Цап схема: РадиоКот :: ЦАП — своими руками

Содержание

РадиоКот :: ЦАП - своими руками


Итак, прежде всего, хочу выразить большую благодарность хорошему человеку (в целях конспирации не называю, кто это :)), который в рамках новогоднего проекта Кот-Мороз 2012 прислал мне подарок. Кроме прочих полезностей, внутри обнаружился чип PCM1794 от Burr-Brown. Здоровый интерес взял верх, и я, отложив в сторону все, чем занимался до этого, начал искать информацию о том, что это такое и с чем его едят. Выяснилось, что данный чип применяется для построения высококачественных цифро-аналоговых преобразователей, которые преобразуют цифровой аудио-поток в аналоговый аудио-сигнал с максимально возможным качеством. Также выяснилось, что подобные устройства от ведущих производителей (Cyrus, Cambridge Audio, Hegel и др.) стоят очень немалых денег, как и сам чип не дешевый. Интерес возрос вдвойне – за что аудио-маньяки и аудиофилы готовы отдавать бешеные деньги – за красивую оболочку и дизайн или все-таки за действительно качественный звук?

  Данная область электроники для меня оказалась новой и, чтоб сильно не углубляться в дебри цифро-аналогового преобразования (как выяснилось потом, углубиться все-таки пришлось), решил сначала поискать в сети готовые самодельные конструкции ЦАП.

Прежде всего, искал конструкции с применением имеющегося у меня чипа. Как выяснилось, данная тема активно развивается на разных форумах о качественном звуке (в частности – Вегалаб). Просмотрев несколько схем, отчаялся – так как, мне оказалось проблематично на территории Украины приобрести  необходимые комплектующие. Но, как это часто бывает, чисто случайно наткнулся на один забугорный ресурс [1], где оказалось много конструкций ЦАП. Из описанных там отдельных модулей удалось собрать единую схему ЦАП, к которой нашлись комплектующие в доступных мне Интернет-магазинах и базах (пришлось заказывать из нескольких). Об этой конструкции и хочу рассказать.

Большинство современной аудио-аппаратуры имеет  выход для передачи цифрового аудио-потока, именуемый S/PDIF. Также цифровой выход может присутствовать в звуковых картах для ПК и материнских платах. Есть он и в старых моделях компьютерных CD-ROM (с кнопками Плей/пауза, стоп, в некоторых моделях еще и с переключением треков).

Данный стандарт был разработан компаниями SONY и PHILIPS и расшифровывается как

Sony/PhilipsDigital Interface. Является совокупностью спецификаций протокола низкого уровня и аппаратной реализации, описывающих передачу цифрового звука между различными компонентами аудиоаппаратуры. Цифровой сигнал может передаваться по коаксиальному 75-омному кабелю (выход обозначается COAX) или по оптоволоконному кабелю (выход обозначается TOSLINK или OPTICAL) (рис.1). Оптический выход обычно закрыт заглушкой.

Рис.1

Формат S/PDIF подразумевает передачу цифрових аудио сигналов от одного устройства к другому без процедуры преобразования в аналоговый сигнал, что позволяет избежать ухудшения качества звука.

Схема.

Предварительно нарисовал блок-схему ЦАП (рис. 2):

Рис. 2 блок-схема ЦАП

S/PDIF to I2S receiver – это приемник/преобразователь цифрового аудио-потока из S/PDIF в двунаправленную асинхронную шину с последовательной передачей данныхI2S (Inter-IC Sound or Integrated Interchip Sound), может иметь в своем составе несколько цифровых входов, которые коммутируются программно или хардварно, цифровой фильтр, подавление джиттера, и еще много чего полезного.
Данные из шины поступают, собственно в сам ЦАП (DAC), где и преобразуются в аудио-сигнал.  Выход ЦАП – дифференциальный, токовый.  Далее сигналы левого и правого каналов поступают в преобразователь ток/напряжение (I/U+ single-endedout) и после него – на выход устройства, которое имеет несимметричный заземленный выход. После него стерео-сигнал можно подавать на предварительный усилитель или усилитель мощности. Следует заметить, что усилитель мощности и акустика должны быть если не HI-END качества, то близкого к нему. Каждое из устройств этой блок-схемы имеет свой собственный высококачественный источник питания (особенно это касается аналоговой части). Это нужно для исключения взаимного проникновения помех, которые могут возникать при работе отдельных модулей устройства.

 Согласно блок-схеме, в программном комплексе KiСad была нарисована принципиальная схема ЦАП(рис.з). Устройство имеет два цифровых входа: коаксиальный и оптический. Из коаксиального входа S/PDIFINPUTцифровой аудио-поток поступает через развязывающий трансформатор Т1 и конденсатор С47 на вход RXP0 (вывод 4) микросхемы декодера U9 CS8416, из оптического – через микросхему опто-приемника U10 и конденсатор С46 на вход RXP1(вывод 3) микросхемы U9. Таким образом имеем возможность подключить два источника цифрового аудио-сигнала. Входы  RXP2 и RXP3 не используются и заземлены на корпус с помощью джамперов JP11 и JP12 (если вдруг входов окажется мало, то к ним аналогичным образом можно подключить еще два источника цифрового аудио-сигнала через развязывающий трансформатор или опто-приемник). Выбор цифрового входа осуществляется с помощью джамперов JP5 и JP6 (см. таблицу 1 ниже. В принципе, это не есть гуд, так как если устройство будет упаковано в корпус, то возникнут определенные неудобства с переключением входов. В таком случае или выводить джамперы на заднюю стенку, или пользоватся только одним входом. Пока оставил как есть).

Микросхема U9 CS8416 имеет последовательный цифровой выход аудио и широкие возможности управления как программно (по шине I2C) так и аппаратно, с помощью джамперов, подключенных к определенным ножкам микросхемы.     


Рис.3 Принципиальная схема ЦАП

В данном случае реализован аппаратный метод управления. Для этого 26 ножка SDOUT микросхемы подключена через резистор R38 на корпус. В этом режиме функции чипа ограничены, но зато не требуется подключения внешнего управляющего контроллера. Микросхема IC2 - это супервизор питания для микросхемы декодера. С выхода микросхемы преобразованный цифровой аудио-поток через резисторы R27-R30 поступает в шину и, далее, в микросхему ЦАП ІС1, при этом имеется возможность выбрать джамперами JP8 и JP10 один из четырех форматов: 24-bit I2S, 24-bit right-justified, 24-bit, left-justified, Direct AES3. Джамперы JP1-JP4 служат для конфигурирования микросхемы ЦАП. С выхода ЦАП сигналы левого и правого каналов через преобразователи ток/напряжение на резисторах R7-R10 приходят на входы малошумящего операционного усилителя TL072 (U5)и далее, через токоограничивающие резисторы R19, R20 – на аудио-выход ЦАП.

Схема питается от блока питания, показанного на рис.4

                                     Рис.4 Блок питания ЦАП

 

Блок питания построен с применением маломощных стабилизаторов с малым падением напряжения серии LE00 от ST.   Стабилизаторы U6, U7, U8 питают микросхему декодера, U1, U2 – микросхему ЦАП, U3, U4 – операционный усилитель.

Этот ЦАП был собран исключительно ради эксперимента и для того, чтоб услышать как оно звучит (о прослушивании и впечатлениях ниже). Один мой коллега, услышав звук, издаваемый этим устройством, загорелся желанием собрать себе такой же, но чипа PCM1794 так и не удалось найти в продаже – только под заказ, и только с бешеными накрутками (в одном интернет-магазине цена под заказ была в районе  80$). Но не беда – в свободной продаже нашелся чип WM8740 от Wolfson – это также 24-битный ЦАП с частотой дискретизации до 192кГц, и почти на порядок дешевле. Эта микросхема успешно состыковалась с входной частью предыдущей схемы, в итоге имеем еще одну схему ЦАП:

Сборка и настройка

Оба ЦАП выполнены на печатных платах из двухстороннего стеклотекстолита – на одной стороне дорожки, на второй оставляем слой фольги в качестве экрана и соединяем его с общим проводом.


(Здесь на рисунках ПП видны артефакты преобразования – это результат вытягивания рисунка ПП из KiCad. В самом проекте KiCad файлы ПП нормальные)

Монтаж выполняем в такой последовательности: сначала собираем источники питания – впаиваем все диодные мосты, фильтрующие конденсаторы, стабилизаторы. Вместо стабилизаторов серии LE00 можно использовать стабилизаторы серий L78Lxx, UA78Lxx. Затем подключаем сетевой трансформатор. Трансформатор используется тороидальный мощностью 6 -10 Вт с напряжениями на вторичных обмотках 9В и 12Вх2 (Я когда заказывал эти трансформаторы – подходящего по мощности и напряжениям в наличии не оказалось. Пришлось заказывать два меньшей мощности и перематывать вторички на нужное напряжение. Это, кстати самая дорогостояща деталь в этой конструкции).

 

Далее включаем в сеть и проверяем напряжения на стабилизаторах согласно схеме. Если нет спецэффектов и все напряжения в норме, двигаемся дальше (спецэффекты могут быть, если неправильно впаять 79L12 – у них расположение выводов отличается от 78хх).

Собираем входную часть – впаиваем микросхему декодера CS8416 с обвязкой, входные цепи – входной трансформатор, оптический приемник с соответствующими элементами. Тут нужно сказать несколько слов о трансформаторе и оптическом приемнике.  Погуглив примененные в (1) эти изделия, понял что приобрести их не удастся. Только под заказ и только по зверским ценам. Будем применять то, что удалось найти. Входной трансформатор был выдран из какой-то ВЧ платы made in USSR. Параметры его не определялись – был впаян как есть. Ориентировочно – это ферритовое кольцо типоразмера 10х6х6, скорее всего из ВЧ феррита. На нем намотаны две обмотки проводом 0,1мм в шелковой изоляции в количестве 15 – 20 витков каждая. Оптический приемник ищется в Интернет-магазинах по кодовому названию GQ-04 и стоит в районе 2$. Если вы попытаетесь найти какой-либо даташит на это произведение китайской промышленности, и даже если вам это удастся – не верьте! Во всем, что мне удалось найти неправильно указано расположение и цоколевка выводов, причем во всех по разному.

Методом великого Научного Тыка было определено правильное подключение, - оно нарисовано во второй схеме ЦАП.       

Согласно таблице конфигурируем перемычками микросхему декодера:

Цифровые входы

RXSEL1

RXSEL0

Вход

0

0

RXP0 – электрический

0

1

RXP1 – оптический

1

0

RXP2 – дополнительный

1

1

RXP3 – дополнительный

Формат выходных данных

SFSEL1

SFSEL1

Формат

0

0

24-bit, left-justified

0

1

24-bit, I2S *

1

0

24-bit, right-justified

1

1

Direct AES3

System clock RMCK (SCK)

RMCK

Частота

0

256*fs

1

128*fs

Phase Detector Update Rate selection

PDUR

PDUR

0

Normal

1

Higher

Внимательно смотрим под линзой нет ли замыканий между контактами микросхемы, тщательно отмываем остатки флюса в районе ее установки. Затем подключаем нашу наполовину собранную плату к какому-либо источнику S/PDIF. У меня таким оказался китайский DVD-плеер. Можно подключать сразу два входа одновременно, электрический и оптический – они переключаются перемычками RXSEL1, RXSEL0. Подаем питания на плату. Если все правильно сделано должен гореть светодиод Power, а  Error должен потухнуть. Если горит Error, то ищем плохой контакт в соединительном кабеле (входы очень чувствительны  и при любом некачественном/плохом контакте получим Error), или еще раз внимательно смотрим таблицу. Также можно получить Error, если неправильно выставлена частота перемычкой RMCK. Можно потыкать осциллографом в некоторые точки:

Вот так выглядит  S/PDIF после трансформатора:

А такую картину можно наблюдать на выходной шине:

Заключительным этапом сборки является установка на плату микросхемы ЦАП и операционного усилителя с соответствующей обвязкой. РСМ1794 из первой схемы также требует конфигурации согласно таблице:

Пин, джампер

Аудио формат

MONO

CHSL

FMT1

FMT0

Формат

Стерео/моно

0

0

0

0

I2S

стерео

0

0

0

1

Left-justified

стерео

0

0

1

0

Right-justified 16bit

стерео

0

0

1

1

Right-justified 24bit

стерео

0

1

0

0

I2S /Slow

стерео

0

1

0

1

Left-justified /Slow

стерео

0

1

1

0

Right-justified 16bit/Slow

стерео

0

1

1

1

Digital filter bypass

моно

1

0

0

0

I2S

моно, левый

1

0

0

1

Left-justified

моно, левый

1

0

1

0

Right-justified 16bit

моно, левый

1

0

1

1

Right-justified 24bit

моно, левый

1

1

0

0

I2S

моно, правый

1

1

0

1

Left-justified

моно, правый

1

1

1

0

Right-justified 16bit

моно, правый

1

1

1

1

Right-justified 24bit

моно, правый

 

Как видим из таблицы, данная микросхема имеет широчайшие возможности для построения ЦАП различных конфигураций. Здесь важно установить формат данных такой же как и в микросхеме декодера.

О резисторах R7 – R16. Когда плата уже была собрана и вовсю тестировалась, прочитал в (1) о их качестве и точности:  «They should be high quality carbon resistors». Нее, мы о таких и слыхом  не слыхивали. Впаял обычные выводные миниатюрные. Их нужно попарно подбирать с одинаковыми номиналами, однако этого делать тоже не стал. Электролитические конденсаторы, кроме тех, что в фильтре блока питания – танталовые SMD, остальные керамические. 

Все, теперь можно подключать к выходу какой-либо усилитель и что-то слушать.

Несколько фото платы:     

Далее нужно было упаковать все это в какой-либо корпус. После недолгих раздумий, выбор пал на валявшийся без дела дохлый DVD-проигрыватель китайского происхождения. Из него было удалено все, оставлен только сетевой кабель и выключатель питания. На задней стенке корпуса имеем уже готовые отверстия для всех необходимых входных и выходных разъемов. С передней панели удалена наклейка с надписями. Сама панель и задняя стенка корпуса обтянута с помощью утюга декоративной самоклеящейся фактурной пленкой «под кожу».


Так, как органов управления никаких нет, на передней панели будут только два светодиода: «Power» - зеленого цвета свечения и «Error» - красного цвета. А чтоб панель не выглядела скучно добавил кое-какие надписи и подсветку сзади. Для этого распечатал на прозрачной пленке шаблон с надписями. В качестве подсветки – куски светодиодной ленты белого цвета свечения, другой под руками не оказалось. Но белый цвет не понравился, решил поэкспериментировать и напечатать светофильтр. Для этого, опять же, на прозрачной пленке на струйном принтере был напечатан прямоугольник чистого синего цвета. Но плотность оказалась недостаточной. Тогда пропустил еще 2 раза – как раз в самый раз. На фото компоненты передней панели:

Подсветка смонтирована на куске стеклотекстолита: с одной стороны приклеиваем светодиодные ленты, с другой – монтируем обычный стабилизатор на 7812 для ее питания. Стабилизатор подключается к отдельной обмотке трансформатора питания.

Порядок сборки передней панели такой: с задней стороны панели прикручивается на стойках на некотором удалении (1,5 см) плата с подсветкой, с передней стороны сначала устанавливаем кусок белой офисной бумаги в размер, для рассеивания света от светодиодов, затем светофильтр, шаблон с надписями и прижимаем все это также вырезанным по месту куском оргстекла толщиной 1,5 – 2 мм. с помощью тоненьких болтиков (М2, М2,5). Для пущей важности, и чтоб головки винтов не портили вид, заклеиваем оргстекло зеркальной пленкой, которой обычно любители лютого автотюнинга заклеивают стекла в своих пепелацах.

Вот как это выглядит в выключенном состоянии:

А так во включенном:

И еще несколько фото (все фото кликабельны):





О прослушивании

В качестве источника сигнала использовался DVD - проигрыватель Pioneer DVD9000 (хотя его внутренности заставляют усомнится в «Пионеристости»). Его фишка в том, что он имеет встроенный 10-ти полосный эквалайзер. В качестве усилителя сначала подключил 2.1 акустику  4U – 30Вт саб. + 15Вт сателлиты.

Если честно, то в течении часа просто сидел и слушал, причем все подряд – от классики до откровенной попсы, а Nightwish вообще порвал. Сразу вспомнился звук от вертушки Вега – 006 Hi-fi, на которой отец вертел Boney-M и Песняров. Хорошо знакомые композиции зазвучали совершенно по-новому, чувствуется колоссальный подъем высоких и средних частот и эффект присутствия – как будто прямо на живом концерте. Лучше всего звучат простые оригинальные CD-диски в формате cda, чуть хуже - mp3 (хотя mp3 бывает разное – если правильно закодировано, то разницы почти не чувствуется). Затем прослушивание переместилось к коллеге, который аудио-фил от мозга до костей и цифровые источники звука для него не существуют – только пластинки и катушки, а усилитель – только ламповый. Подключили ЦАП к самодельному ламповому усилителю, акустика также самодельная, шарообразная, источник сигнала все тот же DVD-плеер. Удивлению коллеги не было предела – как же так, разве может цифра звучать так же, как и пластинка??? Он все слушал, сравнивал звук с вертушки, затем с катушечного магнитофона, затем с ЦАП-а, потом в обратном порядке – это дело затянулось далеко за полночь. Особенно удивился, когда воткнули в DVD оригинальный диск Pink Floyd, привезенный кем-то когда-то из Англии, и от басов начала сыпаться пыль с ковров.  В итоге вердикт аудио-фила таков (он все-таки не изменил своим принципам): 1 место – пластинка, 2-е – катушка, 3-е – ЦАП, все остальные источники цифрового звука забракованы. Ну а мои, не аудиофильские, но любящие качественный звук, уши разницы практически не чувствуют.

Затем пришла очередь вводить, так сказать, сей девайс в эксплуатацию. Использовать DVD в качестве источника звука экономически не выгодно: никаких денег не хватит постоянно покупать оригинальные диски или болванки для нарезания музыки (к слову, даже нарезанная с оригинального диска копия звучит хуже, чем оригинал). Поэтому было решено подключить ЦАП к ПК. Сейчас можно качать из интернетов огромное количество качественной музыки в lossless формате. До этого в моем ПК стояла звуковая карта Creative SB Audigy 7.1SE, и качество звука, издаваемого из нее, меня вполне устраивало (хотя на малых громкостях прослушивались шумы от винчестеров и куллеров), пока не услышал звук из ЦАП. Попытка подключить ЦАП к цифровому выходу этой карты завершилась неудачей. Как выяснилось, Creative подмешивает к чистому S/PDIF какую-то «отсебятину» (хорошо просматривается осциллографом) и расшифровать этот поток могут только ЦАП фирмы Creative.  Тут же была извлечена из закоулков на свет божий старая сетевая карта (собственно от нее понадобились только планка и разъем) и превращена в S/PDIF-планку:

Разъем нужно подключить экранированным проводом к контактам S/PDIF на материнской плате. Некоторые модели материнок могут иметь уже готовый такой разъем. В звуковом драйвере нужно найти цифровой выход и включить его. Все, теперь можно подключать ЦАП к ПК и наслаждаться качественным звуком. Из  плееров лучше всего воспроизводит Foobar2000, затем AIMP3 и неожиданно удивил качеством воспроизведения стандартный проигрыватель Windows.

На этом все.

И еще раз поздравляю РадиоКот с 7-м ДНЕМ РОЖДЕНИЯ!

Ресурсы:

 

  1. 1.      https://pavouk.org
  2. 2.      Качественный звук сегодня – это просто, Ю.Ф. Авраменко, «МК- Пресс», Киев, 2007г.

решаем в «железе» недоработку в Windows 10 / Своими руками (DIY) / iXBT Live

Небольшая история об том, как обычному, но пытливому пользователю в моем лице, за свой счёт пришлось устранять косяки таких гигантов как Microsoft, Realtek & Adobe.

Специальное примечание для «Аудиофилов», «Профессионалов» и так далее. Сей артикль я писал с прицелом на рядового пользователя, который ни разу ни аудиофил и не электроинженер, так что далее по тексту будут некоторые упрощения и допущения. Я в курсе что вы знаете и можете всё, и попрошу вас, ваши сакральные знания по подбору цвета проводов, ориентации чипов в пространстве и времени запекания дисков в микроволновке — в данном случае придержать при себе, и не вводить любителей в заблуждение в комментариях.

Какая проблема решается в этом обзоре? Говоря кратко, повышается комфорт одновременного использования акустической системы и наушников на ПК. Не требуется выбор другого устройства в работающей программе, не надо переключать штекера и крутить общий регулятор громкости. Готовые решения, которые обеспечивают аналогичный комфорт и качество, стоят от $100 и выше, а у меня всё вместе вышло менее $30.

У меня в домашнем ПК, используется материнская плата Asrock Z68 Pro 3, с простым, «копеечным» интегрированным звуком от Realtek. Так как этот компьютер рабочий, то мне большего и не нужно — для прослушивания музыки предпочитаю использовать отдельные, независимые аппаратные решения. Пока на рынке господствовала Windows 7, всё было в порядке — звук игрался как надо, и особенных проблем не возникало, кроме JackSense (об этом — далее). Но как только Windows 10 стала массовой, появилась новая проблема — Интегрированная звуковая карта, а точнее её выходы, в системе стали видны как два независимых устройства. Т.е. выход на наушники — это отдельное устройство, а выход на колонки — отдельное. Разве это может быть проблемой? — возразите вы, и будете не правы. Опишу типичный сценарии использования. Монтирую я видео в программе Adobe Premiere, звук идёт через колонки. Подключаю наушники к передней панели на ПК, чтоб не беспокоить окружающих, а звук всё идёт через колонки! Так как звуковых карт сейчас у меня две, чтоб звук пошёл через наушники, надо зайти в настройки Adobe Premiere и указать другую звуковую карту. И так каждый раз, переключаясь между устройствами. Конечно же, можно подключать наушники к разъему на колонках, но для этого надо тянуть шнур через весь стол, он будет мешаться под руками, и каждый раз втыкать-вытаскивать штекер из разъема — зачем? Пресловутый JackSense тоже не фонтан — это не отключаемая на аппаратном уровне фича, когда система автоматически определяет что воткнуто сейчас в какой разъем на звуковой карте. Определение то работает правильно, но оно включается программно, и пока система не загрузится, из колонок слышен фон и жужжание. Т.е. включение компьютера на слух слышится приблизительно так «жжжжжффффххххххжжжфффчччххххх… ЧПОК(это когда включилось авто определение) — тишина». И с «жжжж» дело стало совсем плохо, когда после апгрейда монитора на 4К, пришлось докупать и дискретную видеокарту (RX550) – теперь «жжжж» и писки стали слышны во время прокрутки страниц в браузере и при других обращениях с графикой (и я сразу вспомнил нетрадиционный секс под названием «Запускаем i740 на VIA691P через wcpredit» 😀 (Блок питания у меня хороший, Thermaltake, 800W, Дело не в нём). Так что выход был один — менять звуковую карту. Покурил я форумы и погуглил по Интернетам — Везде такая бодяга — простого решения за разумные (менее $100) деньги нет (Готовых недорогих ЦАП-ов с регулятором громкости и выходом на наушники полно, но этот регулятор также меняет уровень на линейном выходе), по этой причине, решил что лучше уж я соберу простой ЦАП за копейки, чем переплачивать за всякие EAX, DSD, 3D и прочие фичи дорогих ЦАПов, которые мне не нужны. В итоге, родилась такая, вполне недорогая и рабочая конструкция, повторить которую сможет практически любой человек, который знает, за какую сторону надо брать паяльник рукой. В общем — поехали!

Задача:

Собрать внешний ЦАП, который не будет получать гальванических наводок от компьютера и иметь отдельный, регулируемый выход на наушники. Вот блок схема того, как всё это будет взаимодействовать.

Использованные компоненты:

1. Готовая плата ЦАП на основе CS8416/CS4398. 

2. Готовая плата усилителя для наушников — в зависимости от вариантов, может стоить от $3 до бесконечности. Я остановился на самом дешёвом варианте. (собрал сам)

3. Трансформатор, с двумя выходными обмотками, на напряжение 9-12 вольт, с током минимум 200мА.

4. Корпус для размещения всего вышеперечисленного (желательно — металлический)

5. Паяльник, монтажные провода, припой, канифоль, кабель Toslink и прочая расходка.

Прежде чем углубимся в процесс сборки, сделаю небольшие примечания по поводу используемых компонентов, расскажу об альтернативах, приведу фото c ценами и небольшие практические замечания.

 Примечание: Цены далее указаны, как усреднённые по Aliexpress/ebay. На таобао они в 3-4 раза ниже. Все детали я брал на таобао.

ЦАП

Не обязательно брать точно такой, и на точно таком чипе как у меня. Есть модели как подороже, так и подешевле. Главное тут — чтоб в наличии были входы и выходы нужного вам форм фактора. Также стоит отказаться от совсем бюджетных вариантов, где выходной ОУ впаян в плату — там обычно ОУ ставят копеечного качества, и шумы могут стать серьезной проблемой. Так что берите тот вариант, где выходной операционный усилитель в «кроватке» и его можно заменить. У меня стоял обычный NE5532, А я поставил оригинальный NE5532AN (С нормированным уровнем шума). На практике это дало одно — если выкрутить регулятор громкости на колонках (Genius SP-HF2000X) на максимум, то шумов слышно меньше, но в реальности никакой необходимости в такой громкости нет. Также нет смысла гнаться за какими-то сверх характеристиками. Поверьте мне, как человеку, который лет 10 проработал звукорежиссёром — реальной разницы, в большинстве случаев, вы не услышите, всё это — самовнушение.

 

Это ЦАП который я использую. Работает вполне прилично. Из «недостатков» — нет поддержки частоты семплирования в 192кгц, хотя она и заявлена. Причина — использованы не заявленные, а другие чипы, перемаркированые (Проглядывает оригинальная маркировка, т.е. исходный чип тоже Cirrus Logic, но другая модель).

Учитывая факт, что даже в лучшем возрасте, человек не слышит ничего выше 20кГц, отсутствие поддержки 192кгц — мне вообще не кажется проблемой. Для любителей замены конденсаторов — в цепи аудио включены только те два, которые с краю, возле разъема для «тюльпанов». Все остальные используются только по питанию, и на звук не влияют. Цена: $10-$15

«ЦАП-Коробочка». Бюджетный вариант, я начал именно с него, но быстро же и отказался. Причина — мощный белый шум на выходе, пока ПК не загрузится, потом всё в порядке. Думал что это несовместимость с моим ПК, подключил к телевизору Samsung по Toslink – то же самое. Но справедливости ради, с телевизором LG такого не было, так что вполне возможен вариант, что с вашим ПК он будет работать нормально. Но в любом случае, плохая разводка питания, и копеечный буфер на выходе, в результате дают заметный фон и шумы. Цена: $3-5

Этот ЦАП — «Лайт» версия «коробочки». Чипсет тот же, проблемы те же.  Цена: $2-4

ЦАПы на основе ES9038 и других, более продвинутых решениях. Ставить стоит только в том случае, если вы хотите использовать ПК как источник высококачественного аудио. К некоторым модулям подключается экран, к некоторым — внешний пульт управления и так далее. На мой слух и взгляд, по качеству звука никакой разницы с более дешёвым аналогом не даёт, так что покупать такой я считаю излишеством. Поддельные и перемаркированые чипы тут тоже встречаются сплошь и рядом, а учитывая цену, я считаю что «выкинуть» 10 баксов таки проще, чем «выкинуть» 30 🙂 Цена: от $30 и выше.

 

Усилитель для наушников

 

Наши Китайские друзья предлагают широкий спектр усилителей для наушников, как в виде готовых решении, так и в виде комплектов для сборки. Я протестировал несколько разных вариантов, и в итоге остановился на варианте собственной «разработки». Причина — нехватка места в выбранном корпусе.

Так называемый «47 amp». Вариантов у него великое множество, бывают как с однополярным, так и с двухполярным питанием, разным расположением входов и выходов и так далее. Но принцип работы во всех один и тот же, обычные сдвоенные ОУ, типа NE5532, включённые параллельно, для увеличения нагрузочной способности. В принципе работает, но с резисторами по умолчанию в цепи обратной связи, имеют слишком большой коэффициент усиления, что даёт много шумов на выходе. Также я заметил достаточно сильный (порядка 45С) нагрев микросхем, даже без подключённых наушников. Возможно, имело место самовозбуждение, я не проверял. Плюсы данного усилителя в том, что у него посадочные места, как у ЦАП-а, который я применил, так что их легко можно совместить в конструкцию типа «этажерки». Основной минус — отсутствие собственного источника питания (выпрямитель+стабилизатор), хотя я подключил его к выходу стабилизатора ЦАП-а, проблем в работе не возникало — я даже хотел его ставить в корпус, но в этом случае в корпус не влезал трансформатор. Цена: $5-8

Так называемый «British Solo» усилитель для наушников. Тот же NE5532, но выход усилен комплементарной парой транзисторов, что позволяет «раскачать» и высокоомные наушники. Имеет 6.35мм разъем для наушников, свой выпрямитель и стабилизатор питания. По звуку мне он понравился больше, чем «47 amp».Цена $12-15

Усилитель на основе микросхемы TPA61020A2. Предпочитаемое решение из всего вышеперечисленного, так как и усиление, и токи покоя и прочие тонкости, выставлены внутри микросхемы прямо на заводе, и шансов у Китайских сборщиков что-то напортачить — меньше. Эстеты могут поменять конденсаторы на WIMA, а резисторы на малошумящие. Реально это ничего не даст, но потешить своё эго позволит 🙂 Посадочные отверстия у него чуть поближе, чем у обозреваемого ЦАП-а, но если их рассверлить сверлом на 4мм, то этажерку вполне можно собрать, сэкономив при этом место в корпусе.  Цена $8-$10

Мой «самосбор». В качестве усилителя используется микросхема LM4808 (Используется в дорогих наушниках, например Audio-Technica ANC7B). Свой вариант пришлось «разрабатывать» по причине нехватки места в корпусе. Себестоимость, учитывая цену печатной платы и аудиофильских конденсаторов типа Nichicon FW, Elna Silmic – получилась в пределах $10. Если есть желающие повторить, файлы платы в формате Sprint Layout/Gerber/DRL могу прислать бесплатно, пишите в комментариях куда слать.

Трансформатор

 

Требования к трансформатору следующие. Он должен иметь входное напряжение, подходящее к вашей сети (в моем случае — 230 вольт), и иметь две выходные обмотки, или одну с отводом от центра, обеспечивающие 2х9-12 вольт на выходе, при токе, желательно, не менее 200мА. Выбор трансформаторов огромен, но не все идеально подходят в качестве источника питания для ЦАП-а, так как могут жужжать, и иметь большое поле рассеяния, что даст наводки на звук. По внешнему исполнению, трансформаторы можно поделить на два типа — «обычные» и «залитые». Вторые отличаются от первых тем, что весь трансформатор залит компаундом, что улучшает электрическую и механическую прочность, убирает практически в  «0» гудение и вибрации.  В свою очередь, по конструктиву трансформаторы тоже можно поделить на два типа — с Ш образным сердечником, и с тороидальным (или как вариант — с разрезным ленточным) сердечником. Первый тип дешевле, но второй предпочтительней, так как у него меньше поле рассеяния (и соответственно, наводок меньше), и при той же мощности, габариты и вес у тороидальных и ленточных — меньше. Для наглядности, приведу фотографии каждого типа, для простоты опознания. Скажу сразу — для конкретного применения, исходя из необходимой мощности, тип трансформатора решающего значения не имеет — любой будет работать вполне прилично. Единственное, удалите трансформатор хотя бы на 10-15см от плат ЦАПа и усилителя, если он будет Ш типа.

Обычный, Ш образный, не «залитый» трансформатор, с ушками для крепления в корпус. Самый недорогой из доступных в продаже. Для применения в усилителях применим только в тех случаях, когда есть возможность удалить трансформатор хотя бы на 10см от основной платы, для исключения наводок.  Цена $3-5Такой же трансформатор, но для впаивания в печатную плату. Ограничения к применению те же, что и у вышеуказанного. 

Цена $3-5

«Залитый» Ш образный трансформатор, с ушками для монтажа в корпус. В отличии от обычного, не жужжит, ограничения по расстоянию, те же, что у и обычного. Цена $10-15

Такой же, «залитый», но без ушек, для установки в печатную плату. Цена $5-10«Залитый» тороидальный трансформатор. Оптимальный (и самый дорогой) вариант для самодельного ЦАП-а. Как в плане наводок, так и в плане шумов и занимаемого объема. Цена $10-20Обычный тороидальный трансформатор. Тоже неплохо подходит для самодельного ЦАПа, только устанавливайте его через резиновые прокладки, чтоб не было шумов. Цена $5-10Обычный разрезной, ленточный трансформатор, с круглым (в сечении) сердечником. Существует мнение, что такой особенно подходит для питания аудиофильской аппаратуры. На чем основано такое мнение — мне непонятно, и законы физики тоже молчат. Я лично наблюдал трансформаторы точно такого конструктива в совершенно разных, не аудиофильских устройствах, типа хлебопечек, сушильных шкафов и центрифуг. Цена $15-20Тоже обычный разрезной, ленточный трансформатор, но залитого типа. Именно эту модель (Myrra 45026) использовал я в своей конструкции. Цена $10-15

Корпус

В качестве корпуса можно использовать любую подходящую коробочку. Тут решающими становятся уже вопросы эстетики и цены — работать будет и в коробке из под стирального порошка, но если хотите получить приличный вид, то придётся потратится на корпус. Я рекомендую металлический корпус, который оптимален как в плане надёжности, так и защиты от возможных внешних наводок. Лично я использовал вот такой корпус, который купил на таобао пару лет назад, и всё не находил ему применения. Внешние размеры коробочки 127 х 76 х 46мм, и на таобао она стоит порядка $3. На али, конечно же, будет дороже.

Расходные материалы

Тут мне что-то сложно советовать, я ведь не знаю что есть у вас, а чего нет. Так что читайте процесс сборки дальше, и смотрите сами, что у вас уже есть из мною использованного, а чего надо будет докупить.

 

Процесс сборки

 

Начинаем с подбора размещения компонентов в корпусе — логично, что плата с ЦАП будет в задней части корпуса, а плата с усилителем для наушников — в передней. Изначально, я так и планировал всё сделать, рассверлил отверстия в корпусе и уже рисовал панели, чтоб вырезать их на ЧПУ Фрезере, но мне не нравился факт, что трансформатор питания в корпус при таком расположении не влезает, приходится для него городить отдельную коробочку, а основной корпус будет практически пустым. И хотя коробочку для трансформатора подобрал вполне симпатичную, пытливый ум всё не давал мне покоя 🙂 Основная проблема была в усилителе — даже если поставить его «этажеркой, над ЦАП-ом, то регулятор регулировки громкости надо выносить на переднюю панель, а это дополнительные провода и наводки. Была идея удлинить ручку потенциометра, но мешал трансформатор, или надо было приподнимать плату с усилителем, что в итоге сдвигало потенциометр на край корпуса, что в свою очередь, создавало бы проблемы с эргономикой. Во общем, если усилитель не влезает в корпус, то мы делаем новый усилитель. Заглянув в список имеющихся в наличии деталей, остановил свой выбор на LM4808 – Это специализированный усилитель для наушников, в своё время сгорел у меня в наушниках Audio-Technica ANC7B, так что купил тогда сразу 3 штуки на замену, и вот оно, пригодилось. Конечно же, китайцы предлагают к продаже и миниатюрные модули усилителей для наушников, скажем, на той же TDA1308. Но когда оно приедет, и каким будет качество? По этой причине, решил собрать на чипе который я уже слушал, и звук которого мне нравится. Развёл плату буквально за 10 минут, заказал, получил, собрал, работает! Поставил в корпус рядом с трансформатором, думал что будут наводки, даже на форумах спрашивал, как экранировать трансформатор, но все мои опасения оказались напрасными — никаких наводок не зафиксировал. 

 

После того, как я определился с взаимным расположением компонентов, начался собственно сам процесс сборки. В днище корпуса просверлил отверстия, в которых нарезал резьбу М3, и вкрутил латунные проставки типа тех, что применяются при установке материнских плат. Для крепления трансформатора использовал два винта М2 со соответствующими шпильками, а крышку трансформатора, в месте непосредственного контакта, промазал термопастой — реально это не нужно, но такое увидел в каком-то измерительном комплексе от Motorola – вот и пусть у меня тоже будет 🙂

После установки компонентов (Плата ЦАП и трансформатор), сняв размеры, сделал чертёж с отверстиями для торцевых алюминиевых панелей. Вырезал их на станке с ЧПУ (Простенький станочек CNC 2020b, 80 долларов на таобао). С отверстием для приёмника TOSLINK вышла ошибочка — не учёл радиуса фрезы, так что пришлось дорабатывать напильником. Так как после всех обработок, алюминиевые накладки смотрелись не очень и красиво, то для передней панели, на лазерном резаке, из дымчатого оргстекла вырезал фальшпанель-накладку.

Наконец-то всё уже собрано и подключено к друг другу, можно включать. Обратите внимание — для питания усилителя наушников, +12 вольт (которые потом доводятся до 5 вольт стабилизатором на плате наушников), беру с 12 вольтового питания на самой плате ЦАПа, прямо с выхода микросхемы 78М12. Для защиты сетевого шнура от перетирания, насадил на него плотную термоусадку, и провёл через вентиляционные отверстия зигзагом — чтоб ненароком не вырвать. Ферритовое колечко на сетевом кабеле — больше дань моде, чем реальная необходимость, просто провод был длинным и резать его было лень, вот и „укоротил“ 🙂 На фото может показаться, что разъем для наушников и его провода прямо касаются трансформатора, но на самом деле это не так, трансформатор — в нижней части корпуса, а всё остальное — выше, расстояние между ними около 4см. Во общем, всё работает, можно уже закрывать корпус. Спереди, поставил красивые, „хромированные под титан“ винтики (термин не мой, это так китаец в описании написал). Ну а сзади поставил обычные, потайные.Всё уже собрано, момент перед тестовым „запуском“+12 вольт для усилителя берём с правой ножки этой микросхемы (маркировка 78М12). А если вашему усилителю нужно и -12 вольт, то их берём с правой ножки рядом расположенной микросхемы (маркировка 79М12).»Хромированные под титан" винты на передней панели.Вид с обратной стороны.«Парадный» вид :)ЦАП на «боевом посту» (Этот стол я собирал сам, лет 15 назад, и только сейчас, благодаря ЦАП-у, увидел, что полочку над системником, оказывается, я прикрутил с наклоном 🙂

 Итоги

Несмотря на «пиленные» микросхемы, качеством звука и комфортом использования я доволен. Если кто-то решит повторить и понадобятся рисунки платы и чертежи панелей — пишите, вышлю.

 

 

Случай, когда две ноги лучше, чем 4 🙂

 

Собираем качественный ЦАП уровня hi-end из недорогого набора

 

Главное в нашем деле - взять верный старт! Я не обязан заботиться о выстраивании линейки продуктов от дешёвого ширпотреба до самого что ни на есть high-end'а. Поэтому могу позволить себе сразу выбрать понравившийся чип цифро-аналогового преобразователя и строить дизайн вокруг него. Итак, за основу был взят "мистический ЦАП" как его называют в Сети. Я не буду делать из маленькой микросхемы большого секрета, но давайте всё же для начала сохраним интригу.

 

 

 

Построить хороший ЦАП для себя любимого я собирался ещё с прошлого столетия, но как-то всё руки не доходили и более приоритетные задачи брали верх. И вот тут-то мне на радость появился заказчик, с одной стороны способный оценить хороший звук, с другой же стороны - согласный мириться с некоторым уровнем "самодельщины" в законченном устройстве. Естественно я приложу все усилия, чтобы мои клиенты остались довольны своим выбором. Что теряют мои "pre-production" изделия по сравнению с серийными аппаратами раскрученных брендов - так это:

  1. часть монтажа выполнена паутинкой на "слепышах", а не на печати, что положительно отражается на качестве звука, но, увы, не будет доступно в серийных образцах;
  2. я не экономлю на мелочах типа сетевого фильтра или шунтирующих ёмкостей, в чём, кстати, не раз доводилось уличать всеми признанные авторитеты;
  3. "брэнд" мой ещё не слишком широко известен в узких кругах 🙂

 

На старт, внимание...

С чего начать? Правильно, лучше всего с готового устройства, пусть даже и простенького, но содержащего ключевые компоненты. В Китае за US$ 50 был приобретён неплохой в общем-то набор для самостоятельной сборки ЦАП. Как я уже упоминал, китайский экономический гений не отличается особыми техническими талантами, так что всё в том наборе было по-минимуму, в точности по datasheet'ам. Разве что питание создатели набора выстроили, как им казалось, прямо-таки очень качественное: навтыкали "КРЕНок" гирляндами. Зато к наборам прилагались весьма сообразные R-core трансформаторы.

На данном этапе не стояла задача как-то особо управлять цифровым приёмником или ЦАП'ом, поэтому жёстко зашитая минималистская цепочка S/PDIF->I2S->DAC меня вполне устроила.

Сознательно не стремился найти ЦАП с USB входом. Причина простая: компьютер фонит очень сильно и пускать весь этот мусор в аудио-аппарат нету никакого желания. Конечно, есть методы, но мне до сих пор так и не попалось ни одного ЦАП с грамотной развязкой USB входа (аппараты за 1К зелёных и выше, а так же изделия российских аудио-"левшей" не в счёт).

Считаю необходимым отметить, что несмотря на все мои придирки к схемотехнике и т.п., качество исполнения печатной платы просто отличное!

 

Берём контроль над ситуацией в свои руки

В документации на ЦАП в одном месте написано, что ножку аналогового питания надо зашунтировать электролитом в 10мкФ и керамикой 0.1мкФ. На схеме нога 18 именно так и зашунтирована.

Чуть дальше в том же документе сказано, что вход на ножке 17 желательно зашунтировать электролитом в 10мкФ и керамикой 0.1мкФ. Разработчик поступил в полном соответствии, исполнительный товарищ, просто молодец!

Ещё в одном месте документации сказано, что 17 ногу можно завести прямиком на аналоговое питание. Что и видим на схеме 🙂

 

Что самое забавное, не только в схеме, но и на печатной плате всё так и разведено: с двумя электролитами и двумя конденсаторами по 0.1мкФ, с коротышом прямо между 17 и 18 ногами чипа (дорожка к конденсаторам от 17 ноги уходит под корпус микросхемы):

Всё пришло именно таким вот грязненьким с завода. Как я это отмывал - отдельная история 🙂

Для особо любопытных: шаг ножек корпуса микросхемы - 0.65мм.

 

Сопротивление бесполезно!

У друга моего Вадича-Борисыча попалась мне как-то ВКонтакте шикарная картинка: "сопротивление бесполезно". Вот, навеяло, оно тут так же бесполезно, как дублированные шунтирующие конденсаторы на схемке выше, перерисовал "схему" специально для Вас:

Мне же необходимо было управлять тем, что происходит на 17-й ножке. Пришлось резать по живому. Хорошо ещё не под чипом завели перемычку - перспектива отпаивать одну ножку SSOP корпуса как-то не радует.

Посредственность - за борт

Какой цифро-аналоговый преобразователь обходится без операционных усилителей?

Правильно, только качественный ЦАП. Так что скромный фильтр на NE5532 я просто не стал напаивать. Может и стоило, чтобы было что послушать для сравнения и удостовериться, насколько неубедительно играют глубокие петлевые ООС... Но у меня уже есть CD-проигрыватель от маститого производителя, который очень старательно отыгрывает весьма посредственный звук ОУ, хоть и спрятанных за звучным названием HDAM и упаяных в экранчики. Да и других подобных "образцов" достаточно.

 

Учиться, учиться, и... думать!

Пожалуй на всех без исключения ЦАП от производителей из "поднебесной" наблюдаю одни и те же паровозы из "КРЕНок" (фото справа не моё, выловлено в Сети). Включая веером последовательные стабилизаторы напряжения разработчики, очевидно, пытаются добиться лучшей развязки по питанию и уменьшения проникновения помех из цифровой части в аналоговую. К сожалению, в массах отсутствует то, что я называю "токовым мышлением" в схемотехнике. На самом-то деле всё просто и... немножко грустно.

Посмотрите на какую-нибудь LM317 со стороны выхода. Наверняка найдёте 10мкФ электролит и ещё немного мелких емкостей. Теперь давайте прикинем постоянную времени в этой цепи: достаточно заглянуть в datasheet и убедиться, что выходное сопротивление "кренки" весьма невелико, чего и добивались разработчики интегрального стабилизатора. Точно считать, честно признаюсь, сейчас лень, но помехи с частотами скажем от 100КГц и ниже кренка "видит" прямо на своём выходе, сиречь управляющем электроде и, как её и спроектировали - передаёт эти пульсации "наверх по команде", старательно пытаясь удержать напряжение на своём выходе.

Колебания тока попадают на выход более высоковольтного стабилизатора. Следуя той же логике всё ещё достаточно высокочастотные изменения тока практически беспрепятственно гуляют по всей цепочке стабилизаторов. И свистят и шумят на всё окружение.

Единственное рациональное зерно в применении двух линейных стабилизаторов подряд я вижу лишь в том, что маленькие точные стабилизаторы обычно не переносят высоких входных напряжений, а наборы для само-сборки ЦАП'ов часто попадают в руки паяльщиков-такелажников, которые нередко даже не утруждаются заглянуть в доки на применённые компоненты. И наборы те по-прежнему должны работать...

Распространение достаточно высокочастотных помех легко предотвратить добавив в схему... обыкновенных резисторов. Простые RC фильтры по входу линейных стабилизаторов обеспечат прекрасную развязку ВЧ пульсаций в обе стороны, резко сократив "расстояние" по схеме, докуда доберутся броски тока (включая и "земляной" провод!)

Так что питание претерпело серьёзные изменения на плате. Увы, не обошлось без пары перерезанных дорожек и навесного монтажа.

Иногда маленький резистор много эффективней, нежели большой конденсатор:

 

Относимся с уважением к наследию предков

Вместо тупого моста ставим супер-быстрые диоды в выпрямитель, что ощутимо снижает "удары" тока в моменты запирания диодов. Этот приём достаточно популярен и вполне осмыслен, так что воспользуемся им и мы:

Кстати, именно непонимание того, как развязать линейные стабилизаторы по ВЧ и приводит дотошных разработчиков к тому, что на каждый блок схемы начинают ставить отдельный трансформатор. Другое весьма популярное, но тоже затратное решение проблемы последовательных стабилизаторов: использование связок источник тока - параллельный стабилизатор. В данном случае с развязкой всё в порядке, только вот мощности рассеивать приходится с немалым запасом.

 

Не будем требовать слишком много от "кита"

Для описания серии экспериментов с различными стабилизаторами нужна отдельная статья. Здесь лишь отмечу, что к чести разработчиков из Поднебесной, выбранный ими LDO стабилизатор lm1117, возможно, наилучший вариант из серийно выпускаемых и относительно доступных интегральных стабилизаторов. Всякие 78ХУ, LM317 и иже с ними просто отдыхают из-за несообразно большого выходного импеданса (мерял на 100КГц). Увы, в ту же корзину пошли и прецизионные LP2951. Чуть лучше ведёт себя TL431 в схеме шунтирующего стабилизатора, но там своя история: TL431 бывают очень разные, в зависимости от того, кто их делал. 1117 выигрывает с большим опережением. Увы, он же оказывается и самым шумным стабилизатором. Урчит, пищит и с нагрузкой и без.

Пришлось собирать стабилизатор самому, на дискретных компонентах. Всего из двух скромных транзисторов, следуя идеологии HotFET, удалось "выжать" всё то, что в интегральном исполнении требует десятков транзисторов и всё одно не дотягивает. Конечно, для обеспечения работы "сладкой парочки" потребовалось ещё несколько активных компонентов... но это опять уже совсем другая история.

Интересный результат макросъёмки: невооружённым глазом не заметил, что плата не до конца отмылась от флюса [картинка].

 

Полимеры правят балом

Последней доработкой, направленной на достижение наиболее верной передачи звука, стало "выглаживание" питания.

В критических местах были заменены обычные (пусть и неплохие ChemiCon) алюминиевые электролиты из набора - на твердотельные алюминиевые Sanyo OS-CON. Поскольку собирал два одинаковых набора в параллель, была возможность устроить "А/Б" тестирование. Разница на грани слышимости, но она есть! Без сигнала с обычными электролитами, на (очень) большом усилении, в наушниках присутствовало некое "шумовое пространство". Полимерные электролиты переносят нас в абсолют.

Sanyo OS-CON - фиолетовые бочонки без надпила на крышке.

 

Не хочешь думать головой - работай руками

Практически на всех платах и наборах ЦАП с применением цифрового приёмника CS8416 китайцы ставят тумблер, чтобы пользователь мог выбрать между оптическим и медным входом S/PDIF (фото справа - типичный пример, выловленный в Сети). Так вот: не нужен там переключатель, микросхема приёмника вполне может слушать два входа безо всякой помощи извне, будь то грубый тумблер или мудрый микроконтроллер.

Делюсь с Вами трюком, подсмотренным на демо-плате от самих Cristal Semiconductor. Достаточно подключить к примеру медный S/PDIF к RXN, а выход оптического TOSLINK приёмника - к RXP0.

Надеюсь, не надо объяснять, как такое работает? 😉

Даже в референтном дизайне фирмачи напахали, забыли-таки шунтирующий конденсатор в питании TORX 🙁

 

Экономия или безграмотность?

Очень полезно бывает почитать документацию производителей, особенно тех, что делают те самые микросхемки, на которые потом молются аудиофилы. Раскрываю самый секретный секрет: reference design board, evaluation board и тому подобные "пробнички" от производителей обычно содержат в себе примеры грамотного применения тех самых микросхем. Причём покупать все эти платы совсем не обязательно, да и ценники на такие "образцы" бывают самые разные: и 50, и 400, и за тысячу зелёных могут перевалить. Но, дорогие мои разработчики, документация на все эти платы выложена в открытом доступе! Ладно, хорош поучать.

Итак, чего недочитали китайцы, или на чём они сэкономили: скромные шунтирующие керамические конденсаторчики в 1000пФ в параллель к 10мкФ и 0.1мкФ. Казалось бы - зачем, ведь такими емкостями мы шунтируем частоты от десятков мегагерц и выше. Аудио-диапазон принято считать до 20кГц, ну до сотни кГц. Но цифровую-то часть в цифро-аналоговом преобразователе никто не отменял. Так вот именно помехи на десятках мегагерц беспрепятственно гуляют по недорогим самостройным ЦАП'ам, заставляя дрожать в страхе все PLL и создавая тем самым идеальные условия для возникновения наводящего ужас ДЖИТТЕРА.

 

Ещё один популярный способ сэкономить на спичках

Подавляющее большинство производителей как источников цифрового аудио-сигнала, так и цифро-аналоговых преобразователей экономят 30...50 центов на каждом устройстве. Расплачиваемся за это мы, пользователи. Подробности читать здесь.

 

Какой high-end без ламп?

Веселят меня полчища tube-DAC и tube-headphone-amplifier's в ценовом диапазоне от полутора сотен до сотен долларов, наводнившие рынок в последнее время. Видать нравится народу, как шипит и искажает лампочка при 15...24 вольт анодного. Впрочем, разбор всех болячек подобных ЦАП'ов и псевдо-ламповых усилителей для наушников - тема для отдельной статьи, да не одной.

(фото справа для примера, у меня такого лампоцапа нет)

Богатая тема. Я тут лишь по верхам пробежался, аналоговую часть вообще не затронул. А уж как интересно бывает развести правильно "землю" или организовать простое и при том удобное управление аппаратом. И чего стоят одни аттенюаторы - их ведь можно выбирать разного сопротивления, строить по разным топологиям, включать в разных частях тракта. Согласование источников с нагрузкой - очень, очень интересный, знаете ли, вопрос!... Но на сегодня пора мне уже закругляться.

 

BOM, или Bill of Materials

Конечно, пятьюдесятью долларами дело не ограничивается. Керамические конденсаторы из набора были заменены плёнкой. Диоды Шоттки, качественные электролиты, да много ещё чего пришлось добавить, не говоря уже о корпусе. Ну и, конечно, мой усилитель HotFET: всего 2 (два) каскада усиления от выхода ЦАП до наушников или выхода на усилитель. Ни много ни мало, а только в самом усилителе 32 транзистора насчитал в стерео варианте. Да транзисторы все - JFET'ы да depletion MOSFET'ы. Никак в полтинник зелёных не укладываюсь даже по комплектующим 🙂 Причём заметьте, это безо всякой аудиофильской эзотерики. Ну да на этот счёт у меня тоже есть своё мнение. Ведь есть же люди, считающие, что поставив "правильные" компоненты - любую схему можно заставить звучать. Если Вы, дорогой читатель, из их рядов - научите, я прислушаюсь, поспорю, отслушаю и расскажу всем о своих опытах прямо на этом сайте.

 

Так где же обещанная халява???

Друзья, эта статья - просто размышления, заметки на полях, была написана по горячим следам переделки китайскоЦАПа. Сам я больше в такую авантюру ни за что не ввяжусь: хоть и получилось неплохо, но обошлось слишком дорого по времени и по затраченным усилиям. И никому не советую. Когда разбирался с тем набором - яд просто сочился, что и отразилось в статье 🙂 Прошу прощения за слегка надменный стиль изложения, и ежели не оправдал ваши ожидания и не предложил раздачу почти бесплатных хайендных цапов населению 😉

Если же Вам было интересно - дайте знать, пожалуйста. Материала в закромах ещё много, а вот силы, мотивацию публиковать да оформлять всё это дают в основном отзывы, комментарии моих читателей.

Аналого-цифровое преобразование для начинающих / Хабр

В этой статье рассмотрены основные вопросы, касающиеся принципа действия АЦП различных типов. При этом некоторые важные теоретические выкладки, касающиеся математического описания аналого-цифрового преобразования остались за рамками статьи, но приведены ссылки, по которым заинтересованный читатель сможет найти более глубокое рассмотрение теоретических аспектов работы АЦП. Таким образом, статья касается в большей степени понимания общих принципов функционирования АЦП, чем теоретического анализа их работы.

"

Введение

В качестве отправной точки дадим определение аналого-цифровому преобразованию. Аналого-цифровое преобразование – это процесс преобразования входной физической величины в ее числовое представление. Аналого-цифровой преобразователь – устройство, выполняющее такое преобразование. Формально, входной величиной АЦП может быть любая физическая величина – напряжение, ток, сопротивление, емкость, частота следования импульсов, угол поворота вала и т.п. Однако, для определенности, в дальнейшем под АЦП мы будем понимать исключительно преобразователи напряжение-код.


Понятие аналого-цифрового преобразования тесно связано с понятием измерения. Под измерением понимается процесс сравнения измеряемой величины с некоторым эталоном, при аналого-цифровом преобразовании происходит сравнение входной величины с некоторой опорной величиной (как правило, с опорным напряжением). Таким образом, аналого-цифровое преобразование может рассматриваться как измерение значения входного сигнала, и к нему применимы все понятия метрологии, такие, как погрешности измерения.

Основные характеристики АЦП

АЦП имеет множество характеристик, из которых основными можно назвать частоту преобразования и разрядность. Частота преобразования обычно выражается в отсчетах в секунду (samples per second, SPS), разрядность – в битах. Современные АЦП могут иметь разрядность до 24 бит и скорость преобразования до единиц GSPS (конечно, не одновременно). Чем выше скорость и разрядность, тем труднее получить требуемые характеристики, тем дороже и сложнее преобразователь. Скорость преобразования и разрядность связаны друг с другом определенным образом, и мы можем повысить эффективную разрядность преобразования, пожертвовав скоростью.

Типы АЦП

Существует множество типов АЦП, однако в рамках данной статьи мы ограничимся рассмотрением только следующих типов:

  • АЦП параллельного преобразования (прямого преобразования, flash ADC)
  • АЦП последовательного приближения (SAR ADC)
  • дельта-сигма АЦП (АЦП с балансировкой заряда)

Существуют также и другие типы АЦП, в том числе конвейерные и комбинированные типы, состоящие из нескольких АЦП с (в общем случае) различной архитектурой. Однако приведенные выше архитектуры АЦП являются наиболее показательными в силу того, что каждая архитектура занимает определенную нишу в общем диапазоне скорость-разрядность.

Наибольшим быстродействием и самой низкой разрядностью обладают АЦП прямого (параллельного) преобразования. Например, АЦП параллельного преобразования TLC5540 фирмы Texas Instruments обладает быстродействием 40MSPS при разрядности всего 8 бит. АЦП данного типа могут иметь скорость преобразования до 1 GSPS. Здесь можно отметить, что еще большим быстродействием обладают конвейерные АЦП (pipelined ADC), однако они являются комбинацией нескольких АЦП с меньшим быстродействием и их рассмотрение выходит за рамки данной статьи.

Среднюю нишу в ряду разрядность-скорость занимают АЦП последовательного приближения. Типичными значениями является разрядность 12-18 бит при частоте преобразования 100KSPS-1MSPS.

Наибольшей точности достигают сигма-дельта АЦП, имеющие разрядность до 24 бит включительно и скорость от единиц SPS до единиц KSPS.

Еще одним типом АЦП, который находил применение в недавнем прошлом, является интегрирующий АЦП. Интегрирующие АЦП в настоящее время практически полностью вытеснены другими типами АЦП, но могут встретиться в старых измерительных приборах.

АЦП прямого преобразования

АЦП прямого преобразования получили широкое распространение в 1960-1970 годах, и стали производиться в виде интегральных схем в 1980-х. Они часто используются в составе «конвейерных» АЦП (в данной статье не рассматриваются), и имеют разрядность 6-8 бит при скорости до 1 GSPS.

Архитектура АЦП прямого преобразования изображена на рис. 1

Рис. 1. Структурная схема АЦП прямого преобразования

Принцип действия АЦП предельно прост: входной сигнал поступает одновременно на все «плюсовые» входы компараторов, а на «минусовые» подается ряд напряжений, получаемых из опорного путем деления резисторами R. Для схемы на рис. 1 этот ряд будет таким: (1/16, 3/16, 5/16, 7/16, 9/16, 11/16, 13/16) Uref, где Uref – опорное напряжение АЦП.N). Схема на рис. 1. содержит 8 компараторов и имеет 3 разряда, для получения 8 разрядов нужно уже 256 компараторов, для 10 разрядов – 1024 компаратора, для 24-битного АЦП их понадобилось бы свыше 16 млн. Однако таких высот техника еще не достигла.

АЦП последовательного приближения

АЦП последовательного приближения реализует алгоритм «взвешивания», восходящий еще к Фибоначчи. В своей книге «Liber Abaci» (1202 г.) Фибоначчи рассмотрел «задачу о выборе наилучшей системы гирь», то есть о нахождении такого ряда весов гирь, который бы требовал для нахождения веса предмета минимального количества взвешиваний на рычажных весах. Решением этой задачи является «двоичный» набор гирь. Подробнее о задаче Фибоначчи можно прочитать, например, здесь: http://www.goldenmuseum.com/2015AMT_rus.html.

Аналого-цифровой преобразователь последовательного приближения (SAR, Successive Approximation Register) измеряет величину входного сигнала, осуществляя ряд последовательных «взвешиваний», то есть сравнений величины входного напряжения с рядом величин, генерируемых следующим образом:

1. на первом шаге на выходе встроенного цифро-аналогового преобразователя устанавливается величина, равная 1/2Uref (здесь и далее мы предполагаем, что сигнал находится в интервале (0 – Uref).

2. если сигнал больше этой величины, то он сравнивается с напряжением, лежащим посередине оставшегося интервала, т.е., в данном случае, 3/4Uref. Если сигнал меньше установленного уровня, то следующее сравнение будет производиться с меньшей половиной оставшегося интервала (т.е. с уровнем 1/4Uref).

3. Шаг 2 повторяется N раз. Таким образом, N сравнений («взвешиваний») порождает N бит результата.

Рис. 2. Структурная схема АЦП последовательного приближения.

Таким образом, АЦП последовательного приближения состоит из следующих узлов:

1. Компаратор. Он сравнивает входную величину и текущее значение «весового» напряжения (на рис. 2. обозначен треугольником).

2. Цифро-аналоговый преобразователь (Digital to Analog Converter, DAC). Он генерирует «весовое» значение напряжения на основе поступающего на вход цифрового кода.

3. Регистр последовательного приближения (Successive Approximation Register, SAR). Он осуществляет алгоритм последовательного приближения, генерируя текущее значение кода, подающегося на вход ЦАП. По его названию названа вся данная архитектура АЦП.

4. Схема выборки-хранения (Sample/Hold, S/H). Для работы данного АЦП принципиально важно, чтобы входное напряжение сохраняло неизменную величину в течение всего цикла преобразования. Однако «реальные» сигналы имеют свойство изменяться во времени. Схема выборки-хранения «запоминает» текущее значение аналогового сигнала, и сохраняет его неизменным на протяжении всего цикла работы устройства.

Достоинством устройства является относительно высокая скорость преобразования: время преобразования N-битного АЦП составляет N тактов. Точность преобразования ограничена точностью внутреннего ЦАП и может составлять 16-18 бит (сейчас стали появляться и 24-битные SAR ADC, например, AD7766 и AD7767).

Дельта-сигма АЦП

И, наконец, самый интересный тип АЦП – сигма-дельта АЦП, иногда называемый в литературе АЦП с балансировкой заряда. Структурная схема сигма-дельта АЦП приведена на рис. 3.

Рис.3. Структурная схема сигма-дельта АЦП.

Принцип действия данного АЦП несколько более сложен, чем у других типов АЦП. Его суть в том, что входное напряжение сравнивается со значением напряжения, накопленным интегратором. На вход интегратора подаются импульсы положительной или отрицательной полярности, в зависимости от результата сравнения. Таким образом, данный АЦП представляет собой простую следящую систему: напряжение на выходе интегратора «отслеживает» входное напряжение (рис. 4). Результатом работы данной схемы является поток нулей и единиц на выходе компаратора, который затем пропускается через цифровой ФНЧ, в результате получается N-битный результат. ФНЧ на рис. 3. Объединен с «дециматором», устройством, снижающим частоту следования отсчетов путем их «прореживания».

Рис. 4. Сигма-дельта АЦП как следящая система

Ради строгости изложения, нужно сказать, что на рис. 3 изображена структурная схема сигма-дельта АЦП первого порядка. Сигма-дельта АЦП второго порядка имеет два интегратора и две петли обратной связи, но здесь рассматриваться не будет. Интересующиеся данной темой могут обратиться к [3].

На рис. 5 показаны сигналы в АЦП при нулевом уровне на входе (сверху) и при уровне Vref/2 (снизу).

Рис. 5. Сигналы в АЦП при разных уровнях сигнала на входе.

Более наглядно работу сигма-дельта АЦП демонстрирует небольшая программа, находящаяся тут: http://designtools.analog.com/dt/sdtutorial/sdtutorial.html.

Теперь, не углубляясь в сложный математический анализ, попробуем понять, почему сигма-дельта АЦП обладают очень низким уровнем собственных шумов.

Рассмотрим структурную схему сигма-дельта модулятора, изображенную на рис. 3, и представим ее в таком виде (рис. 6):

Рис. 6. Структурная схема сигма-дельта модулятора

Здесь компаратор представлен как сумматор, который суммирует непрерывный полезный сигнал и шум квантования.

Пусть интегратор имеет передаточную функцию 1/s. Тогда, представив полезный сигнал как X(s), выход сигма-дельта модулятора как Y(s), а шум квантования как E(s), получаем передаточную функцию АЦП:

Y(s) = X(s)/(s+1) + E(s)s/(s+1)

То есть, фактически сигма-дельта модулятор является фильтром низких частот (1/(s+1)) для полезного сигнала, и фильтром высоких частот (s/(s+1)) для шума, причем оба фильтра имеют одинаковую частоту среза. Шум, сосредоточенный в высокочастотной области спектра, легко удаляется цифровым ФНЧ, который стоит после модулятора.

Рис. 7. Явление «вытеснения» шума в высокочастотную часть спектра

Однако следует понимать, что это чрезвычайно упрощенное объяснение явления вытеснения шума (noise shaping) в сигма-дельта АЦП.

Итак, основным достоинством сигма-дельта АЦП является высокая точность, обусловленная крайне низким уровнем собственного шума. Однако для достижения высокой точности нужно, чтобы частота среза цифрового фильтра была как можно ниже, во много раз меньше частоты работы сигма-дельта модулятора. Поэтому сигма-дельта АЦП имеют низкую скорость преобразования.

Они могут использоваться в аудиотехнике, однако основное применение находят в промышленной автоматике для преобразования сигналов датчиков, в измерительных приборах, и в других приложениях, где требуется высокая точность. но не требуется высокой скорости.

Немного истории

Самым старым упоминанием АЦП в истории является, вероятно, патент Paul M. Rainey, «Facsimile Telegraph System,» U.S. Patent 1,608,527, Filed July 20, 1921, Issued November 30, 1926. Изображенное в патенте устройство фактически является 5-битным АЦП прямого преобразования.

Рис. 8. Первый патент на АЦП

Рис. 9. АЦП прямого преобразования (1975 г.)

Устройство, изображенное на рисунке, представляет собой АЦП прямого преобразования MOD-4100 производства Computer Labs, 1975 года выпуска, собранный на основе дискретных компараторов. Компараторов 16 штук (они расположены полукругом, для того, чтобы уравнять задержку распространения сигнала до каждого компаратора), следовательно, АЦП имеет разрядность всего 4 бита. Скорость преобразования 100 MSPS, потребляемая мощность 14 ватт.

На следующем рисунке изображена продвинутая версия АЦП прямого преобразования.

Рис. 10. АЦП прямого преобразования (1970 г.)

Устройство VHS-630 1970 года выпуска, произведенное фирмой Computer Labs, содержало 64 компаратора, имело разрядность 6 бит, скорость 30MSPS и потребляло 100 ватт (версия 1975 года VHS-675 имела скорость 75 MSPS и потребление 130 ватт).

Литература

W. Kester. ADC Architectures I: The Flash Converter. Analog Devices, MT-020 Tutorial. www.analog.com/static/imported-files/tutorials/MT-020.pdf
W. Kester. ADC Architectures II: Successive Approximation ADC. Analog Devices, MT-021 Tutorial. www.analog.com/static/imported-files/tutorials/MT-021.pdf
W. Kester. ADC Architectures III: Sigma-Delta ADC Basics. Analog Devices, MT-022 Tutorial. www.analog.com/static/imported-files/tutorials/MT-022.pdf
W. Kester. ADC Architectures IV: Sigma-Delta ADC Advanced Concepts and Applications. Analog Devices, MT-023 Tutorial. www.analog.com/static/imported-files/tutorials/MT-023.pdf

ЦАП начального уровня | журнал SalonAV

Игорь ГУСЕВ, Андрей МАРКИТАНОВ

Гаврила был аудиофилом,
Гаврила ЦАПы создавал…

Действительно, почему бы нам не сделать ЦАП своими руками? Нужно ли это вообще? Конечно! Внешний конвертор пригодится, в первую очередь, владельцам CD-проигрывателей, выпущенных 5 — 10 лет назад. Техника цифровой обработки звука развивается бурными темпами, и идея оживить саунд старенького, но любимого аппарата с помощью внешнего ЦАПа представляется весьма заманчивой. Во-вторых, такое устройство может принести большую пользу тем, у кого есть недорогая модель, оснащенная цифровым выходом, — это шанс поднять его звучание на новый уровень.

Не секрет, что, создавая недорогой CD-проигрыватель, разработчик находится в жестких финансовых рамках: ему нужно и транспорт поприличнее выбрать, и оснастить новинку всяким сервисом по максимуму, вывести на переднюю панель побольше кнопок с многофункциональным индикатором и т.д., иначе по жестким законам рынка аппарат не будет продаваться. Через год, как правило, появится новый, который подчас ничем не лучше старого по звучанию (а зачастую и хуже), и так до бесконечности. А большинство крупных фирм обычно меняют весь модельный ряд каждую весну…

На качественный ЦАП и аналоговую часть схемы выделенных средств обычно не хватает, и многие производители на этом откровенно экономят. Из этого правила есть, правда, исключения, когда подобные решения принимаются намеренно, являясь элементом технической политики фирмы.

Например, хорошо известная нашим аудиофилам японская С.Е.С. ставит в свои модели CD2100 и CD3100 дорогой транспорт с большим количеством ручных регулировок, применяя при этом простенький ЦАП, явно по классу не соответствующий механике. Эти аппараты позиционируются фирмой как транспорт с контрольным аудиотрактом и изначально предназначены для работы с внешним конвертором. Несколько иная ситуация с проигрывателями ТЕАС VRDS 10 — 25. Устанавливая высококлассный привод и дорогие микросхемы ЦАП TDA1547 (DAC 7), инженеры почему-то решили сэкономить на выходных каскадах. Одна российская фирма, зная об этой особенности моделей, делает апгрейд, заменяя аналоговую часть схемы.

Об авторах

Андрей Маркитанов, инженер КБ звукотехники «Три В» из Таганрога. Разрабатывает и внедряет в производство ЦАПы под маркой «Markan», постоянный участник выставок «Российский Hi-End». Любит нестандартные решения, следит за аудиомодой, всегда в курсе последних достижений в области цифровой схемотехники. На память знает распиновку многих чипов Crystal, Burr-Brown и Philips.

Игорь Гусев — автор сериала «Электрический триллер», опубликованного в последних номерах «Салона AV». Специалист по защите цепей питания и аудиофил с инициативой.

Немного теории

Итак, решено — делаем ЦАП. Прежде чем мы начнем рассматривать схему, нелишне будет расшифровать некоторые общепринятые сокращения:

S/PDIF (Sony/Philips Digital Interface Format) — стандарт на цифровую передачу звуковых данных между устройствами (асинхронный интерфейс с самосинхронизацией). Также существует оптический вариант TosLink (от слов Toshiba и Link). Таким интерфейсом оснащаются практически все модели недорогих CD-плейеров, но сейчас он считается устаревшим. Существуют более совершенные интерфейсы, применяемые в дорогих аппаратах, но мы пока о них говорить не будем.

DAC (ЦАП) — цифро-аналоговый преобразователь.

IIS (Inter IC Signal bus) — стандарт на синхронный интерфейс между элементами схемы в пределах одного устройства.

PLL (Phase Locked Loop, ФАПЧ) — система фазовой автоподстройки частоты.

Emphasis — предыскажения.

В настоящее время для формата CD Audio существует два совершенно различных способа цифро-аналогового преобразования: однобитовый и мультибитовый. Не вдаваясь в подробности каждого из них, отметим, что в подавляющем большинстве дорогих моделей DAC используется мультибитовое преобразование. Почему в дорогих? Для достойной реализации такого варианта требуется качественный многоканальный источник питания, сложная процедура настройки выходных фильтров, в некоторых моделях она выполняется вручную, а в развитых странах работа квалифицированного специалиста дешево стоить не может.

Однако однобитовые преобразователи также имеют немало поклонников, т.к. у них своеобразный характер подачи звука, некоторые особенности которого трудно достижимы с помощью существующей мультибитовой технологии. К ним можно отнести более высокую линейность однобитовых ЦАПов на малых уровнях сигнала, а следовательно — лучшую микродинамику, отчетливое детальное звучание. В свою очередь, аргументом сторонников мультибитовых ЦАПов является более сильное эмоциональное воздействие на слушателя, масштабность и открытость звука, отлично воспроизводятся т.н. «драйв» и «чес», что особо ценится любителями рока.

По идее, для безупречной работы однобитовых ЦАПов требуется очень высокая тактовая частота. В нашем случае, т.е. 16 бит и 44,1 кГц, она должна составлять около 2,9 ГГц, что является абсолютно неприемлемым значением с технической точки зрения. С помощью математических трюков и всевозможных пересчетов ее удается уменьшить до приемлемых значений в пределах нескольких десятков мегагерц. Видимо, этим и объясняются некоторые особенности звучания однобитовых ЦАПов. Так какой же лучше? Мы опишем оба варианта, а уж какой выбрать — решайте сами.

Главное, чем мы руководствовались при разработке схемы, — ее предельная простота, позволяющая понять идею и реализовать ее в конкретной конструкции даже не искушенному в цифровой технике аудиофилу. Тем не менее, описываемый ЦАП способен заметно облагородить звучание бюджетного аппарата, оснащенного коаксиальным цифровым выходом. Если ваш проигрыватель такового не имеет, то несложно будет организовать его самостоятельно. Для этого в большинстве случаев достаточно установить на задней стенке разъем RCA и подпаять его сигнальный лепесток к соответствующему месту на плате. Как правило, базовый вариант motherboard делается на несколько моделей сразу, только «набивается» по-разному, и на ней должно быть место для впайки гнезда цифрового выхода. Если это не так, придется искать схему аппарата — в авторизованных сервис-центрах, на радиорынках или в Интернете. В дальнейшем этот макет может послужить объектом приложения усилий для его дальнейшего улучшения и позволит, наконец, добиться «нежной дымки над чистым образом».

Практически все аппараты подобного назначения строятся на схожей элементной базе, выбор элементов для разработчика не так уж и широк. Из доступных в России назовем микросхемы Burr-Brown, Crystal Semiconductors, Analog Devices, Philips. Из приемников S/PDIF сигнала сейчас по приемлемым ценам более-менее доступны CS8412, CS8414, CS8420 от Crystal Semiconductors, DIR1700 от Burr-Brown, AD1892 от Analog Devices. Выбор самих ЦАПов несколько шире, но в нашем случае оптимальным представляется использование CS4328, CS4329, CS4390 с преобразованием дельта-сигма, они наиболее полно отвечают критерию качество/цена. Широко распространенные в High End мультибитовые чипы Burr-Brown РСМ63 стоимостью 96 долларов или более современные PCM1702 требуют еще и определенных типов цифровых фильтров, которые тоже недешевы.

Итак, выбираем продукцию Crystal Semiconductors, а документацию на микросхемы с подробным их описанием, распиновкой и таблицами состояний можно скачать с сайта www.crystal.com.

Детали преобразователя
Сопротивления
R1 220 1/4 w
R2 75 1/4 w
R3 2k 1/4 w
R4 — R7 1k 1/4 w
R8, R9 470k 1/4 w углерод
Конденсаторы
С1 1,0 мкФ керамика
С2, С4, С8, С9 1000 мкФ х 6,3 В оксидные
С3, С5, С7, С120 1 мкФ керамика
С6 0,047 мкФ керамика
С10, С11 1,0 мкФ К40-У9 (бумага)
Полупроводники
VD1 АЛ309 красный светодиод
VT1 КТ3102А n-p-n транзистор
U1 CS8412 приемник цифрового сигнала
U2 74HC86 TTL-буфер
U3 CS4390 ЦАП

Переходим к схеме

Итак, остается вопрос: какую же схему выбрать? Как уже говорилось, она должна быть несложной, доступной для повторения и обладать достаточным потенциалом качества звучания. Также представляется обязательным наличие переключателя абсолютной фазы, что позволит лучше согласовать ЦАП с остальными элементами звукового тракта. Вот оптимальный, на наш взгляд, вариант: цифровой приемник CS8412 и однобитовый ЦАП CS4390 стоимостью около $7 за корпус (лучше постараться найти вариант DIP, это заметно облегчит монтаж). Этот ЦАП применяется в известной модели проигрывателя Meridian 508.24 и до сих пор у Crystal считается лучшим. В мультибитовом варианте используется чип Philips TDA1543. Схема однобитового преобразователя выглядит следующим образом:

Резисторы R1-R7 малогабаритные, любого типа, а вот R8 и R9 лучше взять серии ВС или импортные углеродистые. Электролитические конденсаторы С2, С4, С8, С9 должны быть номиналом не менее 1000 мкФ с рабочим напряжением 6,3 — 10 В. Конденсаторы С1, С3, С5, С6, С7 — керамические. С10, С11 желательно применить К40-У9 или МБГЧ (бумага в масле), но подойдут и пленочные К77, К71, К73 (перечислены в порядке уменьшения приоритета). Трансформатор Т1 — для цифрового аудио, достать его не проблема. Можно попробовать применить трансформатор от неисправной компьютерной сетевой платы. На схеме не показано подключение питания микросхемы U2, минус подается на 7-ю ножку, а плюс — на 14-ю.

Для максимального использования звукового потенциала схемы желательно придерживаться следующих правил монтажа. Все соединения к общему проводу (помечен значком GND) лучше произвести в одной точке, например, на выводе 7 микросхемы U2. Наибольшее внимание следует уделить входному узлу цифрового сигнала, который включает в себя входное гнездо, элементы С1, Т1, R2 и выводы 9,10 микросхемы U1.

Необходимо использовать максимально короткие соединения и выводы компонентов. То же самое относится к узлу, состоящему из элементов R5, C6 и выводов 20, 21 микросхемы U1. Электролитические конденсаторы с соответствующими керамическими шунтами должны быть установлены в непосредственной близости от выводов питания микросхем и соединены с ними проводниками минимальной длины. На схеме не показаны еще один электролит и керамический конденсатор, которые подключаются непосредственно на выводы питания 7 и 14 микросхемы U2. Необходимо также соединить между собой выводы 1, 2, 4, 5, 7, 9, 10 микросхемы U2.

Огромная емкость примененных электролитических конденсаторов и их большое количество по сравнению с рекомендованными для обычных цифровых схем обусловлено тем, что цифровое аудио и проблемы, с ним связанные, совсем другие. В описываемой схеме каждый электролитический конденсатор обеспечивает формирование как можно более крутого фронта сигнала, что напрямую связано с величиной джиттера, пагубно влияющего на звучание. Керамические шунты служат для «очистки» питания от ВЧ-помех и также для борьбы с джиттером. Качество конденсаторов, используемых для развязки по питанию в цифровой части подобных схем, очень сильно воздействует на звук всего устройства в целом. Для малой длительности фронта цифрового сигнала необходимо применять те, что имеют большую емкость и малое внутреннее сопротивление, обеспечивающее его скоростные свойства (например, танталовые). Подобные конденсаторы также дают хорошую фильтрацию по питанию. Но с другой стороны, совместно с паразитной индуктивностью монтажа они образуют колебательный контур, который «заводится» от импульсной помехи на частоте резонанса и формирует уже свои помехи, которые распределены по времени и по своей амплитуде могут превышать процесс, вызвавший эту помеху. И это все очень хорошо слышно! Для уменьшения добротности такого паразитного контура необходимо применять конденсаторы с более высоким внутренним сопротивлением, что идет в противоречие с вышеуказанными требованиями. Как всегда в аудиотехнике. оптимальное решение лежит где-то посередине, и его подчас трудно найти.

После приобретения некоторого опыта вы сможете на слух подбирать величину и тип электролитических и керамических конденсаторов, стоящих в цепях питания на каждом конкретном участке.

Теперь несколько слов о работе самой схемы. Светодиод D1 служит для индикации захвата цифровым приемником U1 сигнала с транспорта и наличия ошибок считывания. В процессе нормального воспроизведения он светиться не должен. Контакты S1 переключают абсолютную фазу сигнала на выходе, это аналогично изменению полярности акустических кабелей. Меняя фазировку, вы сможете заметить, как она влияет на звучание всего тракта. В ЦАПе имеется также схема коррекции де-эмфазиса (вывод 2/U3), и хотя дисков с пре-эмфазисом выпущено не много, такая функция может пригодиться.

Теперь о выходных цепях. Непосредственное подключение микросхемы ЦАП к выходу только через разделительные конденсаторы возможно, поскольку в микросхеме CS4390 уже есть встроенный аналоговый фильтр и даже выходной буфер. По аналогичному принципу построены чипы CS4329 и CS4327, хорошую аналоговую часть также имел ЦАП CS4328. Если вы знаете, как сделать качественные ФНЧ и согласующие каскады, стоит попробовать свои силы на великолепной микросхеме CS4303, которая на выходе имеет цифровой сигнал и дает возможность построения отлично звучащего аппарата, если, например, к ней подключить ламповый буфер с кенотронным питанием.

Но вернемся к нашей CS4390. Принцип построения однобитовых ЦАПов предполагает наличие во внутренних цепях питания значительных по амплитуде импульсных помех. Для уменьшения их влияния на выходной сигнал выход таких ЦАПов практически всегда делают по дифференциальной схеме. Нас же в данном случае не интересуют рекордные показатели по значению сигнал/шум, поэтому мы используем только один выход для каждого канала, что позволяет избежать применения дополнительных аналоговых каскадов, которые могут отрицательно повлиять на звук. Амплитуда сигнала на выходных гнездах вполне достаточна для нормальной работы, а встроенный буфер неплохо справляется с такой нагрузкой, как межблочный кабель и входное сопротивление усилителя.

Теперь поговорим о питании нашего устройства. Звук — это просто модулированный источник питания и ничего больше. Каково питание, таков и звук. Этому вопросу постараемся уделить особое внимание. Начальный вариант стабилизатора питания для нашего устройства показан на рис.2

Достоинства этой схемы — в простоте и понятности. При общем выпрямителе используются разные стабилизаторы для цифровой и аналоговой частей схемы — это обязательно. Между собой они развязаны по входу фильтром, состоящим из С1, L1, С2, С3. Вместо пятивольтовых стабилизаторов 7805 лучше поставить регулируемые LM317 с соответствующими резистивными делителями в цепи управляющего вывода. Расчет номиналов сопротивлений можно найти в любом справочнике по линейным микросхемам. LM317 по сравнению с 7805 имеют более широкий частотный диапазон (не забывайте, что по цепям питания у нас идет не только постоянный ток, но и широкополосный цифровой сигнал), меньшие внутренние шумы и более спокойную реакцию на импульсную нагрузку. Дело в том, что при появлении импульсной помехи (а их по питанию видимо-невидимо!) схема стабилизации, охваченная глубокой отрицательной обратной связью (она необходима для получения высокого коэффициента стабилизации и малого выходного сопротивления), пытается ее скомпенсировать. Как положено для схем с ООС, возникает затухающий колебательный процесс, на который накладываются вновь пришедшие помехи, и в результате выходное напряжение постоянно прыгает вверх-вниз. Отсюда следует, что для питания цифровых схем желательно использовать стабилизаторы на дискретных элементах, не содержащие ОС. Конечно, в таком случае выходное сопротивление источника будет значительно выше, поэтому вся ответственность за борьбу с импульсными помехами перекладывается на шунтирующие конденсаторы, которые с этой задачей справляются неплохо, и это благотворно сказывается на звучании. Кроме того, явно вырисовывается необходимость применения для каждого вывода питания цифровых микросхем отдельного стабилизатора вместе с элементами развязки по питанию (аналогично L1, С2, С3 на рис.2).

В ЦАПах Markan так и сделано, причем фильтр с дополнительным подавлением цифровых помех и выпрямитель работают от отдельной обмотки сетевого трансформатора, а для дополнительной развязки цифровой и аналоговой частей схемы даже используются разные трансформаторы. Так же делается и для дальнейшего усовершенствования нашего ЦАПа, хотя для начала можно использовать схему на рис.2, она обеспечит начальный уровень качества звучания. В выпрямителе лучше применять быстрые диоды Шоттки.

Мультибитовый вариант схемы

Обычно мультибитовые ЦАПы требуют для своей работы нескольких источников напряжения разной полярности и немалого количества дополнительных дискретных элементов. Среди большого разнообразия микросхем остановим свой выбор на Philips TDA1543. Этот ЦАП является «бюджетной» версией великолепной микросхемы TDA 1541, стоит копейки и доступен в розничной продаже у нас в стране.

Микросхема TDA 1541 применялась в CD-проигрывателе Arcam Alpha 5, в свое время собравшем множество призов, хотя его же сильно и ругали — допотопный ЦАП, сильные помехи, но ведь как звучит! Эта микросхема также до сих пор применяется в проигрывателях Naim. TDA1543 великолепно подходит для наших целей, т.к. для него необходим только один источник питания +5 В и он не требует дополнительных деталей. Отпаиваем CS4390 от цифрового приемника и на ее место подключаем TDA 1543 в соответствии со схемой на рис. 3.

Здесь необходимо дать несколько дополнительных разъяснений. Все мультибитовые ЦАПы имеют токовый выход, и для преобразования сигнала в напряжение существуют несколько схемотехнических решений. Наиболее распространенное — операционный усилитель, подключенный инвертирующим входом к выходу ЦАПа. Преобразование ток-напряжение осуществляется за счет ОС, его охватывающей. По теории он работает замечательно, и такой подход считается классическим — его можно встретить в рекомендованных вариантах включения любого мультибитового ЦАПа. Но если говорить о звучании, то тут все не так просто. Для реализации этого метода на практике требуются очень качественные ОУ с хорошими скоростными характеристиками, например AD811 или AD817, которые стоят более $5 за штуку. Поэтому в бюджетных конструкциях чаще поступают по-другому: просто подключают к выходу ЦАПа обычный резистор, и ток, проходя по нему, будет создавать падение напряжения, т.е. полноценный сигнал. Величина этого напряжения будет прямо пропорциональна величине резистора и току, через него протекающему. Несмотря на кажущуюся простоту и изящество этого метода, он пока не получил широкого применения у производителей дорогой аппаратуры, т.к. также имеет множество подводных камней. Главная проблема в том, что токовый выход ЦАПов не предусматривает наличия напряжения на нем и обычно защищен диодами, включенными встречно-параллельно и вносящими значительные искажения в получаемый на резисторе сигнал. Среди известных производителей, которые все-таки решились на такой метод, следует выделить фирму Kondo, которая в своем M-100DAC ставит резистор, намотанный серебряной проволокой. Очевидно, что он имеет очень маленькое сопротивление и амплитуда выходного сигнала также очень мала. Для получения стандартной амплитуды используется несколько ламповых каскадов усиления. Еще одной известной фирмой с нетрадиционным подходом к вопросу преобразования ток-напряжение, является Audio Note. В своих ЦАПах она применяет для этих целей трансформатор, в котором ток, проходящий через первичную обмотку, вызывает магнитный поток, приводящий к появлению на вторичной обмотке напряжения сигнала. Такой же принцип реализован в некоторых ЦАПах серии «Markan».

Но вернемся к TDA 1543. Похоже, что разработчики этой микросхемы по каким-то причинам не установили защитные диоды на выходе. Это открывает перспективу для использования резисторного преобразователя ток-напряжение. Сопротивления R2 и R4 на рис. 3 — как раз для этого. При указанных номиналах амплитуда выходного сигнала составляет около 1 В, чего вполне достаточно для непосредственного подключения ЦАПа к усилителю мощности. Следует отметить, что нагрузочная способность нашей схемы не очень велика и при неблагоприятных условиях (большая емкость межблочного кабеля, малое входное сопротивление усилителя мощности и др.) звучание может быть слегка зажатым по динамике и «размазанным». В этом случае поможет выходной буфер, схему и конструкцию которого вы можете выбрать из множества существующих вариантов. Может случиться, что в некоторых выпускаемых вариантах микросхемы TDA 1543 защитные диоды все-таки установлены (хотя в спецификациях таких сведений нет, и конкретные экземпляры нам также не попадались). В этом случае удастся снять с нее сигнал амплитудой не более 0,2 В, и придется использовать выходной усилитель. Для этого необходимо в 5 раз уменьшить номинал резисторов R2 и R4. Конденсаторы С2 и С4 на рис. 3 образуют фильтр первого порядка, устраняющий ВЧ-помехи из аналогового сигнала и формирующий нужную АЧХ в верхней части диапазона.

Во многих конструкциях ЦАПов используются цифровые фильтры, что значительно облегчает задачу разработчику при проектировании аналоговой части, но при этом на ЦФ ложится большая часть ответственности за конечное звучание аппарата. В последнее время от них стали отказываться, поскольку грамотный аналоговый фильтр эффективно подавляет ВЧ-шумы и не так пагубно влияет на музыкальность. Именно так сделано в ЦАПах «Markan», в которых используется обычный фильтр третьего порядка с линейной фазовой характеристикой, выполненный на LC-элементах. В нашей схеме на рис. 3 для простоты применен аналоговый фильтр первого порядка, которого в большинстве случаев вполне достаточно, особенно если вы используете ламповый усилитель мощности, да еще и без обратных связей. Если же у вас аппаратура транзисторная, то вполне возможно, что придется увеличить порядок фильтра (однако не переусердствуйте, слишком крутая схема обязательно ухудшит звучание). Соответствующие схемы и формулы для расчета вы найдете в любом приличном радиолюбительском справочнике.

Обратите внимание, что резисторы R2, R4 и конденсаторы C2, C4 находятся именно в том месте, где зарождается аналоговый звук. High End начинается именно отсюда и, что называется, «далее везде». От качества этих элементов (особенно от резисторов) в огромной степени будет зависеть звучание всего аппарата. Резисторы необходимо ставить углеродистые ВС, УЛИ или бороуглеродистые БЛП (предварительно подобрав их по одинаковости сопротивлений с помощью омметра), применение импортной экзотики также приветствуется. Конденсаторы допустимы любого типа из указанных выше. Все соединения должны быть минимальной длины. Разумеется, качественные выходные разъемы также необходимы.

Что же у нас получилось?

Я раньше скверно пел куплеты,
хрипел, орал и врал мотив…

(Дж. К. Джером, «Трое в лодке,
не считая собаки»)

Не поленюсь напомнить, что перед первым включением устройства необходимо тщательно проверить весь монтаж. Регулятор громкости усилителя при этом нужно устанавливать в минимальное положение и плавно увеличивать громкость, если помехи, свист и фон на выходе отсутствуют. Будьте внимательны и аккуратны!

В целом для однобитовых ЦАПов характерно очень мягкое, приятное звучание, с обилием тонких деталей. Кажется, что весь свой звуковой потенциал они бросают на помощь солисту, оттесняя других участников музыкального произведения куда-то на задний план. Большие оркестры несколько «уменьшаются» по составу музыкантов, страдают мощь и масштабность их звучания. Мультибитовые ЦАПы уделяют одинаковое внимание всем участникам музыкального действия, не отдаляя и не выделяя никого из них. Динамический диапазон шире, звучание более ровное, но в то же время несколько более отстраненное.

Например, при воспроизведении через мультибитовый ЦАП хорошо известной песни «I Put A Spell on You» в исполнении Creedence Clearwater Revival великолепно передается ее энергетика, мощный поток эмоций просто завораживает, становится понятным замысел ее создателей, мы остро чувствуем, что они хотели нам сказать. Мелкие детали несколько смазаны, но на фоне описанных выше доминирующих характеристик такой подачи звука это не кажется серьезным недостатком. При воспроизведении этой же песни через однобитовый ЦАП картина несколько иная: звучание не столь масштабно, сцена несколько отодвинута назад, зато отлично слышны подробности звукоизвлечения, мелкие штрихи. Хорошо передается момент, когда музыкант приближает гитару к комбику, добиваясь легкого самовозбуждения усилителя. Зато при прослушивании Элвиса Пресли великолепно раскрывается все богатство его голоса. Хорошо заметно, как он менялся с возрастом, эмоциональное воздействие на слушателя также сильно, а несколько отодвинутый на задний план аккомпанемент органично вписывается в общую картину.

Так что выбор типа ЦАПа остается за вами, у обоих вариантов есть как сильные, так и слабые стороны, истина, разумеется, лежит где-то посередине. Несмотря на простоту, звуковой потенциал описанных схем достаточно высок, и при творческом выполнении приведенных рекомендаций конечные результаты вас разочаровать не должны. Желаем успеха!

На вопросы отвечает разработчик схемы


Практика AV #1/2001

Цифроаналоговые преобразователи.

 

Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП)- устройство, предназначенное для преобразования цифрового сигнала в аналоговый.

Другое название такого устройства - преобразователь код-аналог.

Назначение следует из определения.

 

Классификация цифро-аналогового преобразователя.

ЦАП классифицируется по следующим основным признакам:

По числу разрядов преобразуемого кода:

* 4-х разрядная;

* 8-и разрядная;

* и т.д.

По принципу действия:

* ЦАП с суммированием напряжения:

- ЦАП с суммированием напряжения с двоично-взвешенными резисторами;

- ЦАП с суммированием напряжения на резистивной матрицей;

* ЦАП с суммированием токов:

- ЦАП с суммированием токов в резисторной матрице.

* ЦАП с делением напряжения.

3. По роду выходного сигнала:

* ЦАП с токовым выходом;

* ЦАП с потенциальным выходом;

* ЦАП с резистивным выходом.

4. По полярности выходного сигнала:

* униполярные ЦАП;

* биполярные ЦАП.

5. По характеру опорного сигнала:

* с постоянным опорным сигналом;

* с изменяющимся опорным сигналом (умножающие).

 

Устройство цифроаналогового преобразователя.

Рис. 1 Устройство цифроаналогового преобразователя

Структурная схема ЦАП состоит из:

* резистивной схемы;

* суммирующего усилителя.

Назначение элементов схемы:

* резистивная схема учитывает веса разрядов цифровых сигналов на входе;

* суммирующий усилитель - усиливает поступающее на его вход сигналы до необходимого уровня.

В качестве суммирующего усилителя, как правило, используют ОУ.

 

Условное обозначение:

На схеме ЦАП обозначаются следующим образом:

 

или

Рис. 2 УГО ЦАП

В такие схемы могут включатся резисторные матрицы и ОУ, либо только ре­зисторные матрицы (набор сопротивлений R).

В схемотехническом исполнении ЦАП представляет собой, как правило, однокорпусную микросхему. Обозначаются такие микросхемы следующим образом. Например: К 594 ПА1: где: А - код аналог, П - преобразователь.

 

Принцип работы цифроаналогового преобразователя.

Значение выходного напряжения Uвых ЦАП пропорционально весу присутствую­щего на входе кода.

Таким образом, выходное напряжение является суммой напряжений на входах, которые относятся друг к другу как веса соответствующих разрядов.

Представим схему ЦАП структурным эквивалентом в виде Рис. 3.

Рис. 3 Структурный эквивалент схемы ЦАП

В этом случае,

* от "1" в первом разряде на выходе появляется уровень напряжения логи­ческой единицы U1;

* от "1" во втором разряде - 2U1;

* от "1" в третьем разряде - 4U1, и т.д.

Т.е. напряжение на выходе пропорционально весу разряда.

Например:

Если на входе присутствует код 1011,то выходное напряжение равно

Uвых=1U1+1(2U1)+0(4U1)+1(8U1)=11U1

Т.е. выходное напряжение пропорционально двоично-десятичному коду числа.

Физически (с помощью графика) такое напряжение можно представить следующим образом:

Рис. 4 Выходное напряжение ЦАП

Таким образом, каждый двоичный код на входах ЦАП преобразуется в соответствующую ему дискретную аналоговую величину с периодом повторения Т. В дальнейшем эта последовательность модулированных по амплитуде импульсов поступает на вход устройств, осуществляющих преобразование указанной последовательности импульсов в непрерывный аналоговый сигнал

 

Рассмотрим схему простейшего ЦАП на резисторах и ОУ.


Похожие статьи:

Что такое ЦАП? Цифро-аналоговый преобразователь: основы, типы и работа

Говоря о сигналах, их можно в целом разделить на аналоговые и цифровые сигналы. Вся цифровая электроника, такая как логические вентили, триггеры, микроконтроллер, микропроцессор и т. Д., Работает с цифровыми сигналами, в то время как аналоговая электроника, такая как операционный усилитель, переключатели питания и т. Д. В типичной конструкции электроники эти два сигнала часто приходится преобразовывать из одной формы. к другому. Мы уже узнали, как аналого-цифровые преобразователи (АЦП) используются для преобразования аналоговых сигналов в цифровые значения.В этой статье мы узнаем, как цифровые сигналы можно преобразовать в аналоговые напряжения с помощью ЦАП .

Что такое цифро-аналоговый преобразователь?

Цифро-аналоговый преобразователь , обычно называемый DAC , D / A или D2A - это устройство, которое преобразует двоичные значения (0 и 1) в набор непрерывных аналоговых напряжений. Есть много методов, в которых это делается, каждый со своими преимуществами и недостатками.В этой статье мы узнаем , как работает ЦАП и как его можно использовать в наших проектах.

Где нам ЦАПы?

Компьютер - это двоичная машина, работающая в аналоговом мире, поэтому для получения вывода, понятного для других устройств, используется ЦАП.

Например, компьютер хранит звук в виде двоичных значений звуковой волны. Чтобы воспроизвести их как звук на динамике, нам нужны аналоговые сигналы, потому что, как мы знаем, диафрагма динамика вибрирует в зависимости от интенсивности аналогового сигнала для воспроизведения звука / музыки.Итак, здесь мы будем использовать ЦАП для преобразования цифрового аудиофайла в аналоговый сигнал, чтобы воспроизвести его на динамике.

ЦАП рабочий

Двоичная система - это позиционная система, то есть система значений разряда, где каждый бит представляет наличие или отсутствие определенной степени двойки в общей сумме степеней.

Другими словами, весь процесс цифроаналогового преобразования можно рассматривать как операцию масштабирования - двоичный счет отображается в определенном диапазоне напряжений, где 0 В является минимальным, а максимальное напряжение является максимальным входным двоичным напряжением.

Типы ЦАП

1. Суммирующий усилитель

Поскольку цифроаналоговое преобразование представляет собой просто взвешенную сумму двоичного входа, используется схема, называемая суммирующим усилителем.

По сути, это усилитель на операционном усилителе с несколькими резисторами, подключенными к одному входу. Место соединения резисторов называется суммирующим переходом или виртуальной землей. Двоичный вход идет на резисторы, а аналоговый выход получается на выходе операционного усилителя.

Эту схему заставляют работать резисторы - каждый резистор должен быть тщательно выбран и согласован, чтобы получить точный аналоговый выход. Чем больше у вас битов, тем больше резисторов разного номинала вам нужно - а это не всегда практично. Ограничения можно преодолеть, используя следующий метод.

2. Лестница R-2R

Это простейший тип ЦАП, для которого требуется только два резистора, расположенных в виде лестницы. Вы можете думать об этом как о довольно сложном делителе напряжения, хотя математика довольно сложна.

Двоичный вход подключается к резисторам 2R, а выход находится в нижней части лестницы.

3. ЦАП с ШИМ

Это тип ЦАП, который большинство из нас использовали, даже не подозревая об этом!

Популярный микроконтроллер Arduino имеет возможность выводить аналоговые сигналы с использованием сигнала ШИМ. Вначале сигнал PWM выглядит как двоичная форма волны только с высокими и низкими пиками с переменной скважностью (отношение времени включения к периоду времени).

Однако он предназначен для использования с RC-фильтром для преобразования сигнала ШИМ в значение напряжения путем фильтрации переменного тока и оставления постоянного компонента. Выходное напряжение пропорционально скважности входа - чем выше скважность, тем больше выходное напряжение фильтра.

Применение ЦАП

1. Цифровая обработка сигналов

Работать с сигналами намного проще, если они были преобразованы в двоичную форму.

Хорошим примером этого является редактирование аудио. Аудио преобразуется в двоичный, после чего с ним можно выполнять операции. Для воспроизведения этого звука используется ЦАП, преобразующий его в звуковой сигнал, который можно воспроизводить на динамике.

2. Цифровые источники питания

Большинство микроконтроллеров слишком медленные, чтобы быть частью контура управления источником питания. Чтобы изменить напряжение или ток источника питания, можно изменить задание.Это может быть сделано путем подключения ЦАП к выходу микроконтроллера и использованию, что для изменения опорного напряжения до заданного значения.

Недостатки DACS

1. Точность

ЦАП

могут производить столько шагов напряжения, сколько позволяет двоичное число, другими словами, практически невозможно производить действительно непрерывные значения напряжения.

2. Сложность

Для большинства схем ЦАП, упомянутых выше, требуется несколько частей, и это не всегда может быть практичным.Однако доступны дискретные микросхемы ЦАП, которые могут связываться с микроконтроллером через SPI и I2C.

Как пользоваться ЦАП?

ЦАП доступны как отдельные ИС или даже как встроенные в микроконтроллер. Но наиболее часто используются те, которые доступны как отдельная ИС. Чаще всего используются DAC7715, DAC0832, DAC0808 и т. Д. Для этой статьи рассмотрим MCP4725 DAC IC .12) = напряжение 1,22 мВ, что обеспечивает потрясающее разрешение. Это можно улучшить, снизив напряжение питания до 3,3 В, и в этом случае разрешение составляет 0,8 мВ или 800 мкВ.

2. СВЯЗЬ I2C

Этот интерфейс связи требует только два контакта, последовательные данные и последовательные часы, сохраняя контакты на микроконтроллере, тянущем за ниточки. Скорость может варьироваться от 100 кГц до 3,4 МГц.

3. АДРЕСНЫЙ ПИН-код

Подключив контакт к Vcc или GND, можно изменить адрес I2C.Это особенно полезно, когда используется несколько устройств.

4. ПАКЕТЫ:

MCP 4725 доступен в корпусе SOT23-6, что означает, что он не меньше крошечного транзистора SMD, что позволяет экономить много места.

В целом, MCP 4725 - мощный чип, учитывая размер и характеристики.

Заключение

ЦАП

образуют важное звено между аналоговым и цифровым миром и позволяют компьютерам общаться с оборудованием, которое обычно использует аналоговые сигналы, путем преобразования двоичного счета в пропорциональный дискретный уровень напряжения.

цифро-аналоговая цепь: Digital Circuits :: Next.gr

  • Схема преобразования ЦАП DAC0832 и операционного усилителя LM358 и т. Д., Есть два плохих канала, униполярный выход напряжения. Диапазон цифрового выхода: OO-H FFH, соответствует ..

  • Используются два 8-битных цифро-аналоговых преобразователя MC1408, A и на принципиальной схеме.Четыре наименее значимых бита A привязаны к нулю. Четыре самых старших бита 12-битных данных подключены к оставшимся четырем входным контактам. Восемь наименее значимых ....

  • Размер шага преобразователя может изменяться путем выбора битов данных высокого порядка. Первый ЦАП, A, имеет стабильный опорный ток, подаваемый через 10.24 опорного напряжения IC и ОЛС. R2 обеспечивает отмену смещения. Как показано, используются только первые 4 входа MSB, ....

  • Эта схема преобразует четырехбитный двоично-десятичный код в переменное напряжение от 0 до 9 В с шагом 1 В. SN74141 является драйвером Nixie и имеет десять выходов с открытым коллектором. Они используются для заземления выбранной точки в цепочке делителя, определяемой двоично-десятичным кодом на входе....

  • Следующие прикладные схемы предназначены для иллюстрации следующих моментов: Резистор 2-КО должен быть включен последовательно с V + для ограничения тока питания с отрицательным сигналом бита. входы. Температурная компенсация для Rns (вкл.) Может быть предусмотрена в ....

  • Входная часть ЦАП конфигурируется по-разному с использованием двойного восьмивходового мультиплексора IC 1H6216 и трех операционных усилителей LM156.За дифференциальным усилителем следует каскад с программируемым усилением, о котором говорилось ранее, с фильтром нижних частот на выходе ...

  • Три блока микросхемы CD4007 A выполняют функцию переключения, используя логический уровень 10 В. Один источник питания 15 В обеспечивает положительную шину для ведомого усилителя и питает регулятор напряжения CA3085.Функция настройки шкалы обеспечивается выходом регулятора ....

  • Где N - двоичное число от 0 до 15, сформированное цифровым входом. Если аналоговый вход является фиксированным опорным сигналом, схема представляет собой обычный 4-битный сигнал D в переменный ток, и в этом случае выходной сигнал является произведением аналогового сигнала и цифрового сигнала.....

  • В этом пиковом детекторе используется операционный усилитель с биМОП-схемой CA3100 в качестве широкополосного неинвертирующего усилителя для обеспечения практически постоянного усиления для широкого диапазона входных частот. IN914 зажимает отрицательную половину VfN (R4) / (R3) (R5). ..

  • Рисунок A представляет собой лестницу резисторов R / 2R.Каждый замкнутый переключатель увеличивает силу тока. Простой канал А / Ц преобразователя показана на рис. В. Опорное напряжение (D2), является общим для всех каналов, но-значение капельной резистор (R9) изменяется ....

  • 4096 раз больше входной частоты синхросигнала ШИМ, отсчитывается (Q три), пока база не заполнится ICi-IC3 (сладкий день), точка выхода d - тактовый сигнал MAX, который с одной стороны..

  • 33. Схема преобразователя DA; Показана базовая структура схемы многоканального цифро-аналогового преобразователя, она может быть более согласована с кодированным сигналом, преобразованным в цифровой формат.

  • ICI защелка используется для блокировки цифрового сигнала синхронизации данных повышается ~ Цюй держит порт данных AD7s23 тонкопленочный резистор лестницы и c- переключатель Jing 08 представляют собой 8-битовый ЦАП, опорное напряжение..

  • Показана аудиосистема

    MP4, это комбинация цифро-аналоговых преобразователей звука и усилителя звука, которая имеет простую схему корпуса, подходящую для использования в небольших цифровых машинах MP4 ...

  • Данные микрокомпьютера

    8 8-битный параллельный выход, в дополнение к последовательному вводу преобразователей D-A, как правило, должны вводить данные в две группы и Чен целиком.Треб ..

  • 8 показана типичная схема цифро-аналогового преобразования, в которой используется микросхема DAC0830 / DAC0832, микропроцессор будет выводить 8-битный цифровой сигнал в аналоговый сигнал. ..

  • Схема аналого-цифрового преобразователя

    может быть представлена ​​упрощенной схемой, показанной на рисунке 4, это (битовая) схема аналого-цифрового преобразователя параллельного типа, так называемая медиана - это количество битов в..

  • AD7s23 - 8-битный ЦАП умножения, выходное напряжение аналогового входа и цифрового входа продукта. Внутри! Блок состоит из восьми аналоговых переключателей (ча ..

    ).
  • Высокоскоростные ЦАП

    , такие как семейство TxDAC AD9776 / 78/79 компании Analog Devices, предлагают дифференциальные выходы, но для приложений низкого уровня переменного тока или приложений высокоточной установки уровня - несимметричный ЦАП с токовым выходом и Схема дифференциального преобразования обеспечивает....

  • DS1602 и DS1603 от Dallas Semiconductor предлагают упрощенное аппаратное решение для учета времени, а также для отслеживания времени включения системы. DS1602 и DS1603 могут быть прочитаны и записаны напрямую микропроцессором или микроконтроллером с помощью простого ....

  • Эта проектная идея описывает простую схему для генерации программируемого отрицательного управляющего напряжения.Он принимает на выходе цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) с однополярным питанием и выдает переменное отрицательное напряжение. Выход ЦАП с 0 В до +2,5 В преобразуется ....

  • Выходные драйверы передатчика имеют низкий импеданс по отношению к входящим импульсам и должны обеспечивать достаточный ток в первичной обмотке передающего трансформатора, чтобы генерировать требуемый выходной импульс на сетевом интерфейсе.Входы приемника ....

  • Ранние ЦАП содержали стандартные лестничные схемы R-2R и вырабатывали отрицательное выходное напряжение. Эти ранние ЦАП, такие как MAX7837 / 7847 и MAX523, требовали как положительных, так и отрицательных шин питания для размещения своего отрицательного выхода. С переходом ....

  • Прецизионные ЦАП

    необходимы во многих потребительских, промышленных и военных приложениях, но ЦАП с высоким разрешением могут быть дорогостоящими.Преобразователи частоты в напряжение имеют хорошие характеристики нелинейности, обычно 0,002% для AD650, и по своей природе монотонны .....

  • В конструкции ЦАП R-2R с напряжением питания, превышающим ± 5 В, во время переходов основного переноса ЦАП могут возникать большие выбросы напряжения (до 1,5 В). Эти сбои могут распространяться через выходной буферный усилитель и появляться на выходе.Поворот уровня ....

  • Несмотря на популярность цифровых устройств, реальные сигналы обычно представлены аналоговыми сигналами. Цифровые системы управления обрабатывают аналоговые сигналы реального мира с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) для преобразования аналоговых сигналов в цифровые .....

  • Вы можете эффективно удвоить частоту дискретизации ЦАП, объединив два ЦАП в один блок.Поочередное обновление каждого DAC и переключение на соответствующий выход удваивают эффективную пропускную способность всей системы. Необходимо ....

TNT1541 - DIY ЦАП с нулевой передискретизацией [English]

TNT 1541A - DIY ЦАП с нулевой передискретизацией

Старший брат нашего Конвертуса ...

[Итальянская версия]

Изделие: TNT 1541
Компания: не продается , TNT-Audio бесплатно Дизайн своими руками
Прибл. Стоимость: 200 $ / Евро (только компоненты)
Автор: Джорджио Поццоли - TNT Италия
Опубликовано: январь 2003 г.

TNT Convertus - один из моих любимых дизайнов.Вероятно, это был один из первых DIY-проектов ЦАП, опубликованных в Италии, и он привлек большое внимание (ну, учитывая размер рынка, очевидно ...).

В первоначальный дизайн Convertus было внесено несколько изменений, но у меня никогда не было времени протестировать другой ЦАП: для этого потребовался бы полный пересмотр проекта, включая новый блок питания.

Как бы то ни было, слухи о выдающемся качестве еще одного чипа ЦАП продолжаются - у рассматриваемого ЦАП, TDA1541A, есть небольшая проблема: он больше не производится.

Поскольку я хотел представить простой в сборке ЦАП, это было условием, на которое я не хотел соглашаться, но после его создания я понял, что конструкция включает несколько интересных элементов, которые можно применить к любому другому типу ЦАП. Несмотря на то, что ЦАП сейчас довольно сложно найти, особенно в выбранных версиях, он все еще доступен, и в конце концов ситуация не хуже, чем у нескольких хорошо известных ламп NOS ...

Итак, вот ЦАП.

Еще одно замечание.Я не буду возвращаться подробно ко всей схемотехнике, которые я уже описал в статьях Convertus, Convertus decima и Convertus Decima Digital. Пожалуйста, прочтите их, прежде чем читать настоящий.

Схема приемника

В качестве приемника я использовал CS8412. На момент написания этой статьи он все еще присутствует в каталоге RS в пакете DIL. CS8414, текущее поколение, похоже, работает немного лучше, но не доступен в формате DIL: если вы осмелитесь работать с микросхемой для поверхностного монтажа, это может быть действительный вывод для замены вывода.

Чтобы иметь возможность выбрать любую конфигурацию выхода, контакты режима управляются четырехкратным микропереключателем ... это позволяет мне легко выбирать любую возможную конфигурацию выхода. Следует использовать режим 3 (M0 = 1, M1 = 1, M2 = 0, M3 = 0), если вы не хотите реализовать схему цифрового прореживания. В этом случае вы должны выбрать режим 1 (I2S-совместимый, вывод всех сигналов).


Как видите, здесь широко применяется местное регулирование. Большое количество TL431 используется на разных платах для разъединения всех источников питания.Это точность, программируемая, низкая опорное напряжение затрат, который используется (в этом приложении) в качестве регулятора напряжения шунта. В этой конфигурации он имеет динамический выходной импеданс от 0,1 Ом до 100 кГц ... Во всяком случае, не очень оригинальная идея: я думаю, что в сети есть как минимум два других проекта ЦАП, использующих ту же функцию в точно таком же положении.

Более интересны цифровые входы. Фактически, на схеме показаны два входа, но вы можете добавить столько, сколько захотите, при условии, что вы проверите, что регулировка источника питания соответствует работе.

Каждое входное соединение полностью развязано с помощью высокочастотного трансформатора. Я использовал ферритовый тороид от RS Components в качестве сердечника, номер детали 212-0831, и просто намотал первичную и вторичную обмотки пятью витками изолированного медного твердого сердечника (тот, который используется для вторичных обмоток обычных силовых трансформаторов). К сожалению, оригинальный ферритовый тороид больше не доступен; попробуйте найти что-нибудь похожее небольших размеров.

Разъем цифрового входа может быть RCA или BNC.Я всегда использую BNC, который можно указать для точного импеданса 75 Ом, но это иногда создает проблемы (или требует использования адаптера ...). В любом случае это должны быть розетки с внутренней резьбой, изолированные от панели.

Цифровой входной сигнал выходит из вторичной обмотки трансформатора и поступает на цифровой приемник DS34C86. Эта микросхема содержит два дифференциальных линейных приемника и два драйвера. Драйверы нам не нужны, по крайней мере, на данный момент. Приемники работают по электрическому стандарту RS-422, который очень похож на электрический стандарт S / PDIF.

Очень интересным аспектом микросхемы является то, что приемник имеет выход с тремя состояниями: это означает, что его выход может быть отключен, и в этой ситуации имеет очень высокий импеданс. Этот метод, очевидно, используется в автобусах, где более одного устройства могут получить управление шиной в зависимости от ситуации.

В нашем случае это позволяет нам иметь несколько разных приемников с параллельным выходом на одной цифровой линии, при условии, что только один выход приемника включен в любой момент времени.Это достигается с помощью простого переключателя (SW101). Если вы планируете добавить больше входов, рекомендуется использовать поворотный переключатель.

Теперь понятно, почему так легко добавить другие цифровые входы: просто необходимо добавить еще одну микросхему приемника и подключить ее выход к общей выходной линии, а вход выбора - к селектору входов.

Обратите внимание на то, как выходы приемника связаны со входом 8412 через конденсатор.

Выходной сигнал EN_SPDIF_IN предназначен для будущего развития (угадайте, для чего?).

Схема прореживания

Я не буду подробно описывать этот модуль, так как он уже был описан в статье о Convertus Decima Digital.

Если вы не хотите его реализовывать, вы должны просто выбрать CS8412 режим 1 через многоканальный микропереключатель SW101 / A-D и просто подключить FSYNC к LRCK, SCLK к BCK, SDATA к DATA.

Поскольку есть переключатель SW201, который позволяет включать или отключать прореживание, я настоятельно рекомендую его протестировать. Если вам не нравятся результаты, вы можете просто обойти модуль децимации.

Я должен признать, что, хотя прореживание значительно улучшает звук Convertus, TDA1541A обрабатывает высокие частоты с такой осторожностью и детализацией, что прореживание можно считать необязательным.

C204, C205, C206, C207 - это байпасные конденсаторы, размещенные как можно ближе к U201, U202, U203, U204 соответственно, и подключенные между выводами источника питания и заземления каждой ИС.

Схема ЦАП

Даже в схеме ЦАП нет ничего особенного.ЦАП, сконфигурированный, как показано на схеме, напрямую поддерживает интерфейс I2S, поэтому подключение к приемнику действительно простое, за исключением схемы децимации.

Для микросхемы ЦАП требуется три напряжения: + 5В, -5В, -15В. Как видите, на плате три отдельных регулятора напряжения. Их следует размещать как можно ближе к соответствующему выводу микросхемы ЦАП.

В этой области все компоненты должны быть максимально возможного качества: должны использоваться полипропиленовые конденсаторы, особенно для 14 конденсаторов, которые должны быть подключены к микросхеме ЦАП и резисторам I / V преобразования (R310, R311).

Возможно, потребуется какое-то объяснение уровней качества микросхем ЦАП. Из старой документации Philips («Полупроводники для цифрового звука», Руководство разработчика, август 1997 г.) следует, что существует четыре версии TDA1541A; из таблицы за февраль 1991 г. видно, что выбор был основан на наивысшей достижимой линейности, но определены только 3 варианта. Я также включил информацию о TDA1543 в таблицу для справки (при обращении к Convertus учтите, что четырехъядерный ЦАП увеличивает SNR на 6 дБ).

Тип Описание Формат данных Тип. THD + N при 0 дБ * Тип. THD + N при
-60 дБ *
Тип. SNR Тип. Выходной ток Разделение каналов Макс. погрешность линейности
дБ (%) дБ (%) дБ мА дБ
TDA1541A высокопроизводительный 16-битный ЦАП I 2 S, до 8 футов -95 (0.0018) -42 (0,79) 112 4,0 98 бит 1-16 EdL
TDA1541A / R1 высокопроизводительный 16-битный ЦАП I 2 S, до 8f s -95 (0,0018) -43 (0,7) 112 4,0 98 бит 1-16 EdL
TDA1541A / S1 одинарная коронка 16-битный ЦАП I 2 S, до 8f s -95 (0.001) -47 (0,4) 112 4,0 98 бит 1-7 EdL бит 8-15 EdL бит 16 EdL
TDA1541A / S2 ЦАП с двойной коронкой, 16 бит I 2 S, до 8 футов -97 (0,002) -47 (0,4) 112 4,0 98 НЕТ
TDA1543 (Т) экономичный 16-битный ЦАП I 2 S, до 4f -75 (0.018) -33 (2,2) 96 2,3 90 НЕТ

* A-взвешивание

Лучшая версия TDA1541A - это, очевидно, двойная заводная головка, которая использовалась только на действительно дорогих преобразователях. И это произошло не так много веков назад: в 1998 году он все еще оставался лучшим конвертером Philips на рынке, и, согласно документации Marantz, когда был выпущен CD-7 CD-проигрыватель Marantz, он был выбран именно по этой причине.

Мне не удалось найти двойной коронки, и я использовал вместо нее одинарную. Я также использовал во время первых тестов обычную версию (без короны), чтобы сэкономить лучшие. В одиночной заводной головке больше утонченности и детализации, но разница не так велика, как при сравнении четырехъядерного TDA1543 Convertus с одиночным TDA1541A.

Учитывая огромную стоимость одинарной короны в наши дни, я не осмеливаюсь представить себе стоимость двойной короны, если предположить, что ее можно найти.В любом случае, если у вас случайно окажется запасная двойная корона, пожалуйста, напишите мне ...

Конденсаторы C310-323 должны быть очень качественными полипропиленовыми конденсаторами (при их выборе следует учитывать, что обычно пленочные конденсаторы и конденсаторы из листового металла лучше, чем металлизированные пленочные), и их следует размещать как можно ближе к соответствующему контакту. Поэтому требуется упаковка как можно меньшего размера (тонкая).

Также C304, C306, C308 - это высококачественные полипропиленовые конденсаторы, и их необходимо размещать как можно ближе к соответствующему контакту источника питания.C301, C302, C303 - это конденсаторы OS-CON, расположенные как можно ближе к предыдущим.

Для резисторов преобразования I / V R310-R311 я использовал Holcos. Учитывая тот факт, что их всего два, и их важность для определения результирующего звука ожидаемо высока, вы можете поэкспериментировать с более дорогими разновидностями.

Выходная цепь

TDA1543, по словам Кусуноки, является единственным ЦАП, способным напрямую управлять нагрузкой до нормального уровня линейного выхода, и, следовательно, единственным, не требующим какого-либо выходного каскада с усилением.

В случае TDA1541A такая ступень обязательна. Я использовал очень простой твердотельный дифференциальный каскад, за которым следует эмиттерный повторитель, чтобы достичь необходимого усиления (около 22 дБ) с очень низким выходным сопротивлением.

Однако есть одна особенность: обратите внимание на положение R421 / 423. Они вводят небольшой объем обратной связи. В целом я согласен, что чем меньше обратная связь по входу / выходу, тем лучше, но здесь дело обстоит иначе: это положительная обратная связь, уменьшающая запас устойчивости ступени, но увеличивающая ее скорость.Разница в звуке с этими резисторами действительно заметна: гораздо более высокий толчок, удар и кажущаяся скорость - действительно живой звук.

В некоторых других конструкциях используется сдвоенный TDA1541A для увеличения динамики: я не думаю, что это необходимо, если только вы не являетесь настоящим любителем высокой динамики. Тем не менее, в нашем решении требуется всего четыре дополнительных резистора ...

Схема совершенно стабильна и имеет много локальной обратной связи, что помогает обеспечить довольно низкие искажения, несмотря на простоту схемы (0.05% на 20 кГц при полном уровне выходного сигнала из моделирования: прямые измерения не так просты из-за характеристик сигнала с нулевой передискретизацией ...).

Здесь снова обязательны компоненты самого высокого качества. В прототипе все резисторы Holcos, все конденсаторы полипропиленовые или электролитические OS-CON. Согласование транзисторов с одинаковым усилением и, возможно, самым низким уровнем шума не может причинить никакого вреда, но я не стал беспокоиться, и никаких проблем не возникло.

Также имеется фильтр нижних частот, состоящий просто из C407 / 408 и коллекторных резисторов дифференциальной пары.Это вызывает лишь небольшое падение на 20 кГц, но также и меньшее падение на более высоких частотах: одним словом, выход (очень) грязный. В качестве компенсации фазовый сдвиг из-за выходного фильтра очень и очень мал.

Выход связан по переменному току через полипропиленовый конденсатор очень высокого качества. Используйте лучший пленочный конденсатор, о котором вы только можете подумать, и позволить себе ...

Я определенно предлагаю здесь избегать бумаги в масляных конденсаторах, так как звук (на мой вкус) уже достаточно страстный, искрится и блестит без бумаги в масляных крышках!

Схема была построена на той же плате, что и ЦАП, как можно ближе к резисторам преобразования I / V, чтобы снизить риск помех.

Блоки питания

Учитывая большое количество местных регуляторов, я решил ограничить количество источников питания двумя - один для цифровых компонентов (приемник и схемы децимации), а другой - для аналоговой стороны. При желании вы можете установить большее количество модулей, разделив их использование между разными модулями.

Все источники питания регулируются с помощью простой схемы умножителя емкости с использованием N- или P-канального MOSFET в зависимости от полярности.

Не стоит недооценивать важность предварительного регулятора: без него значительная пульсация в сети фильтруется на выходе, поэтому это определенно является обязательным.

Я использовал большое количество конденсаторов блока питания параллельно в обоих блоках питания. В некоторой степени, чем больше, тем лучше, но не переусердствуйте.

Диоды представляют собой сверхбыстрые выпрямители с временем восстановления 25 нс; это уменьшает выбросы и помехи при переключении. Вы даже можете использовать серию SBYV27, время восстановления которой составляет 15 нс.

Учитывая расстояние от аудиосхем, я не думаю, что здесь используются специальные конденсаторы: стандартного промышленного качества должно быть достаточно.

Важное примечание: все полевые МОП-транзисторы должны быть установлены на небольших радиаторах.

Реализация

Все схемы смонтированы на односторонних печатных платах. Как обычно, медная сторона используется в качестве заземляющей поверхности, и все компоненты устанавливаются на этой стороне. Взгляните на инструкцию по сборке для дополнительной информации.

Внутренние соединения между платами и от них к разъемам RCA выполнены довольно тонким сплошным медным проводом с серебряным покрытием. Когда соединения стали длиннее, я использовал изолированный одножильный провод от сетевого кабеля UTP категории 5.

Точно соблюдайте порядок схем при подключении входных контактов. Как уже было сказано, входные гнезда изолированы от задней панели, а также выходные гнезда изолированы. Все провода заземления встречаются только в одной точке на каждой плате.Внимательно следуйте инструкциям и схемам.

Звук

Я вообще не собираюсь делать обзор агрегата. Я не настолько высокомерен, чтобы притворяться, что могу быть объективным (да, я знаю, у меня есть некоторые ограничения ...).

Тем не менее, я понимаю, что важно дать читателю представление о звуке, который он производит. В любом случае, я заранее предупреждаю вас, что следует учитывать все, что следует за очень пристрастным и личным мнением ...

Звук чистый и страстный, с высокими до небес и выше без намека на жесткость.Бас глубокий, твердый, когда это необходимо, контролируемый и в то же время теплый и округлый - иногда вы удивляетесь, слыша басовую партию, в которой обычно слышно только басовую партию.

С точки зрения визуализации это точно; звуковая сцена естественно глубокая.

Сравнение с Convertus? Я использовал в качестве справочника последнюю версию Convertus с прореживанием и выходным каскадом с ведомым источником. Тесты проводились с прореживанием как активным, так и неактивным. Все, что я могу сказать, это то, что 1541A находится в другой лиге.Звук намного, намного яснее, плавнее, до такой степени, что это кажется тональной аберрацией по сравнению с Convertus, с приоритетом высоких частот. Но затем вступает бас - чистый, глубокий, и вы чувствуете, что так он правильный.

Когда вы вернетесь в Convertus, вам действительно не хватит плавности и детализации, мягкости 1541A. Есть только одна область, в которой Convertus кажется немного лучше, и это удар: но это, вероятно, связано с непринужденными и грубыми высокими частотами в Convertus, которые, как сказано, подчеркивают басы.

Заключение

Это непростой проект. Как уже было сказано, с поиском TDA1541A тоже есть проблемы. Вы можете найти обычную версию примерно за 25 евро, но стоимость выбранной версии составляет за проблему.

В любом случае результат настолько хорош, что я действительно думаю, что вам стоит хотя бы попробовать. Если у вас есть Convertus, вы можете просто установить плату с ЦАП и выходным каскадом и протестировать ее. Я почти уверен, что если вам не понравится результат, вы сможете перепродать чип, по крайней мере, по той же цене, по которой вы его купили...

Как инвестировать в фишки? Ну, скажем так ... в наши дни не может быть намного хуже стоковой, не так ли? И помните, ребята: сток вообще не звучит ...

Список запчастей

Ресивер

Код Значение Рейтинг Банкноты
C101 220 мкФ 25 В Высококачественный электролитический
C102 0.1 мкФ 35V Полипропилен
C104 220 мкФ 25 В Высококачественный электролитический
C105 0,1 мкФ 35V Полипропилен
C107 0,01 мкФ 35V Полипропилен
C108 0,01 мкФ 35V Полипропилен
C111 0.1 мкФ 35V Полипропилен
C112 220 мкФ 25 В Высококачественный электролитический
C115 0,047 мкФ 35V Полипропилен
L101 1000 мкФ RF Дроссель
L102 1000 мкФ RF Дроссель
L103 1000 мкФ RF Дроссель
R101 75 1/4 Вт 1% Holco
R102 75 1/4 Вт 1% Holco
R103 100 3.5Вт Resista
R104 100 3,5 Вт Resista
R105 1k 1 / 2Вт 1% Holco
R106 1k 1 / 2Вт 1% Holco
R107 1k 1 / 2Вт 1% Holco
R108 1k 1 / 2Вт 1% Holco
R109 10k 1/4 Вт 1% Holco
R110 10k 1/4 Вт 1% Holco
R111 680 2 Вт Resista
R112 10k 1/4 Вт 1% Holco
R113 10k 1/4 Вт 1% Holco
R114 10k 1/4 Вт 1% Holco
R115 10k 1/4 Вт 1% Holco
R116 1k 1 / 2Вт 1% Holco
R117 1k 1 / 2Вт 1% Holco
R118 1k 1 / 2Вт 1% Holco
SW101 односторонний 3 позиции
U101 DS34C86C Линейный драйвер / приемник RS422
U102 CS8412 Цифровой приемник
U103 TL431 Точность опорного напряжения
U104 TL431 Точность опорного напряжения
U105 TL431 Точность опорного напряжения
BNC гнездо 75 Ом для панели изолированной, кол-во: 2

Дециматор

Код Значение Рейтинг Банкноты
C201 220 мкФ 25 В Высококачественный электролитический
C202 0.1 мкФ 35V Полипропилен
C204 0,1 мкФ 35V Полипропилен
C205 0,1 мкФ 35V Полипропилен
C206 0,1 мкФ 35V Полипропилен
C207 0,1 мкФ 35V Полипропилен
L201 1000 мкФ RF Дроссель
R201 330 1 Вт Resista
R202 1k 1 / 2Вт 1% Holco
R203 1k 1 / 2Вт 1% Holco
R204 1k 1 / 2Вт 1% Holco
R205 1k 1 / 2Вт 1% Holco
SW201 1 способ 2 позиции
U201 74HC161 Двоичный счетчик
U202 74HC161 Двоичный счетчик
U203 74HC74 Двойной шлепанец D-типа
U204 74HC00 Четыре логических элемента NAND с 2 входами
U205 TL431 Точность опорного напряжения

DAC

Код Значение Рейтинг Банкноты
C301 220 мкФ 25 В OS-CON Электролитический
C302 220 мкФ 25 В OS-CON Электролитический
C303 220 мкФ 25 В OS-CON Электролитический
C304 0.1 мкФ 35V Полипропилен
C305 0,1 мкФ 35V Полипропилен
C306 0,1 мкФ 35V Полипропилен
C310 0,1 мкФ 35V Полипропилен
C311 0,1 мкФ 35V Полипропилен
C312 0.1 мкФ 35V Полипропилен
C313 0,1 мкФ 35V Полипропилен
C314 0,1 мкФ 35V Полипропилен
C315 0,1 мкФ 35V Полипропилен
C316 0,1 мкФ 35V Полипропилен
C317 0.1 мкФ 35V Полипропилен
C318 0,1 мкФ 35V Полипропилен
C319 0,1 мкФ 35V Полипропилен
C320 0,1 мкФ 35V Полипропилен
C321 0,1 мкФ 35V Полипропилен
C322 0.1 мкФ 35V Полипропилен
C323 0,1 мкФ 35V Полипропилен
C324 470pF 35V Полипропилен
L301 1000 мкФ 100 мА RF Дроссель
L302 1000 мкФ 100 мА RF Дроссель
L303 1000 мкФ 100 мА RF Дроссель
R301 100 3.5Вт Resista
R302 180 3,5 Вт Resista
R303 180 3,5 Вт Resista
R304 1k 1 / 2Вт 1% Holco
R305 5k 1 / 2Вт 1% Holco
R306 1k 1 / 2Вт 1% Holco
R307 1k 1 / 2Вт 1% Holco
R308 1k 1 / 2Вт 1% Holco
R309 1k 1 / 2Вт 1% Holco
R310 33 1 / 2Вт 1% Holco
R311 33 1 / 2Вт 1% Holco
U301 TL431 Точность опорного напряжения
U302 TL431 Точность опорного напряжения
U303 TL431 Точность опорного напряжения
U304 TDA1541A Высокопроизводительный ЦАП

Этап усиления

Код Значение Рейтинг Банкноты
C401 220 мкФ 25 В Электролитический OS-CON
C402 0.1 мкФ 35V Полипропилен
C403 220 мкФ 25 В Электролитический OS-CON
C404 0,1 мкФ 35V Полипропилен
C405 10 мкФ 100 В Полипропилен очень качественный
C406 10 мкФ 100 В Полипропилен очень качественный
C407 100пФ 35V Полипропилен очень качественный
C406 100пФ 35V Полипропилен очень качественный
L401 1000 мкФ RF Дроссель
Q401 BC109B Транзистор NPN
Q402 BC109B Транзистор NPN
Q403 BC109B Транзистор NPN
Q404 BC109B Транзистор NPN
Q405 BC109B Транзистор NPN
Q406 BC109B Транзистор NPN
R401 330 2 Вт Resista
R402 330 2 Вт Resista
R403 5k 1 / 2Вт 1% Holco
R404 1k 1 / 2Вт 1% Holco
R405 5k 1 / 2Вт 1% Holco
R406 1k 1 / 2Вт 1% Holco
R407 6.8k 1 / 2Вт 1% Holco
R408 6,8 тыс. 1 / 2Вт 1% Holco
R409 270 1 / 2Вт 1% Holco
R410 270 1 / 2Вт 1% Holco
R411 4.3k 1 / 2Вт 1% Holco
R412 6.8k 1 / 2Вт 1% Holco
R413 6,8 тыс. 1 / 2Вт 1% Holco
R414 270 1 / 2Вт 1% Holco
R415 270 1 / 2Вт 1% Holco
R416 4.3k 1 / 2Вт 1% Holco
R417 10k 1 / 2Вт 1% Holco
R418 10k 1 / 2Вт 1% Holco
R419 220к 1 / 2Вт 1% Holco
R420 220к 1 / 2Вт 1% Holco
R421 10k 1 / 2Вт 1% Holco
R422 150 1 / 2Вт 1% Holco
R423 10k 1 / 2Вт 1% Holco
R424 150 1 / 2Вт 1% Holco
U401 TL431 Точность опорного напряжения
U402 TL431 Точность опорного напряжения
Контакты RCA позолота для панели изолированной, кол-во: 2

БП А

Код Значение Рейтинг Банкноты
C501 1 нФ 35V Керамика
C502 0.47 мкФ 35V Полипропилен
C503 4700 мкФ 35V Электролитический
C504 4700 мкФ 35V Электролитический
C505 4700 мкФ 35V Электролитический
C506 4700 мкФ 35V Электролитический
C507 4700 мкФ 25 В Электролитический
C508 4700 мкФ 25 В Электролитический
C509 4700 мкФ 35V Электролитический
C510 0.47 мкФ 35V Полипропилен
C511 0,47 мкФ 35V Полипропилен
C512 1 нФ 35V Керамика
C521 1 нФ 35V Керамика
C522 0,47 мкФ 35V Полипропилен
C523 4700 мкФ 35V Электролитический
C524 4700 мкФ 35V Электролитический
C525 4700 мкФ 35V Электролитический
C526 4700 мкФ 35V Электролитический
C527 4700 мкФ 25 В Электролитический
C528 4700 мкФ 25 В Электролитический
C529 4700 мкФ 35V Электролитический
C530 0.47 мкФ 35V Полипропилен
C531 0,47 мкФ 35V Полипропилен
C532 1 нФ 35V Керамика
D501 BYV27-100 Сверхбыстрый диод
D502 BYV27-100 Сверхбыстрый диод
D503 BYV27-100 Сверхбыстрый диод
D504 BYV27-100 Сверхбыстрый диод
M501 IRF630 N-канальный полевой МОП-транзистор
M521 IRF9630 P-канальный МОП-транзистор
R501 33k 1 / 2Вт 1% Holco
R502 4.7к 1 / 2Вт 1% Holco
R521 33k 1 / 2Вт 1% Holco
R522 4,7 тыс. 1 / 2Вт 1% Holco
TR501 Трансформатор БП 30 ВА Prim: 220V, Sec: 25 + 25V

БП D

Код Значение Рейтинг Банкноты
C601 1 нФ 35V Керамика
C602 0.47 мкФ 35V Полипропилен
C603 4700 мкФ 25 В Электролитический
C604 4700 мкФ 25 В Электролитический
C605 4700 мкФ 25 В Электролитический
C606 4700 мкФ 25 В Электролитический
C607 4700 мкФ 25 В Электролитический
C608 4700 мкФ 25 В Электролитический
C609 4700 мкФ 25 В Электролитический
C610 0.47 мкФ 35V Полипропилен
C611 0,47 мкФ 35V Полипропилен
C612 1 нФ 35V Керамика
D601 BYV27-100 Сверхбыстрый диод
D602 BYV27-100 Сверхбыстрый диод
D603 BYV27-100 Сверхбыстрый диод
D604 BYV27-100 Сверхбыстрый диод
M601 IRF630 N-канальный полевой МОП-транзистор
R601 33k 1 / 2Вт 1% Holco
R602 1k 1 / 2Вт 1% Holco
R603 10k 1/4 Вт 1% Holco
VR601 2.2к 1/2 Вт Подстроечный потенциометр
TR601 Трансформатор БП 30 ВА Prim: 220V, Sec: 15V
Сетевой фильтр с розеткой IEC с выключателем питания и предохранителем

© Copyright 2003 Джорджио Поццоли - https://www.tnt-audio.com

Руководитель: Том Браун

Преобразователи Цифро-аналоговые электронные схемы

16-битный полностью изолированный модуль вывода от 4 до 20 мА с использованием ЦАП AD5662, цифрового изолятора ADuM1401 и внешних усилителей Результаты показаны в% FSR (полный диапазон шкалы) как функция входного кода ___ Analog Devices из Lab

16-разрядный полностью изолированный выходной модуль с использованием одночипового ЦАП AD5422 с выходом напряжения и тока и цифрового изолятора ADuM1401 16-разрядный ЦАП AD5422 настраивается программно для обеспечения всех необходимых выходов и имеет множество встроенных диагностических функций, полезных в промышленной среде ___ Analog Devices из лаборатории

16-разрядный полностью изолированный модуль вывода напряжения с использованием ЦАП AD5662, цифрового изолятора ADuM1401 и внешних усилителей Результаты показаны в% FSR (полный диапазон) как функция входного кода.__ Аналоговые устройства из лаборатории

16-битный изолированный промышленный ЦАП по напряжению и току с изолированными источниками постоянного тока Для передачи данных в ЦАП использовалось программное обеспечение оценочной платы AD5422. __ Аналоговые устройства из лаборатории

Измерение времени установления 1 ppm для монолитного 18-битного ЦАП Линейная технология AN120 __ Разработано Джимом Уильямсом 10 марта 2010 г.

2 DAC: сложение и вычитание 01.09.98 Идеи дизайна EDN Типичный способ сложить два двоичных слова и обеспечить аналоговый выход - это использовать несколько цифровых ИС, управляющих ЦАП.Схема на рисунке 1 исключает использование нескольких корпусов цифровых ИС и, следовательно, необходимость в цифровом источнике питания. Схема одновременно выполняет сложение и вычитание. В файле много схем, прокрутите вниз. __ Дизайн схем V Manoharan, Морская физико-океанографическая лаборатория, Кочи, Индия

2 ЦАП обеспечивают истинную биполярную работу 18.08.94 Идеи дизайна EDN 8-битный умножающий DAC-08 - универсальное устройство, предлагающее отличные характеристики при невысокой цене.Этот ЦАП вырабатывает выходной ток, который является произведением 8-битного цифрового числа и входного эталонного тока. __ Разработка схемы С. Равиндранатаном, Морская физико-океанографическая лаборатория

20-битный ЦАП Демонстрирует искусство оцифровки 1 ppm, часть 1: изучение вариантов дизайна 04/12/01 Техническая статья EDN: По цене ужина в Сан-Франциско вы можете разместить на печатной плате стандартные лабораторные характеристики. В первой части этой статьи из трех частей описывается ЦАП с концентрацией 1 ppm и различные варианты его конструкции, в части 2 следующего выпуска представлены методы проверки, а в части 3 обсуждается обработка паразитных эффектов.__ Дизайн схем Джима Уильямса, самого уважаемого автора EDN, скончался в июне 2011 года после инсульта. Ему было 63 года.

20-битный ЦАП упрощает тракт сигнала МРТ 10-июн-10 Идеи дизайна EDN Вы можете настроить выход для стандартных однополярных диапазонов 5 и 10 В или биполярных 5 и 10 В. Устройство работает от биполярного источника питания 33 В и потребляет 4,2 мА тока на аналоговых выводах питания и 800 мА на выводах цифрового питания. Он напрямую управляет нагрузкой 60 кОм, устраняя линейность и ухудшение шума, которые являются недостатками операционных усилителей с буферизацией выходного сигнала __ Схема схем Пола Рако, технического редактора

24-битный 192 кГц ЦАП PCM1793 с приемником DIR9001 и OPA2134 OPAMP 24-битный 192 кГц ЦАП PCM1793 - идеальное решение для обновления аудиокомпонентов, таких как проигрыватель компакт-дисков, проигрыватель DVD, проигрыватель Blue Ray, компьютер и спутниковый ресивер.Он может быть легко подключен через коаксиальный S / PDIF или оптический кабель и имеет удобные аналоговые выходные разъемы. Плата аудио ЦАП PCM1793 оснащена усовершенствованной микросхемой ЦАП Burr-Brown PCM1793, высококачественным операционным усилителем OPA2134 и новейшим цифровым линейным приемником DIR9001. Печатная плата построена с использованием высококачественных компонентов, таких как конденсаторы Nichicon Audio, конденсаторы WIMA, позолоченные разъемы, позолоченные дорожки печатной платы и металлопленочные резисторы. ЦАП PCM1793 обеспечивает детализированную высоту и исключительно хорошую звуковую сцену.__

2-квадрантный умножающий ЦАП использует восьмеричную КМОП буфер 30.09.13 Идеи EDN-Design Вот новый подход к созданию схемы умножающего ЦАП__. Автор Ajoy Raman

.

3В и 5В 12-битные микропитные ЦАП Rail-to-Rail сочетают в себе гибкость и производительность Примечания по конструкции DN127___ Линейная технология / Analog Devices

Контур управления процессом от 4 мА до 20 мА с использованием ЦАП AD5662 Расширенный диапазон тока (от 3,49 мА до 20,9 мА) позволяет пользователю откалибровать диапазон от 4 мА до 20 мА с помощью программного обеспечения и 16-разрядного разрешения AD5662.Основное требование состоит в том, что вся цепь должна работать от напряжения питания контура и требовать тока покоя менее 4 мА (для кода ЦАП 0x0000). __ Аналоговые устройства из лаборатории

Более быстрый ЦАП на базе ШИМ EDN-Design Ideas 30.12.2015 ШИМ-ЦАП дешевы, веселы и медленны. Но в этой дизайнерской идее описан способ их ускорения __ Дизайн схемы Душана Пониквара

A 20-битный ЦАП лабораторного класса с 0,1 ppm / дрейфом: специализированное искусство оцифровки одной части на миллион Линейная технология AN86 __ Разработан Джимом Уильямсом 1 января 2001 г.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *