) e o Pino 3 (AGND) (polo positivo no Pino 2).
3. Configuração dos Filtros Passa-Baixas (LPF1 e LPF2) e Malha de Feedback: Monte os resistores de $10\,\text{k}\Omega$ a $15\,\text{k}\Omega$ e capacitores de $4{,}7\,\text{nF}$ nos estágios LPF1 (Pinos 15 e 16) e LPF2 (Pinos 13 e 14) conforme a tabela de conexões. Conecte o potenciômetro de Delay ($50\,\text{k}\Omega$ linear) em série com um resistor fixo de $2{,}2\,\text{k}\Omega$ entre o Pino 6 (VCO) e o Pino 4 (DGND), e o potenciômetro de Feedback/Repetições ($50\,\text{k}\Omega$) entre a saída do Pino 14 e a entrada do Pino 16.
4. Verificação das Tensões DC de Polarização (Teste a Frio e Energizado): Energize o Pino 1 (VCC) com $+5{,}0\,\text{VDC}$ estabilizados (sem sinal de áudio na entrada). Com um multímetro digital (ponta preta no Pino 3 AGND), meça as seguintes tensões de referência que comprovam o perfeito funcionamento do chip:
   • Pino 1 (VCC): $+5{,}00\,\text{VDC}$ ($\pm 5\%$).
   • Pino 2 (REF): $+2{,}50\,\text{VDC}$ (exatamente metade de VCC).
   • Pinos 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 e 16 (Op-Amps): Todos devem apresentar tensão contínua de repouso de aproximadamente $+2{,}50\,\text{VDC}$ ($V_{\text{REF}}$).
   • Pino 6 (VCO): Aproximadamente $+2{,}50\,\text{VDC}$ mantidos pelo regulador interno de corrente do oscilador.
5. Injeção de Sinal de Áudio e Ajuste de Delay e Repetições: Aplique um sinal de áudio em nível de linha ou instrumento ($100\,\text{mV}_{\text{rms}}$ a $500\,\text{mV}_{\text{rms}}$) na entrada acoplada ao Pino 16. Ajuste o potenciômetro de Delay (Pino 6) para definir o intervalo temporal entre o som original e o eco, e ajuste o potenciômetro de Feedback para controlar a quantidade de repetições antes do decaimento total.

Modos de operação e ajustes

1. Equacionamento do Oscilador VCO, Frequência de Clock e Tempo de Atraso ($t_D$)

O núcleo digital do PT2399 armazena o fluxo de $1\text{ bit}$ do modulador Sigma-Delta em uma memória SRAM interna de $44\,\text{Kbit}$ ($45\,056\text{ bits}$ efetivos). A velocidade com que os bits avançam por essa fila de memória é determinada pela frequência do oscilador interno ($f_{\text{CK}}$), a qual é controlada pela resistência elétrica total ($R_{\text{VCO}}$) conectada entre o Pino 6 (VCO) e o terra (DGND).

A relação física que governa o tempo de atraso acústico ($t_D$, em segundos ou milissegundos) em função da capacidade da memória ($N_{\text{SRAM}} \approx 44\,\text{Kbit}$) e da frequência do clock ($f_{\text{CK}}$), bem como a aproximação linear prática de projeto em função do resistor $R_{\text{VCO}}$ (em $\text{k}\Omega$, válido para $1{,}5\,\text{k}\Omega \le R_{\text{VCO}} \le 50\,\text{k}\Omega$), é expressa por:

$$t_D \approx \frac{N_{\text{SRAM}}}{2 \cdot f_{\text{CK}}} \approx 11{,}46 \cdot R_{\text{VCO}\,(\text{k}\Omega)} + 29{,}7\,\text{[ms]}$$

Invertendo a equação acima, para projetar um circuito com um tempo de atraso alvo específico $t_D$ (em milissegundos), o valor do resistor externo $R_{\text{VCO}}$ (em $\text{k}\Omega$) conectado ao Pino 6 é calculado diretamente por:

$$R_{\text{VCO}\,(\text{k}\Omega)} \approx \frac{t_{D\,(\text{ms})} - 29{,}7}{11{,}46}$$

A tabela oficial extraída do datasheet da Princeton Technology relaciona os valores exatos de $R_{\text{VCO}}$, a frequência de clock resultante ($f_{\text{CK}}$), o tempo de atraso ($t_D$) e a distorção harmônica total ($\text{THD}$):

Resistência no Pino 6 ($R_{\text{VCO}}$)	Frequência do Clock VCO ($f_{\text{CK}}$)	Tempo de Atraso Resultante ($t_D$)	Distorção Harmônica Total ($\text{THD}$)	Perfil de Aplicação Típica
$0{,}5\,\text{k}\Omega$ ($500\,\Omega$)	$22{,}0\,\text{MHz}$	$31{,}3\,\text{ms}$	$0{,}13\%$	Doubling, Chorus, Flanger e Surround (Altíssima fidelidade)
$2{,}0\,\text{k}\Omega$	$15{,}2\,\text{MHz}$	$54{,}6\,\text{ms}$	$0{,}15\%$	Room Reverb curto e ambiência vocal
$4{,}7\,\text{k}\Omega$	$9{,}7\,\text{MHz}$	$82{,}5\,\text{ms}$	$0{,}19\%$	Slapback Echo clássico (Rockabilly / Vocais)
$6{,}8\,\text{k}\Omega$	$7{,}6\,\text{MHz}$	$103{,}0\,\text{ms}$	$0{,}22\%$	Eco curto para solos e instrumentos
$10{,}0\,\text{k}\Omega$	$5{,}6\,\text{MHz}$	$138{,}0\,\text{ms}$	$0{,}25\%$	Eco médio padrão (Karaokê / Mixer)
$15{,}0\,\text{k}\Omega$	$4{,}0\,\text{MHz}$	$192{,}2\,\text{ms}$	$0{,}30\%$	Delay rítmico médio
$20{,}0\,\text{k}\Omega$	$3{,}1\,\text{MHz}$	$247{,}0\,\text{ms}$	$0{,}34\%$	Delay longo ($1/4$ de nota a $240\,\text{BPM}$)
$27{,}6\,\text{k}\Omega$	$2{,}0\,\text{MHz}$	$342{,}0\,\text{ms}$	$0{,}40\%$	Limite nominal superior de alta fidelidade do datasheet
$50{,}0\,\text{k}\Omega$ (Estendido)	$\approx 1{,}2\,\text{MHz}$	$\approx 600{,}0\,\text{ms}$	$\approx 1{,}2\%$	Delay longo estilo Tape Echo / Lo-Fi (requer filtragem LPF extra)

2. Dimensionamento dos Filtros Passa-Baixas Ativos (LPF1 e LPF2)

Os amplificadores operacionais internos LPF1 (Pinos 15 e 16) e LPF2 (Pinos 13 e 14) operam tipicamente em topologia Passa-Baixas de Múltipla Realimentação (Multiple Feedback Low-Pass Filter — MFB) ou como filtro de 1ª ordem simples. A frequência de corte ($f_c$, ponto de $-3\,\text{dB}$) do elo RC de realimentação entre a entrada inversora e a saída do amplificador operacional (formado pelo resistor $R_f$ e pelo capacitor $C_f$ conectado entre os Pinos 15–16 e entre os Pinos 13–14) é dada por:

$$f_c = \frac{1}{2\pi \cdot R_f \cdot C_f}$$

Por exemplo, utilizando $R_f = 10\,\text{k}\Omega$ ($10\,000\,\Omega$) e $C_f = 4{,}7\,\text{nF}$ ($4{,}7 \times 10^{-9}\,\text{F}$), a frequência de corte resultante é:

$$f_c = \frac{1}{2\pi \cdot 10\,000 \cdot 4{,}7 \times 10^{-9}} \approx 3\,386\,\text{Hz} \approx 3{,}4\,\text{kHz}$$

Essa frequência de corte em torno de $3{,}0\,\text{kHz}$ a $3{,}5\,\text{kHz}$ é ideal para aplicações de guitarra elétrica, voz (karaokê) e delays até $350\,\text{ms}$, pois preserva todos os harmônicos fundamentais do instrumento enquanto atenua drasticamente o ruído digital de comutação em atrasos longos. Para aplicações de Surround / Chorus de atraso curto ($t_D < 60\,\text{ms}$), pode-se reduzir $C_f$ para $560\,\text{pF}$ a $1\,\text{nF}$ (com $R_f = 10\,\text{k}\Omega$), estendendo a resposta de frequência plana até $15\,\text{kHz}$–$28\,\text{kHz}$.

Exemplos práticos de uso

Embora o PT2399 processe o sinal de áudio de forma puramente analógica em suas entradas e saídas, projetos modernos de pedais digitais-analógicos híbridos, sintetizadores Eurorack e mesas de som controlam o Pino 6 (VCO) através de um microcontrolador (Arduino ou ESP32). Isso permite implementar recursos avançados como Tap Tempo (sincronização do tempo de eco por batidas em um botão footswitch), presets em memória e modulação LFO senoidal/triangular (efeitos Chorus e Vibrato).

Existem duas formas consagradas de controlar o Pino 6 (VCO) com Arduino ou ESP32:

1. Via Potenciômetro Digital SPI/I2C (ex.: MCP41050 / MCP41010 / X9C104): O terminal variável do potenciômetro digital substitui diretamente o potenciômetro mecânico entre o Pino 6 do PT2399 e o DGND.
2. Via Fonte/Dreno de Corrente Controlado por DAC ou PWM Filtrado: Como o Pino 6 mantém uma tensão fixa interna de $+2{,}5\,\text{VDC}$ e mede a corrente que sai dele em direção ao terra, conectar um resistor de controle ($R_C = 10\,\text{k}\Omega$) entre o Pino 6 do PT2399 (através de um transistor PNP seguidor de emissor como BC557/2N3906 ou diretamente via buffer Op-Amp) e uma saída analógica DAC/PWM filtrada permite variar a corrente drenada do Pino 6 por software.

Exemplo 1: Controle Digital de Delay, Tap Tempo e Modulação Chorus via Potenciômetro Digital SPI (MCP41050) com Arduino e ESP32

O código completo abaixo em C++ controla o tempo de atraso ($t_D$) do PT2399 em milissegundos exatos utilizando um potenciômetro digital de $50\,\text{k}\Omega$ (MCP41050 de $256$ passos via barramento SPI) conectado em série com o resistor de proteção de $2{,}2\,\text{k}\Omega$ no Pino 6 (VCO). O firmware inclui cálculo automático da equação do datasheet, botão de Tap Tempo com filtro de debounce e modo de modulação LFO (Chorus/Vibrato):

#include <Arduino.h>
#include <SPI.h>

// ============================================================================
// MAPEAMENTO DE PINOS SPI E CONTROLE (ARDUINO UNO/NANO E ESP32)
// O Potenciometro Digital MCP41050 (50k Ohms) esta ligado em serie com um
// resistor fixo R_MIN = 2.2k Ohms entre o Pino 6 (VCO) do PT2399 e o DGND.
// ============================================================================
#if defined(ARDUINO_ARCH_ESP32)
  const int PINO_CS_MCP   = 5;  // Chip Select (CS) do MCP41050 (SPI VSPI: SCK=18, MOSI=23)
  const int PINO_TAP_BTN  = 4;  // Botao Footswitch de Tap Tempo (ativo em LOW)
  const int PINO_LED_SYNC = 2;  // LED indicador que pisca no ritmo do Delay (t_D)
#else
  const int PINO_CS_MCP   = 10; // Chip Select (CS) no Arduino Uno/Nano (SCK=13, MOSI=11)
  const int PINO_TAP_BTN  = 2;  // Botao Footswitch de Tap Tempo (ativo em LOW)
  const int PINO_LED_SYNC = 3;  // LED indicador que pisca no ritmo do Delay (t_D)
#endif

// Constantes fisicas do circuito no Pino 6 (VCO) do PT2399
const float R_MIN_FIXO_KOHM = 2.2f;   // Resistor limitador anti-latchup em serie (2.2 kOhms)
const float R_POT_MAX_KOHM  = 50.0f;  // Valor nominal do potenciometro digital MCP41050 (50 kOhms)
const byte  CMD_WRITE_POT0  = 0x11;   // Comando SPI do MCP41xxx para escrever no registrador P0

// Variaveis de estado do processador de Delay
float tempoDelayAlvoMs      = 220.0f; // Tempo de delay inicial: 220 ms
bool  modoChorusAtivo       = false;  // Quando true, aplica modulacao senoidal LFO no Pino 6
unsigned long ultimoTapMs   = 0;
unsigned long ultimoBlinkMs = 0;
bool estadoLed              = false;

// ============================================================================
// FUNCAO: Escreve um passo de 0 a 255 no Potenciometro Digital via SPI
// ============================================================================
void escreverPassoPotDigital(uint8_t passo) {
  digitalWrite(PINO_CS_MCP, LOW);
  SPI.transfer(CMD_WRITE_POT0);
  SPI.transfer(passo);
  digitalWrite(PINO_CS_MCP, HIGH);
}

// ============================================================================
// FUNCAO: Converte Tempo de Delay desejado (ms) em Resistencia R_VCO (kOhms)
// usando a equacao linearizada do Datasheet PTC PT2399:
// t_D (ms) = 11.46 * R_VCO(kOhms) + 29.7  -->  R_VCO = (t_D - 29.7) / 11.46
// ============================================================================
void definirDelayPT2399(float delayMs) {
  // Limita a faixa segura entre 55 ms (2.2k) e 600 ms (52.2k)
  delayMs = constrain(delayMs, 55.0f, 600.0f);

  // Calcula a resistencia total necessaria no Pino 6 do PT2399
  float rTotalKohm = (delayMs - 29.7f) / 11.46f;

  // Subtrai o resistor fixo de protecao (2.2 kOhms) que ja esta em serie
  float rPotKohm = rTotalKohm - R_MIN_FIXO_KOHM;
  rPotKohm = constrain(rPotKohm, 0.0f, R_POT_MAX_KOHM);

  // Converte a resistencia do potenciometro em passo de 8 bits (0 a 255)
  uint8_t passo = (uint8_t)round((rPotKohm / R_POT_MAX_KOHM) * 255.0f);
  escreverPassoPotDigital(passo);

  // Estima a frequencia de clock resultante do VCO (f_CK em MHz)
  float freqClockMhz = 45056.0f / (2.0f * delayMs * 1000.0f);

  Serial.print("[PT2399] Delay Alvo: ");
  Serial.print(delayMs, 1);
  Serial.print(" ms | R_VCO Total: ");
  Serial.print(rTotalKohm, 2);
  Serial.print(" kOhms | Passo SPI: ");
  Serial.print(passo);
  Serial.print("/255 | Clock VCO Estimado: ");
  Serial.print(freqClockMhz, 2);
  Serial.println(" MHz");
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);

  pinMode(PINO_CS_MCP, OUTPUT);
  digitalWrite(PINO_CS_MCP, HIGH);
  pinMode(PINO_TAP_BTN, INPUT_PULLUP);
  pinMode(PINO_LED_SYNC, OUTPUT);

  SPI.begin();

  Serial.println("==========================================================");
  Serial.println("CONTROLADOR DIGITAL PARA PROCESSADOR DE ECO PT2399");
  Serial.println("Comandos via Serial: digite o tempo em ms (ex: 150, 340)");
  Serial.println("ou digite 'c' para alternar o efeito Chorus LFO.");
  Serial.println("==========================================================");

  // Inicializa o PT2399 com o tempo padrao (220 ms)
  definirDelayPT2399(tempoDelayAlvoMs);
}

void loop() {
  unsigned long agora = millis();

  // 1. Leitura do Botao de Tap Tempo (Calcula o intervalo entre 2 batidas)
  static bool estadoAnteriorBtn = HIGH;
  bool leituraBtn = digitalRead(PINO_TAP_BTN);
  if (leituraBtn == LOW && estadoAnteriorBtn == HIGH) {
    if (agora - ultimoTapMs > 60 && agora - ultimoTapMs < 1500) {
      tempoDelayAlvoMs = (float)(agora - ultimoTapMs);
      modoChorusAtivo = false;
      Serial.println(">>> TAP TEMPO DETECTADO! <<<");
      definirDelayPT2399(tempoDelayAlvoMs);
    }
    ultimoTapMs = agora;
    delay(30); // Debounce simples de hardware
  }
  estadoAnteriorBtn = leituraBtn;

  // 2. Comandos interativos pelo Monitor Serial
  if (Serial.available() > 0) {
    String entrada = Serial.readStringUntil('\n');
    entrada.trim();
    if (entrada.equalsIgnoreCase("c")) {
      modoChorusAtivo = !modoChorusAtivo;
      Serial.print("Modo Chorus LFO: ");
      Serial.println(modoChorusAtivo ? "ATIVADO (45ms +/- 8ms @ 1.5Hz)" : "DESATIVADO");
      if (!modoChorusAtivo) definirDelayPT2399(tempoDelayAlvoMs);
    } else if (entrada.toFloat() >= 55.0f) {
      tempoDelayAlvoMs = entrada.toFloat();
      modoChorusAtivo = false;
      definirDelayPT2399(tempoDelayAlvoMs);
    }
  }

  // 3. Execucao da Modulacao LFO (Efeito Chorus / Pitch Vibrato no Pino 6)
  if (modoChorusAtivo) {
    static unsigned long ultimaAtualizacaoLfo = 0;
    if (agora - ultimaAtualizacaoLfo >= 10) { // Atualiza a 100 Hz
      ultimaAtualizacaoLfo = agora;
      float fase = (agora / 1000.0f) * 2.0f * PI * 1.5f; // LFO de 1.5 Hz
      float delayModulado = 58.0f + 6.0f * sin(fase);    // Oscila entre 52 ms e 64 ms
      float rTotal = (delayModulado - 29.7f) / 11.46f;
      uint8_t passo = (uint8_t)constrain(round(((rTotal - R_MIN_FIXO_KOHM) / R_POT_MAX_KOHM) * 255.0f), 0, 255);
      escreverPassoPotDigital(passo);
    }
  }

  // 4. Pisca o LED sincronizado exatamente com o Tempo de Delay (t_D)
  if (agora - ultimoBlinkMs >= (unsigned long)tempoDelayAlvoMs) {
    ultimoBlinkMs = agora;
    estadoLed = !estadoLed;
    digitalWrite(PINO_LED_SYNC, estadoLed);
  }
}

Exemplo 2: Controle Direto do VCO do PT2399 via Conversor DAC Nativo do ESP32 (Sem Potenciômetro Digital)

Como o Pino 6 (VCO) do PT2399 regula internamente sua tensão em $V_{\text{PIN6}} \approx 2{,}50\,\text{VDC}$ e ajusta a frequência do clock proporcionalmente à corrente drenada ($I_{\text{VCO}}$) desse pino para o terra, podemos controlar o tempo de atraso sem nenhum potenciômetro digital, utilizando diretamente a saída DAC real de $8\text{ bits}$ do ESP32 (GPIO 25)!

Para isso, basta conectar um resistor fixo de segurança $R_{\text{FIXED}} = 27\,\text{k}\Omega$ do Pino 6 ao DGND (garantindo o funcionamento base) e conectar um resistor de modulação $R_{\text{DAC}} = 4{,}7\,\text{k}\Omega$ entre o Pino 6 do PT2399 e o pino GPIO 25 (DAC1) do ESP32:

• Quando a tensão do DAC do ESP32 ($V_{\text{DAC}}$) é próxima de $0{,}0\,\text{V}$, o resistor $R_{\text{DAC}}$ drena máxima corrente do Pino 6 ($I_{\text{DAC}} = \frac{2{,}5\,\text{V} - 0\,\text{V}}{4{,}7\,\text{k}\Omega} \approx 532\,\mu\text{A}$), produzindo atraso curto ($\approx 55\,\text{ms}$).
• À medida que o ESP32 eleva $V_{\text{DAC}}$ em direção a $2{,}50\,\text{V}$, a diferença de potencial sobre $R_{\text{DAC}}$ diminui e a corrente drenada cai suavemente até zero, aumentando o tempo de atraso até $\approx 340\,\text{ms}$:

#include <Arduino.h>

// ============================================================================
// CONTROLE DIRETO DO PINO 6 (VCO) DO PT2399 VIA DAC NATIVO DO ESP32 (GPIO 25)
// Circuito:
// 1. Resistor fixo de 27 kOhms entre Pino 6 (VCO) e Pino 4 (DGND) do PT2399.
// 2. Resistor de controle R_DAC = 4.7 kOhms entre Pino 6 (VCO) e GPIO 25 (ESP32).
// 3. Importante: Jamais envie tensao DAC maior que 2.50V (valor DAC <= 193).
// ============================================================================
#if defined(ARDUINO_ARCH_ESP32)
  const int PINO_DAC_VCO = 25; // Saida analogica real DAC1 do ESP32 (0V a 3.3V)
#else
  const int PINO_DAC_VCO = 9;  // No Arduino Uno: usar filtro RC passa-baixas (10k + 10uF) antes de R_DAC
#endif

const float V_REF_PINO6  = 2.50f; // Tensao interna fixa do Pino 6 do PT2399 (2.5V)
const float R_FIXO_KOHM  = 27.0f; // Resistor base paralelo ligado ao DGND (27 kOhms)
const float R_DAC_KOHM   = 4.7f;  // Resistor de injecao/dreno ligado ao DAC (4.7 kOhms)

// Define o Tempo de Delay equivalente (55 ms a 340 ms) ajustando a tensao do DAC
void ajustarDelayViaTensaoDAC(float delayMs) {
  delayMs = constrain(delayMs, 58.0f, 338.0f);

  // 1. Resistencia equivalente R_EQ necessaria no Pino 6 (em kOhms)
  float rEqKohm = (delayMs - 29.7f) / 11.46f;

  // 2. Corrente total que deve sair do Pino 6 (em mA): I_TOTAL = 2.5V / R_EQ
  float iTotalMa = V_REF_PINO6 / rEqKohm;

  // 3. Corrente que ja sai pelo resistor fixo de 27 kOhms: I_FIXO = 2.5V / 27k
  float iFixoMa  = V_REF_PINO6 / R_FIXO_KOHM;

  // 4. Corrente restante que deve ser drenada pelo resistor R_DAC (4.7 kOhms)
  float iDacMa   = constrain(iTotalMa - iFixoMa, 0.0f, V_REF_PINO6 / R_DAC_KOHM);

  // 5. Tensao necessaria na saida do DAC: V_DAC = 2.50V - (I_DAC * R_DAC)
  float tensaoDac = constrain(V_REF_PINO6 - (iDacMa * R_DAC_KOHM), 0.0f, V_REF_PINO6);

  // 6. Converte a tensao (0.0V a 2.50V) para escala de 8 bits do ESP32 (referencia 3.3V)
  uint8_t valorDac8Bits = (uint8_t)round((tensaoDac / 3.30f) * 255.0f);

#if defined(ARDUINO_ARCH_ESP32)
  dacWrite(PINO_DAC_VCO, valorDac8Bits);
#else
  analogWrite(PINO_DAC_VCO, (uint8_t)round((tensaoDac / 5.0f) * 255.0f));
#endif

  Serial.print("Delay: ");
  Serial.print(delayMs, 1);
  Serial.print(" ms | R_eq: ");
  Serial.print(rEqKohm, 2);
  Serial.print(" kOhms | V_DAC: ");
  Serial.print(tensaoDac, 2);
  Serial.print(" V (Byte: ");
  Serial.print(valorDac8Bits);
  Serial.println(")");
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("Iniciando controle do VCO do PT2399 via DAC...");
}

void loop() {
  // Demonstra 4 presets classicos de engenharia de audio a cada 4 segundos:
  Serial.println("--- Preset 1: Slapback Rockabilly (85 ms) ---");
  ajustarDelayViaTensaoDAC(85.0f);
  delay(4000);

  Serial.println("--- Preset 2: Eco Vocal / Karaoke (145 ms) ---");
  ajustarDelayViaTensaoDAC(145.0f);
  delay(4000);

  Serial.println("--- Preset 3: Delay Ritmico Medio (230 ms) ---");
  ajustarDelayViaTensaoDAC(230.0f);
  delay(4000);

  Serial.println("--- Preset 4: Delay Ambient Longo (335 ms) ---");
  ajustarDelayViaTensaoDAC(335.0f);
  delay(4000);
}

Projetos

Para integrar o processador de eco e atraso CI SMD PT2399 a estágios de amplificação de potência Classe D e sistemas de controle e supervisão embarcada via rede Wi-Fi no ESP32, consulte os tutoriais e projetos complementares publicados no blog da RoboBuilders:

• Amplificador Digital PAM8610 2 Canais 15W RMS Stereo Class D: Manual Técnico Completo: Guia completo do módulo amplificador de potência Classe D de alta eficiência ($90\%$), ideal para ser conectado diretamente à saída de áudio processada (Pino 14 — LPF2-OUT) do PT2399 para acionar caixas acústicas e alto-falantes de $4\,\Omega$ ou $8\,\Omega$.
• Painel Web de Diagnóstico para ESP32: Projeto de código aberto com servidor web embarcado no ESP32 que permite controlar remotamente saídas analógicas DAC/PWM e barramentos SPI pelo navegador, possibilitando ajustar presets de Delay Time e Chorus do circuito integrado PT2399 via smartphone ou computador.

Conclusão

Neste manual técnico do Circuito Integrado CI SMD PT2399 Audio (RB2079), foram apresentados os fundamentos arquiteturais, elétricos e matemáticos necessários para o desenvolvimento de sistemas profissionais de processamento de eco e atraso de áudio:

• Especificações elétricas e arquitetura Sigma-Delta: Operação em tecnologia CMOS com alimentação regulada simples de $+5{,}0\,\text{VDC}$, conversores ADC e DAC de $1\text{ bit}$ integrados, memória estática interna de $44\,\text{Kbit}$ SRAM, distorção harmônica inferior a $0{,}5\%$ e piso de ruído de $-90\,\text{dBV}$.
• Mapeamento completo do encapsulamento SOP-16: Identificação funcional de todos os $16$ terminais SMD (passo de $1{,}27\,\text{mm}$), destacando a filtragem obrigatória da tensão de meia-escala no Pino 2 (REF), a separação em estrela dos terras AGND (Pino 3) e DGND (Pino 4), o controle de clock no Pino 6 (VCO) e os quatro amplificadores operacionais internos (LPF1, LPF2, OP1 e OP2).
• Equacionamento do VCO e filtros ativos passa-baixas: Fórmulas práticas para dimensionar o resistor de ajuste de atraso $R_{\text{VCO}}$ (de $31{,}3\,\text{ms}$ a $342\,\text{ms}$ nominais e até $600\,\text{ms}$ estendidos), proteção contra travamento (VCO Lock-Up) com resistor mínimo em série e cálculo da frequência de corte dos filtros Anti-Aliasing e reconstrutor.
• Integração com microcontroladores Arduino e ESP32: Implementação de controle digital de Delay Time, Tap Tempo e modulação LFO (Chorus) tanto via potenciômetro digital SPI (MCP41050) quanto por controle direto de corrente utilizando o conversor DAC nativo do ESP32.

Observando o uso estrito de uma fonte linear regulada de $5{,}0\,\text{VDC}$, o desacoplamento de $47\,\mu\text{F}$ a $100\,\mu\text{F}$ no pino de referência REF e o resistor limitador mínimo no terminal VCO, o circuito integrado PT2399 oferece uma plataforma versátil, silenciosa e musicalmente expressiva para pedais de efeitos, sintetizadores, mixers e sistemas de áudio embarcado.

Solução de problemas

Olá! Sou o assistente técnico da RoboBuilders. Descreva seu problema com o Circuito Integrado Ci Smd Pt2399 Audio: Manual Técnico Completo e eu ajudarei a encontrar a solução.

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