Προσαρμογέας ήχου USB υψηλής ποιότητας DIY. Παράλληλοι DAC Σπιτικός μετασχηματιστής εισόδου DAC
Igor GUSEV, Andrey MARKITANOV
Η Γαβρίλα ήταν ακουστικόφιλη,
Οι DACs Gavrila δημιούργησαν ...
Αλήθεια, γιατί δεν φτιάχνουμε ένα DAC με τα χέρια μας; Είναι καθόλου απαραίτητο; Σίγουρα! Ένας εξωτερικός μετατροπέας είναι χρήσιμος, πρώτα απ 'όλα, στους κατόχους συσκευών αναπαραγωγής CD που κυκλοφόρησαν πριν από 5 - 10 χρόνια. Η τεχνολογία της ψηφιακής επεξεργασίας ήχου αναπτύσσεται με γρήγορους ρυθμούς και η ιδέα της αναβίωσης του ήχου μιας παλιάς αλλά αγαπημένης συσκευής με τη βοήθεια ενός εξωτερικού DAC φαίνεται πολύ δελεαστική. Δεύτερον, μια τέτοια συσκευή μπορεί να είναι πολύ ωφέλιμη για όσους έχουν ένα φθηνό μοντέλο εξοπλισμένο με ψηφιακή έξοδο - αυτή είναι μια ευκαιρία να φέρει τον ήχο της σε ένα νέο επίπεδο.
Δεν είναι μυστικό ότι όταν δημιουργείτε ένα φθηνό CD player, ο προγραμματιστής βρίσκεται σε στενό οικονομικό πλαίσιο: πρέπει να επιλέξει ένα πιο αξιοπρεπές όχημα και να εξοπλίσει το νέο προϊόν με όλα τα είδη υπηρεσιών στο μέγιστο, να φέρει περισσότερα κουμπιά με πολυλειτουργικό δείκτη στον μπροστινό πίνακα κτλ, αλλιώς αυστηροί νόμοι της αγοράς, η συσκευή δεν θα πωλείται. Σε ένα χρόνο, κατά κανόνα, θα εμφανιστεί ένα νέο, το οποίο μερικές φορές δεν ακούγεται καλύτερα από το παλιό (και συχνά χειρότερο) και ούτω καθεξής επί άπειρον. Και οι περισσότερες μεγάλες εταιρείες συνήθως αλλάζουν ολόκληρη τη σειρά κάθε άνοιξη ...
Τα διατεθέντα κεφάλαια συνήθως δεν επαρκούν για ένα υψηλής ποιότητας DAC και το αναλογικό τμήμα του κυκλώματος, και πολλοί κατασκευαστές ειλικρινά εξοικονομούν σε αυτό. Υπάρχουν, ωστόσο, εξαιρέσεις σε αυτόν τον κανόνα, όταν τέτοιες αποφάσεις λαμβάνονται σκόπιμα, που αποτελούν στοιχείο της τεχνικής πολιτικής της εταιρείας.
Για παράδειγμα, το ιαπωνικό C.E.S., πολύ γνωστό στους ηχοφίλους μας. βάζει ακριβά οχήματα με μεγάλο αριθμό χειροκίνητων ρυθμίσεων στα μοντέλα CD2100 και CD3100, ενώ χρησιμοποιεί ένα απλό DAC, το οποίο προφανώς δεν ανταποκρίνεται στα μηχανικά όσον αφορά την κατηγορία. Αυτές οι συσκευές τοποθετούνται από την εταιρεία ως οχήματα με διαδρομή ελέγχου ήχου και έχουν αρχικά σχεδιαστεί για να λειτουργούν με εξωτερικό μετατροπέα. Η κατάσταση είναι κάπως διαφορετική με τους παίκτες TEAC VRDS 10 - 25. Εγκαθιστώντας μια μονάδα δίσκου υψηλής ποιότητας και ακριβά τσιπ TDA1547 (DAC 7) DAC, οι μηχανικοί αποφάσισαν για κάποιο λόγο να εξοικονομήσουν στάδια εξόδου. Μια ρωσική εταιρεία, γνωρίζοντας αυτό το χαρακτηριστικό των μοντέλων, κάνει μια αναβάθμιση, αντικαθιστώντας το αναλογικό τμήμα του κυκλώματος.
Σχετικά με τους συγγραφείς
Andrey Markitanov, μηχανικός στο γραφείο σχεδίασης ήχου Three V από το Taganrog. Αναπτύσσει και εισάγει στην παραγωγή DAC με την επωνυμία Markan, που συμμετέχει τακτικά σε ρωσικές εκθέσεις Hi-End. Λατρεύει τις μη τυποποιημένες λύσεις, ακολουθεί τη μόδα του ήχου, πάντα ενημερωμένος με τα τελευταία επιτεύγματα στον τομέα των ψηφιακών κυκλωμάτων. Γνωρίζει τα pinouts πολλών τσιπ Crystal, Burr-Brown και Philips από μνήμης.
Λίγη θεωρία
Έτσι, αποφασίστηκε - κάνουμε ένα DAC. Πριν αρχίσουμε να εξετάζουμε το σχήμα, είναι χρήσιμο να αποκρυπτογραφήσουμε ορισμένες κοινές συντομογραφίες:
S/PDIF (Μορφή ψηφιακής διεπαφής Sony/Philips)- πρότυπο για ψηφιακή μετάδοση δεδομένων ήχου μεταξύ συσκευών (ασύγχρονη διεπαφή με αυτοσυγχρονισμό). Υπάρχει επίσης μια οπτική έκδοση του TosLink (από τις λέξεις Toshiba και Link). Σχεδόν όλα τα μοντέλα φθηνών συσκευών αναπαραγωγής CD είναι εξοπλισμένα με αυτή τη διεπαφή, αλλά τώρα θεωρείται ξεπερασμένη. Υπάρχουν πιο προηγμένες διεπαφές που χρησιμοποιούνται σε ακριβές συσκευές, αλλά δεν θα μιλήσουμε ακόμα για αυτές.
DAC (DAC)- Μετατροπέας ψηφιακού σε αναλογικό.
IIS (Δίαυλος σήματος InterIC)- ένα πρότυπο για μια σύγχρονη διεπαφή μεταξύ στοιχείων κυκλώματος εντός της ίδιας συσκευής.
PLL (Φάση κλειδωμένος βρόχος)- Σύστημα βρόχου κλειδώματος φάσης.
Εμφαση- προβλέψεις.
Επί του παρόντος, υπάρχουν δύο εντελώς διαφορετικοί τρόποι μετατροπής ψηφιακού σε αναλογικό για τη μορφή CD Audio: single-bit και multi-bit. Χωρίς να υπεισέλθουμε στις λεπτομέρειες καθενός από αυτά, σημειώνουμε ότι η συντριπτική πλειονότητα των ακριβών μοντέλων DAC χρησιμοποιεί μετατροπή πολλαπλών bit. Γιατί ακριβό; Η αξιοπρεπής εφαρμογή αυτής της επιλογής απαιτεί τροφοδοτικό πολλαπλών καναλιών υψηλής ποιότητας, μια πολύπλοκη διαδικασία για τη ρύθμιση των φίλτρων εξόδου, σε ορισμένα μοντέλα γίνεται χειροκίνητα και στις αναπτυγμένες χώρες η εργασία ενός ειδικευμένου ειδικού δεν μπορεί να είναι φθηνή.
Ωστόσο, και οι μετατροπείς ενός bit έχουν πολλούς οπαδούς, γιατί. Έχουν έναν περίεργο χαρακτήρα απόδοσης ήχου, ορισμένα χαρακτηριστικά του οποίου είναι δύσκολο να επιτευχθούν με την υπάρχουσα τεχνολογία πολλαπλών bit. Αυτά περιλαμβάνουν την υψηλότερη γραμμικότητα των DAC ενός bit σε χαμηλά επίπεδα σήματος, και ως εκ τούτου καλύτερη μικροδυναμική, διακριτό λεπτομερή ήχο. Με τη σειρά του, το επιχείρημα των υποστηρικτών των DAC πολλαπλών bit είναι μια ισχυρότερη συναισθηματική επίδραση στον ακροατή, η κλίμακα και το άνοιγμα του ήχου, τα λεγόμενα. «drive» και «ches», που εκτιμάται ιδιαίτερα από τους λάτρεις της ροκ.
Θεωρητικά, οι DAC ενός bit απαιτούν πολύ υψηλή ταχύτητα ρολογιού για να λειτουργούν άψογα. Στην περίπτωσή μας, δηλ. 16 bit και 44,1 kHz, θα πρέπει να είναι γύρω στα 2,9 GHz, κάτι που είναι απολύτως απαράδεκτη τιμή από τεχνική άποψη. Με τη βοήθεια μαθηματικών τεχνασμάτων και κάθε είδους επανυπολογισμούς, μπορεί να μειωθεί σε αποδεκτές τιμές μέσα σε μερικές δεκάδες megahertz. Προφανώς, αυτό εξηγεί ορισμένα από τα χαρακτηριστικά του ήχου των DAC ενός bit. Ποιο λοιπόν είναι καλύτερο; Θα περιγράψουμε και τις δύο επιλογές και ποια να επιλέξετε - αποφασίστε μόνοι σας.
Το κύριο πράγμα που μας καθοδήγησε κατά την ανάπτυξη του κυκλώματος ήταν η εξαιρετική του απλότητα, που μας επιτρέπει να κατανοήσουμε την ιδέα και να την εφαρμόσουμε σε ένα συγκεκριμένο σχέδιο, ακόμη και για έναν ηχοφίλη που δεν έχει εμπειρία στην ψηφιακή τεχνολογία. Ωστόσο, το περιγραφόμενο DAC είναι σε θέση να βελτιώσει σημαντικά τον ήχο μιας συσκευής προϋπολογισμού εξοπλισμένης με ομοαξονική ψηφιακή έξοδο. Εάν ο παίκτης σας δεν έχει, τότε θα είναι εύκολο να το οργανώσετε μόνοι σας. Για να γίνει αυτό, στις περισσότερες περιπτώσεις, αρκεί να εγκαταστήσετε μια υποδοχή RCA στον πίσω τοίχο και να κολλήσετε τον λοβό σήματος στην κατάλληλη θέση στην πλακέτα. Κατά κανόνα, η βασική έκδοση της μητρικής πλακέτας κατασκευάζεται για πολλά μοντέλα ταυτόχρονα, μόνο που είναι "γεμισμένη" με διαφορετικούς τρόπους και πρέπει να υπάρχει μια θέση σε αυτήν για τη συγκόλληση της ψηφιακής υποδοχής εξόδου. Εάν δεν συμβαίνει αυτό, θα πρέπει να αναζητήσετε ένα διάγραμμα της συσκευής - σε εξουσιοδοτημένα κέντρα σέρβις, σε αγορές ραδιοφώνου ή στο Διαδίκτυο. Στο μέλλον, αυτή η διάταξη μπορεί να χρησιμεύσει ως αντικείμενο προσπαθειών για περαιτέρω βελτίωσή της και να επιτρέψει, τελικά, να επιτύχει μια "απαλή ομίχλη πάνω από μια καθαρή εικόνα".
Σχεδόν όλες οι συσκευές αυτού του σκοπού είναι χτισμένες σε παρόμοια βάση στοιχείων, η επιλογή στοιχείων για τον προγραμματιστή δεν είναι τόσο ευρεία. Μεταξύ αυτών που είναι διαθέσιμα στη Ρωσία, θα αναφέρουμε τα μικροκυκλώματα Burr-Brown, Crystal Semiconductors, Analog Devices, Philips. Από τους δέκτες σήματος S / PDIF, οι CS8412, CS8414, CS8420 από την Crystal Semiconductors, DIR1700 από Burr-Brown, AD1892 από Analog Devices είναι λίγο πολύ διαθέσιμοι σε προσιτές τιμές. Η επιλογή των ίδιων των DAC είναι κάπως ευρύτερη, αλλά στην περίπτωσή μας, η χρήση των CS4328, CS4329, CS4390 με μετατροπή delta-sigma φαίνεται να είναι βέλτιστη, πληρούν πλήρως το κριτήριο ποιότητας / τιμής. Τα τσιπ πολλαπλών bit PCM63 96 $ της Burr-Brown ή τα πιο πρόσφατα PCM1702, τα οποία χρησιμοποιούνται ευρέως στο High End, απαιτούν επίσης ορισμένους τύπους ψηφιακών φίλτρων, τα οποία επίσης δεν είναι φθηνά.
Έτσι, επιλέγουμε προϊόντα Crystal Semiconductors και η τεκμηρίωση για τα μικροκυκλώματα με τη λεπτομερή περιγραφή, τους πίνακες pinout και την κατάστασή τους μπορείτε να την κατεβάσετε από τον ιστότοπο www.crystal.com.
| Στοιχεία μετατροπέα | ||
|---|---|---|
| αντίσταση | ||
| R1 | 220 | 1/4w |
| R2 | 75 | 1/4w |
| R3 | 2κ | 1/4w |
| R4 - R7 | 1 χιλ | 1/4w |
| R8, R9 | 470 χιλ | άνθρακας 1/4w |
| Πυκνωτές | ||
| Γ1 | 1,0uF | κεραμικά |
| C2, C4, C8, C9 | 1000uF x 6,3V | οξείδιο |
| C3, C5, C7, C120 | 1 uF | κεραμικά |
| Γ6 | 0,047uF | κεραμικά |
| C10, C11 | 1,0uF | K40-U9 (χαρτί) |
| Ημιαγωγοί | ||
| VD1 | AL309 | κόκκινο LED |
| VT1 | KT3102A | τρανζίστορ npn |
| U1 | CS8412 | ψηφιακό δέκτη σήματος |
| U2 | 74HC86 | TTL buffer |
| U3 | CS4390 | DAC |
Ας πάμε στο διάγραμμα
Επομένως, το ερώτημα παραμένει: ποιο σχέδιο να επιλέξετε; Όπως ήδη αναφέρθηκε, θα πρέπει να είναι απλό, εύκολο να επαναληφθεί και να έχει επαρκείς δυνατότητες για ποιότητα ήχου. Φαίνεται επίσης υποχρεωτικό να υπάρχει ένας απόλυτος διακόπτης φάσης, ο οποίος θα επιτρέψει την καλύτερη αντιστοίχιση του DAC με τα υπόλοιπα στοιχεία διαδρομής ήχου. Εδώ είναι η καλύτερη, κατά τη γνώμη μας, επιλογή: ένας ψηφιακός δέκτης CS8412 και ένας DAC ενός bit CS4390 που κοστίζει περίπου 7 $ ανά θήκη (είναι καλύτερα να προσπαθήσετε να βρείτε μια επιλογή DIP, αυτό θα διευκολύνει αισθητά την εγκατάσταση). Αυτό το DAC χρησιμοποιείται στο διάσημο μοντέλο αναπαραγωγής Meridian 508.24 και εξακολουθεί να θεωρείται το καλύτερο από την Crystal. Η έκδοση πολλών bit χρησιμοποιεί το τσιπ Philips TDA1543. Το κύκλωμα ενός μετατροπέα ενός bit μοιάζει με αυτό:
Οι αντιστάσεις R1-R7 είναι μικρού μεγέθους, οποιουδήποτε τύπου, αλλά οι R8 και R9 είναι καλύτερα να πάρουν τη σειρά BC ή τις εισαγόμενες από άνθρακα. Οι ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές C2, C4, C8, C9 πρέπει να έχουν ονομαστική τιμή τουλάχιστον 1000 microfarads με τάση λειτουργίας 6,3 - 10 V. Οι πυκνωτές C1, C3, C5, C6, C7 είναι κεραμικοί. Τα C10, C11 είναι επιθυμητό να χρησιμοποιηθούν K40-U9 ή MBHCH (χαρτί σε λάδι), αλλά είναι επίσης κατάλληλο το φιλμ K77, K71, K73 (αναφέρεται με φθίνουσα σειρά προτεραιότητας). Transformer T1 - για ψηφιακό ήχο, η λήψη του δεν είναι πρόβλημα. Μπορείτε να δοκιμάσετε να χρησιμοποιήσετε έναν μετασχηματιστή από μια ελαττωματική κάρτα δικτύου υπολογιστή. Το διάγραμμα δεν δείχνει τη σύνδεση ισχύος του μικροκυκλώματος U2, το μείον παρέχεται στο 7ο σκέλος και το συν στο 14ο.
Για να μεγιστοποιήσετε το δυναμικό ήχου του κυκλώματος, συνιστάται να τηρείτε τους ακόλουθους κανόνες εγκατάστασης. Όλες οι συνδέσεις με το κοινό καλώδιο (που επισημαίνονται με το εικονίδιο GND) γίνονται καλύτερα σε ένα σημείο, για παράδειγμα, στην ακίδα 7 του τσιπ U2. Η μεγαλύτερη προσοχή πρέπει να δοθεί στον κόμβο εισόδου ψηφιακού σήματος, ο οποίος περιλαμβάνει την υποδοχή εισόδου, τα στοιχεία C1, T1, R2 και τις ακίδες 9,10 του τσιπ U1.
Είναι απαραίτητο να χρησιμοποιείτε τις συντομότερες δυνατές συνδέσεις και καλώδια των εξαρτημάτων. Το ίδιο ισχύει για έναν κόμβο που αποτελείται από στοιχεία R5, C6 και τις ακίδες 20, 21 του τσιπ U1. Ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές με κατάλληλες κεραμικές διακλαδώσεις θα πρέπει να τοποθετούνται σε κοντινή απόσταση από τις ακίδες τροφοδοσίας των μικροκυκλωμάτων και να συνδέονται με αυτούς με αγωγούς ελάχιστου μήκους. Το διάγραμμα δεν δείχνει άλλο ηλεκτρολύτη και κεραμικό πυκνωτή, που συνδέονται απευθείας με τους ακροδέκτες τροφοδοσίας 7 και 14 του τσιπ U2. Είναι επίσης απαραίτητο να διασυνδέσετε τις ακίδες 1, 2, 4, 5, 7, 9, 10 του τσιπ U2.
Αφού αποκτήσετε κάποια εμπειρία, θα μπορείτε να επιλέξετε με το αυτί το μέγεθος και τον τύπο των ηλεκτρολυτικών και κεραμικών πυκνωτών που βρίσκονται σε κυκλώματα ισχύος σε κάθε συγκεκριμένη περιοχή.
Τώρα λίγα λόγια για τη λειτουργία του ίδιου του κυκλώματος. Το LED D1 χρησιμεύει για να υποδείξει ότι ο ψηφιακός δέκτης U1 συλλαμβάνει το σήμα από τη μεταφορά και την παρουσία σφαλμάτων ανάγνωσης. Κατά την κανονική αναπαραγωγή, δεν πρέπει να λάμπει. Οι επαφές S1 αλλάζουν την απόλυτη φάση του σήματος στην έξοδο, κάτι που μοιάζει με την αλλαγή της πολικότητας των καλωδίων των ηχείων. Αλλάζοντας τη φάση, μπορείτε να παρατηρήσετε πώς επηρεάζει τον ήχο ολόκληρης της διαδρομής. Το DAC διαθέτει επίσης ένα κύκλωμα διόρθωσης αποέμφασης (pin 2/U3) και παρόλο που δεν έχουν κυκλοφορήσει πολλοί δίσκοι με προέμφαση, μια τέτοια λειτουργία μπορεί να είναι χρήσιμη.
Τώρα για τα κυκλώματα εξόδου. Είναι δυνατή η απευθείας σύνδεση του τσιπ DAC στην έξοδο μόνο μέσω πυκνωτών ζεύξης, καθώς το τσιπ CS4390 διαθέτει ήδη ενσωματωμένο αναλογικό φίλτρο και ακόμη και buffer εξόδου. Τα τσιπ CS4329 και CS4327 είναι κατασκευασμένα με παρόμοια αρχή, το CS4328 DAC είχε επίσης ένα καλό αναλογικό εξάρτημα. Εάν ξέρετε πώς να φτιάχνετε υψηλής ποιότητας φίλτρα χαμηλής διέλευσης και ταιριάζουν στάδια, θα πρέπει να δοκιμάσετε τις δυνάμεις σας στο υπέροχο μικροκύκλωμα CS4303, το οποίο έχει ψηφιακό σήμα στην έξοδο και καθιστά δυνατή την κατασκευή μιας συσκευής με εξαιρετικό ήχο εάν, Για παράδειγμα, συνδέετε ένα buffer σωλήνα που λειτουργεί με kenotron σε αυτό.
Αλλά πίσω στο CS4390 μας. Η αρχή της κατασκευής DAC ενός bit προϋποθέτει την παρουσία σημαντικού παλμικού θορύβου πλάτους στα εσωτερικά κυκλώματα ισχύος. Για να μειωθεί η επιρροή τους στο σήμα εξόδου, η έξοδος τέτοιων DAC γίνεται σχεδόν πάντα σύμφωνα με ένα διαφορικό κύκλωμα. Σε αυτήν την περίπτωση, δεν μας ενδιαφέρουν οι αναλογίες σήματος προς θόρυβο εγγραφής, επομένως χρησιμοποιούμε μόνο μία έξοδο για κάθε κανάλι, γεγονός που αποφεύγει τη χρήση πρόσθετων αναλογικών σταδίων που μπορούν να επηρεάσουν αρνητικά τον ήχο. Το πλάτος του σήματος στις υποδοχές εξόδου είναι αρκετά επαρκές για κανονική λειτουργία και η ενσωματωμένη προσωρινή μνήμη αντιμετωπίζει καλά φορτία όπως το καλώδιο διασύνδεσης και η σύνθετη αντίσταση εισόδου του ενισχυτή.
Τώρα ας μιλήσουμε για τη δύναμη της συσκευής μας. Ο ήχος είναι απλώς ένα διαμορφωμένο τροφοδοτικό και τίποτα άλλο. Όπως είναι το φαγητό, έτσι είναι και ο ήχος. Θα προσπαθήσουμε να δώσουμε ιδιαίτερη προσοχή σε αυτό το θέμα. Η αρχική έκδοση του σταθεροποιητή ισχύος για τη συσκευή μας φαίνεται στην Εικ. 2
Τα πλεονεκτήματα αυτού του σχήματος είναι η απλότητα και η σαφήνειά του. Με έναν κοινό ανορθωτή, χρησιμοποιούνται διαφορετικοί σταθεροποιητές για τα ψηφιακά και αναλογικά μέρη του κυκλώματος - αυτό είναι απαραίτητο. Μεταξύ τους, αποσυνδέονται στην είσοδο από ένα φίλτρο που αποτελείται από C1, L1, C2, C3. Αντί για ρυθμιστές 7805 πέντε βολτ, είναι προτιμότερο να βάλετε ρυθμιζόμενο LM317 με κατάλληλα διαχωριστικά αντίστασης στο κύκλωμα εξόδου ελέγχου. Ο υπολογισμός των τιμών αντίστασης μπορεί να βρεθεί σε οποιοδήποτε βιβλίο αναφοράς για γραμμικά μικροκυκλώματα. Σε σύγκριση με το 7805, τα LM317 έχουν μεγαλύτερο εύρος συχνοτήτων (μην ξεχνάτε ότι δεν ρέει μόνο συνεχές ρεύμα μέσω των κυκλωμάτων ισχύος, αλλά και ψηφιακό σήμα ευρείας ζώνης), λιγότερο εσωτερικό θόρυβο και πιο αθόρυβη απόκριση σε παλμικό φορτίο. Το γεγονός είναι ότι όταν εμφανίζεται παλμικός θόρυβος (και είναι προφανώς αόρατοι από άποψη ισχύος!) Το κύκλωμα σταθεροποίησης, που καλύπτεται από βαθιά αρνητική ανάδραση (είναι απαραίτητο να ληφθεί υψηλός συντελεστής σταθεροποίησης και χαμηλή αντίσταση εξόδου), προσπαθεί να το αντισταθμίσει . Όπως αναμενόταν για κυκλώματα με OOS, εμφανίζεται μια διαδικασία απόσβεσης ταλάντωσης, στην οποία υπερτίθενται οι νεοαφιχθέντες παρεμβολές και ως αποτέλεσμα, η τάση εξόδου συνεχώς πηδά πάνω-κάτω. Από αυτό προκύπτει ότι είναι επιθυμητό να χρησιμοποιούνται σταθεροποιητές σε διακριτά στοιχεία που δεν περιέχουν λειτουργικό σύστημα για την τροφοδοσία ψηφιακών κυκλωμάτων. Φυσικά, σε αυτήν την περίπτωση, η αντίσταση εξόδου της πηγής θα είναι πολύ υψηλότερη, επομένως ολόκληρη η ευθύνη για την καταπολέμηση του παλμικού θορύβου μετατίθεται στους πυκνωτές διακλάδωσης, οι οποίοι κάνουν καλή δουλειά σε αυτό το έργο και αυτό έχει ευεργετική επίδραση στον ήχο . Επιπλέον, προκύπτει σαφώς η ανάγκη χρήσης ξεχωριστού σταθεροποιητή για κάθε έξοδο ισχύος ψηφιακών μικροκυκλωμάτων, μαζί με στοιχεία αποσύνδεσης ισχύος (παρόμοια με τα L1, C2, C3 στο Σχ. 2).
Στο Markan DAC, αυτό γίνεται και το φίλτρο με πρόσθετη καταστολή του ψηφιακού θορύβου και ο ανορθωτής λειτουργούν από ξεχωριστή περιέλιξη του μετασχηματιστή δικτύου και διαφορετικοί μετασχηματιστές χρησιμοποιούνται ακόμη και για πρόσθετη αποσύνδεση των ψηφιακών και αναλογικών μερών του κυκλώματος. Το ίδιο γίνεται για να βελτιώσουμε περαιτέρω το DAC μας, αν και το κύκλωμα στο Σχ. 2 μπορεί να χρησιμοποιηθεί αρχικά, θα παρέχει ένα αρχικό επίπεδο ποιότητας ήχου. Στον ανορθωτή, είναι καλύτερο να χρησιμοποιείτε γρήγορες διόδους Schottky.
Παραλλαγή πολλαπλών bit του σχήματος
Τυπικά, τα DAC πολλαπλών bit απαιτούν πολλές πηγές τάσης διαφορετικής πολικότητας και σημαντικό αριθμό πρόσθετων διακριτών στοιχείων για τη λειτουργία τους. Μεταξύ της μεγάλης ποικιλίας μικροκυκλωμάτων, θα επιλέξουμε το Philips TDA1543. Αυτό το DAC είναι μια «budget» έκδοση του εξαιρετικού τσιπ TDA 1541, κοστίζει μια δεκάρα και διατίθεται σε λιανική στη χώρα μας.
Το τσιπ TDA 1541 χρησιμοποιήθηκε στο CD player Arcam Alpha 5, το οποίο κάποτε συγκέντρωσε πολλά βραβεία, αν και επιπλήχθηκε έντονα - προκατακλυσμιαία DAC, ισχυρές παρεμβολές, αλλά πώς ακούγεται! Αυτό το τσιπ εξακολουθεί να χρησιμοποιείται στα πικάπ Naim. Το TDA1543 είναι εξαιρετικό για τους σκοπούς μας, γιατί. Απαιτεί μόνο ένα τροφοδοτικό +5V και δεν απαιτεί πρόσθετα εξαρτήματα. Ξεκολλάμε το CS4390 από τον ψηφιακό δέκτη και συνδέουμε το TDA 1543 στη θέση του σύμφωνα με το διάγραμμα στην εικ. 3.
Εδώ πρέπει να γίνουν μερικές επιπλέον διευκρινίσεις. Όλοι οι DAC πολλαπλών bit έχουν έξοδο ρεύματος και υπάρχουν πολλά σχέδια κυκλωμάτων για τη μετατροπή του σήματος σε τάση. Ο πιο συνηθισμένος είναι ένας λειτουργικός ενισχυτής που συνδέεται με μια αναστροφή εισόδου στην έξοδο του DAC. Η μετατροπή ρεύματος-τάσης πραγματοποιείται με έξοδα του ΛΣ που την καλύπτει. Θεωρητικά, λειτουργεί εξαιρετικά και αυτή η προσέγγιση θεωρείται κλασική - μπορεί να βρεθεί στις προτεινόμενες επιλογές για τη συμπερίληψη οποιουδήποτε DAC πολλαπλών bit. Αλλά αν μιλάμε για ήχο, τότε όλα δεν είναι τόσο απλά. Για την εφαρμογή αυτής της μεθόδου στην πράξη, απαιτούνται πολύ υψηλής ποιότητας op-amp με καλά χαρακτηριστικά ταχύτητας, για παράδειγμα, AD811 ή AD817, που κοστίζουν περισσότερο από 5 $ το τεμάχιο. Ως εκ τούτου, σε σχέδια προϋπολογισμού, συχνά λειτουργούν διαφορετικά: απλώς συνδέουν μια συνηθισμένη αντίσταση στην έξοδο DAC και το ρεύμα που διέρχεται από αυτήν θα δημιουργήσει πτώση τάσης, δηλ. πλήρες σήμα. Η τιμή αυτής της τάσης θα είναι ευθέως ανάλογη με την τιμή της αντίστασης και του ρεύματος που τη διαρρέει. Παρά τη φαινομενική απλότητα και κομψότητα αυτής της μεθόδου, δεν έχει χρησιμοποιηθεί ακόμη ευρέως από κατασκευαστές ακριβού εξοπλισμού, επειδή έχει επίσης πολλές παγίδες. Το κύριο πρόβλημα είναι ότι η έξοδος ρεύματος των DAC δεν προβλέπει την παρουσία τάσης σε αυτό και συνήθως προστατεύεται από διόδους που συνδέονται μεταξύ τους και εισάγουν σημαντικές παραμορφώσεις στο σήμα που λαμβάνεται στην αντίσταση. Ανάμεσα στους γνωστούς κατασκευαστές που αποφάσισαν ωστόσο μια τέτοια μέθοδο, πρέπει να ξεχωρίσει η Kondo, η οποία βάζει μια αντίσταση τυλιγμένη με ασημένιο σύρμα στο M-100DAC της. Προφανώς, έχει πολύ μικρή αντίσταση και το πλάτος του σήματος εξόδου είναι επίσης πολύ μικρό. Για να ληφθεί ένα τυπικό πλάτος, χρησιμοποιούνται διάφορα στάδια ενίσχυσης σωλήνα. Μια άλλη γνωστή εταιρεία με αντισυμβατική προσέγγιση στο θέμα της μετατροπής ρεύματος σε τάση είναι η Audio Note. Στα DAC της, χρησιμοποιεί έναν μετασχηματιστή για το σκοπό αυτό, στον οποίο το ρεύμα που διέρχεται από το πρωτεύον τύλιγμα προκαλεί μαγνητική ροή, που οδηγεί στην εμφάνιση τάσης σήματος στο δευτερεύον τύλιγμα. Η ίδια αρχή εφαρμόζεται σε ορισμένα DAC της σειράς Markan.
Αλλά πίσω στο TDA 1543. Φαίνεται ότι οι προγραμματιστές αυτού του μικροκυκλώματος, για κάποιο λόγο, δεν εγκατέστησαν προστατευτικές διόδους στην έξοδο. Αυτό ανοίγει την προοπτική χρήσης ενός μετατροπέα ρεύματος σε τάση αντίστασης. Οι αντιστάσεις R2 και R4 στο σχ. Το 3 είναι μόνο για αυτό. Με τις υποδεικνυόμενες ονομασίες, το πλάτος του σήματος εξόδου είναι περίπου 1 V, το οποίο είναι αρκετό για την απευθείας σύνδεση του DAC σε έναν ενισχυτή ισχύος. Πρέπει να σημειωθεί ότι η χωρητικότητα φορτίου του κυκλώματος μας δεν είναι πολύ υψηλή και υπό δυσμενείς συνθήκες (υψηλή χωρητικότητα του καλωδίου διασύνδεσης, χαμηλή σύνθετη αντίσταση εισόδου του ενισχυτή ισχύος κ.λπ.), ο ήχος μπορεί να συσφίγγεται ελαφρώς στη δυναμική και «αλειμμένο». Σε αυτήν την περίπτωση, το buffer εξόδου θα βοηθήσει, το σχήμα και το σχέδιο του οποίου μπορείτε να επιλέξετε από μια ποικιλία υπαρχουσών επιλογών. Μπορεί να συμβεί ότι σε ορισμένες κατασκευασμένες εκδόσεις του μικροκυκλώματος TDA 1543 εξακολουθούν να είναι εγκατεστημένες προστατευτικές δίοδοι (αν και δεν υπάρχουν τέτοιες πληροφορίες στις προδιαγραφές και επίσης δεν συναντήσαμε συγκεκριμένες περιπτώσεις). Σε αυτήν την περίπτωση, θα είναι δυνατό να αφαιρέσετε ένα σήμα με πλάτος όχι μεγαλύτερο από 0,2 V από αυτό και θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε έναν ενισχυτή εξόδου. Για να γίνει αυτό, είναι απαραίτητο να μειωθεί η τιμή των αντιστάσεων R2 και R4 κατά 5 φορές. Οι πυκνωτές C2 και C4 στο σχ. 3 σχηματίζουν ένα φίλτρο πρώτης τάξης που αφαιρεί το θόρυβο RF από το αναλογικό σήμα και δημιουργεί την επιθυμητή απόκριση συχνότητας στο πάνω μέρος της περιοχής.
Πολλά σχέδια DAC χρησιμοποιούν ψηφιακά φίλτρα, γεγονός που απλοποιεί σημαντικά το έργο του προγραμματιστή κατά το σχεδιασμό του αναλογικού εξαρτήματος, αλλά ταυτόχρονα, το ψηφιακό φίλτρο φέρει το μεγαλύτερο μέρος της ευθύνης για τον τελικό ήχο της συσκευής. Πρόσφατα, έχουν εγκαταλειφθεί, καθώς ένα ικανό αναλογικό φίλτρο καταστέλλει αποτελεσματικά τον θόρυβο υψηλής συχνότητας και δεν έχει τόσο επιζήμια επίδραση στη μουσικότητα. Αυτό ακριβώς γίνεται στα Markan DAC, τα οποία χρησιμοποιούν ένα συμβατικό φίλτρο τρίτης τάξης με γραμμική απόκριση φάσης, κατασκευασμένο σε στοιχεία LC. Στο σχήμα μας στο Σχ. 3, για απλότητα, χρησιμοποιείται ένα αναλογικό φίλτρο πρώτης τάξης, το οποίο στις περισσότερες περιπτώσεις είναι αρκετά, ειδικά εάν χρησιμοποιείτε ενισχυτή ισχύος σωλήνα και ακόμη και χωρίς ανάδραση. Εάν ο εξοπλισμός σας είναι τρανζίστορ, τότε είναι πολύ πιθανό να χρειαστεί να αυξήσετε τη σειρά του φίλτρου (ωστόσο, μην το παρακάνετε, ένα πολύ απότομο κύκλωμα σίγουρα θα επιδεινώσει τον ήχο). Θα βρείτε τα αντίστοιχα σχήματα και τύπους για υπολογισμό σε οποιοδήποτε αξιοπρεπές εγχειρίδιο ραδιοερασιτεχνών.
Λάβετε υπόψη ότι οι αντιστάσεις R2, R4 και οι πυκνωτές C2, C4 βρίσκονται ακριβώς στο σημείο όπου προέρχεται ο αναλογικός ήχος. Το High End ξεκινά από εδώ και, όπως λένε, «παραπέρα παντού». Η ποιότητα αυτών των στοιχείων (ειδικά των αντιστάσεων) θα επηρεάσει σε μεγάλο βαθμό τον ήχο ολόκληρης της συσκευής. Οι αντιστάσεις πρέπει να εγκατασταθούν με άνθρακα VS, ULI ή βόριο-άνθρακα BLP (αφού τις επιλέξετε για την ίδια αντίσταση χρησιμοποιώντας ένα ωμόμετρο), η χρήση εισαγόμενων εξωτικών είναι επίσης ευπρόσδεκτη. Οι πυκνωτές επιτρέπεται οποιουδήποτε τύπου από τα παραπάνω. Όλες οι συνδέσεις πρέπει να έχουν ελάχιστο μήκος. Φυσικά, απαιτούνται και ποιοτικοί σύνδεσμοι εξόδου.
Τι πήραμε;
Κάποτε τραγουδούσα στίχους άσχημα,
συριγμένος, φώναξε και είπε ψέματα για το κίνητρο ...(J.K. Jerome, "Three in a Boat,
εκτός από τον σκύλο)
Δεν είμαι πολύ τεμπέλης να σας υπενθυμίσω ότι πριν ενεργοποιήσετε τη συσκευή για πρώτη φορά, πρέπει να ελέγξετε προσεκτικά ολόκληρη την εγκατάσταση. Σε αυτήν την περίπτωση, ο έλεγχος έντασης του ενισχυτή πρέπει να ρυθμιστεί στην ελάχιστη θέση και η ένταση θα πρέπει να αυξάνεται σταδιακά εάν δεν υπάρχουν παρεμβολές, σφύριγμα και φόντο στην έξοδο. Να είστε προσεκτικοί και προσεκτικοί!
Γενικά, τα single-bit DAC χαρακτηρίζονται από πολύ απαλό, ευχάριστο ήχο, με πληθώρα λεπτών λεπτομερειών. Φαίνεται ότι ρίχνουν όλο το ηχητικό δυναμικό τους προς βοήθεια του σολίστ, σπρώχνοντας τους άλλους συμμετέχοντες στο μουσικό έργο κάπου στο βάθος. Οι μεγάλες ορχήστρες είναι κάπως «μειωμένες» ως προς τη σύνθεση των μουσικών, υποφέρει η δύναμη και η κλίμακα του ήχου τους. Τα multi-bit DAC δίνουν την ίδια προσοχή σε όλους τους συμμετέχοντες στη μουσική δράση, χωρίς να ξενερώνουν ή να τονίζουν κανέναν από αυτούς. Το δυναμικό εύρος είναι ευρύτερο, ο ήχος είναι πιο ομοιόμορφος, αλλά ταυτόχρονα και κάπως πιο αποστασιοποιημένος.
Για παράδειγμα, όταν παίζετε το γνωστό τραγούδι "I Put A Spell on You" που ερμηνεύει η Creedence Clearwater Revival μέσω ενός DAC πολλαπλών bit, η ενέργειά του μεταφέρεται τέλεια, η ισχυρή ροή των συναισθημάτων απλά συναρπάζει, η πρόθεση των δημιουργών του γίνεται ξεκάθαρα, νιώθουμε έντονα αυτό που ήθελαν να μας πουν. Οι μικρές λεπτομέρειες είναι κάπως θολές, αλλά με βάση τα κυρίαρχα χαρακτηριστικά μιας τέτοιας απόδοσης ήχου που περιγράφονται παραπάνω, αυτό δεν φαίνεται να είναι σοβαρό μειονέκτημα. Όταν παίζετε το ίδιο τραγούδι μέσω ενός DAC ενός bit, η εικόνα είναι κάπως διαφορετική: ο ήχος δεν είναι τόσο μεγάλης κλίμακας, η σκηνή είναι κάπως πιεσμένη, αλλά οι λεπτομέρειες της παραγωγής ήχου, οι μικρές πινελιές ακούγονται τέλεια. Μεταφέρεται καλά η στιγμή που ο μουσικός φέρνει την κιθάρα πιο κοντά στον ενισχυτή, επιτυγχάνοντας μια μικρή αυτοδιέγερση του ενισχυτή. Αλλά ακούγοντας τον Έλβις Πρίσλεϊ, αποκαλύπτεται τέλεια όλος ο πλούτος της φωνής του. Φαίνεται ξεκάθαρα πώς άλλαξε με την ηλικία, ο συναισθηματικός αντίκτυπος στον ακροατή είναι επίσης ισχυρός και η συνοδεία, κάπως υποβαθμισμένη στο παρασκήνιο, ταιριάζει οργανικά στη συνολική εικόνα.
Επομένως, η επιλογή του τύπου DAC εξαρτάται από εσάς, και οι δύο επιλογές έχουν και δυνατά και αδύνατα σημεία, η αλήθεια, φυσικά, βρίσκεται κάπου στη μέση. Παρά την απλότητα, το ηχητικό δυναμικό των περιγραφόμενων κυκλωμάτων είναι αρκετά υψηλό και εάν οι παραπάνω συστάσεις εφαρμοστούν δημιουργικά, τα τελικά αποτελέσματα δεν πρέπει να σας απογοητεύσουν. Σας ευχόμαστε επιτυχία!
Ερωτήσεις από τον σχεδιαστή σχημάτων
Όντας «ευτυχισμένος» κάτοχος ενός ενσωματωμένου υποσυστήματος ήχου, εξακολουθούσα να ονειρευόμουν μια καλή κάρτα ήχου και δεν μπορούσα καν να σκεφτώ ότι θα μπορούσα να την φτιάξω μόνη μου στο σπίτι. Κάποτε, σερφάροντας στον Παγκόσμιο Ιστό, συνάντησα μια περιγραφή μιας κάρτας ήχου με διασύνδεση USB σε ένα τσιπ Burr-Brown PCM2702 και, κοιτάζοντας τις τιμές των εταιρειών που πωλούν εξαρτήματα ραδιοφώνου, συνειδητοποίησα ότι αυτό δεν ήταν ακόμα για εμάς - κανείς δεν ήξερε τίποτα γι' αυτό. Αργότερα, ο υπολογιστής μου κατασκευάστηκε σε μια μικρή θήκη microATX που δεν είχε χώρο ούτε για ένα παλιό Creative Audigy2 ZS. Έπρεπε να ψάξω για κάτι μικρό και κατά προτίμηση εξωτερικό με διασύνδεση USB. Και μετά ξανασυνάντησα το τσιπ PCM2702, το οποίο χρησιμοποιήθηκε ήδη ενεργά και επαινέστηκε για την ποιότητα της αναπαραγωγής μουσικής - με το σωστό κύκλωμα, ο ήχος ήταν πολύ πιο ευχάριστος από αυτόν του ίδιου Audigy2 ZS. Και πάλι μια αναζήτηση τιμών και ιδού, το επιθυμητό μικροκύκλωμα είναι διαθέσιμο σε τιμή περίπου 18 «εχθρικά χρήματα». Ως αποτέλεσμα, παραγγέλθηκαν μερικές μάρκες για πειράματα, ας πούμε έτσι, για να ακούσουν τι είχαν φτιάξει εκεί οι αστοί «CABuilders».
Λοιπόν, τι είδους ζώο είναι αυτό το χειριστήριο PCM2702 της θρυλικής εταιρείας Burr-Brown, που κέρδισε τις καρδιές των ηχοφίλων σε όλο τον κόσμο με τις κορυφαίες λύσεις του; Αναρωτιέμαι τι είναι ικανή η δημοσιονομική λύση;
Σύμφωνα με την τεχνική τεκμηρίωση για το μικροκύκλωμα (pcm2702.pdf), έχουμε έναν μετατροπέα ψηφιακού σε αναλογικό (μετατροπέας ψηφιακού σε αναλογικό - DAC) με διασύνδεση USB με τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
- Βάθος bit 16 bit.
- Ρυθμός δειγματοληψίας 32 kHz, 44,1 kHz και 48 kHz.
- Δυναμικό εύρος 100 dB;
- Λόγος σήματος προς θόρυβο 105 dB;
- Το επίπεδο μη γραμμικής παραμόρφωσης 0,002%;
- Διασύνδεση USB1.1;
- Ψηφιακό φίλτρο με 8x υπερδειγματοληψία.
- Λειτουργεί με το τυπικό πρόγραμμα οδήγησης συσκευής ήχου USB.
Τώρα για την ίδια τη συσκευή. Αρχικά, συναρμολογήθηκε μια απλή έκδοση σύμφωνα με το σχέδιο που συνιστά ο κατασκευαστής με μικρές αλλαγές στη διατροφή. Αποδείχθηκε ένα μικρό "zvukovuha" που τροφοδοτείται από USB.
Αλλά μια τέτοια συσκευή δεν ήταν πλήρης και απαιτούσε έναν εξωτερικό ενισχυτή και τα ακουστικά δεν μπορούσαν να κουνηθούν κανονικά. Αργότερα, η μητρική πλακέτα αντικαταστάθηκε με άλλη με κανονικό κωδικοποιητή HAD και καλή διάταξη πλακέτας. Η διαδρομή ήχου δεν είχε ξένο θόρυβο και θρόισμα και η ποιότητα του σήματος εξόδου δεν ήταν χειρότερη από αυτή του PCM2702. Και, μάλλον, αυτές οι γραμμές δεν υπήρχαν, αν ένα τέτοιο κουτί δεν είχε τραβήξει το μάτι μου:
Αυτό είναι ένα παθητικό σύστημα ψύξης για HDD, αλλά για μένα, πρώτα απ 'όλα, αυτή είναι μια κομψή περίπτωση για ραδιοφωνικό εξοπλισμό. Αμέσως κατάλαβα ότι κάτι θα συναρμολογηθεί σε αυτό, για παράδειγμα, μια κάρτα ήχου με έναν ενισχυτή, αφού δεν θα έπρεπε να υπάρχουν προβλήματα με την ψύξη. Σκέφτηκα πολύ το κύκλωμα της συσκευής. Από τη μια ήθελα υψηλή ποιότητα, αλλά από την άλλη δεν ήθελα να πληρώσω περισσότερα από έτοιμες κάρτες ήχου από το Creative cost. Το κύριο ερώτημα προέκυψε σχετικά με το LPF και τον ενισχυτή ακουστικών, επειδή τα εξαρτήματα υψηλής ποιότητας για αυτούς τους σκοπούς μπορεί να κοστίζουν όσο το ίδιο το PCM2702 ή ακόμα περισσότερο. Για παράδειγμα, οι υψηλής ποιότητας λειτουργικοί ενισχυτές LPF, OPA2132 και OPA627, κοστίζουν περίπου $10 και $35, αντίστοιχα. Τσιπ ενισχυτών ακουστικών - AD815 ή TPA6120, δεν βρήκα καθόλου στους τιμοκαταλόγους, επιπλέον, οι τιμές τους επίσης δεν είναι μικρές.
Αλλά δεν υπάρχει κακό χωρίς καλό, και βρήκα στον Ιστό ένα απλό και υψηλής ποιότητας κύκλωμα LPF σε τρανζίστορ, ο συγγραφέας του οποίου ισχυρίστηκε αξιοπρεπή ήχο, ακόμη και όχι χειρότερο από τους ακριβούς λειτουργικούς ενισχυτές. Αποφάσισε να προσπαθήσει. Ως ενισχυτής ακουστικών, εγκατέστησα το μικροκύκλωμα LM1876 - τη νεότερη "αδερφή" δύο καναλιών του θρυλικού LM3886 με τον ίδιο ήχο αλλά λιγότερη ισχύ. Αυτό το μικροκύκλωμα επιτρέπει, αυξάνοντας το κέρδος, τη σύνδεση των ηχείων.
Το αποτέλεσμα είναι ένα τέτοιο σχήμα - USB-DAC_PCM2702_Sch.pdf, σχέδιο πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος - USB-DAC_PCM2702_Pcb.pdf σε κατοπτρική εικόνα για μεταφορά της εικόνας με μέθοδο σιδερώματος λέιζερ σε φύλλο χαλκού, το λεγόμενο LUT (μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα στο Διαδίκτυο), ένα σχέδιο της διάταξης των στοιχείων και των jumper στον πίνακα, καθώς και το διάγραμμα σύνδεσης του ρυθμιστή έντασης ήχου - USB-DAC_PCM2702.pdf.
Η συναρμολογημένη σανίδα μοιάζει με αυτό:
Θα σας πω λίγο για το πώς λειτουργούν όλα, αν ξαφνικά υπάρχουν εκείνοι που θέλουν να συναρμολογήσουν μια τέτοια μονάδα. Το κύκλωμα μεταγωγής PCM2702 είναι στάνταρ - το LPF είναι ένα φίλτρο Sallen-Kay, ένα χαμηλοπερατό φίλτρο δεύτερης τάξης με κέρδος μονάδας, καθώς το ενεργό στοιχείο λειτουργεί ως ακόλουθος, ένας πομπός ή ακόλουθος πηγής μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρίς προβλήματα. Υπάρχει ήδη χώρος για πειραματισμούς. Μπορείτε να επιλέξετε τον τύπο τρανζίστορ που σας αρέσει περισσότερο όσον αφορά τον ήχο - εγώ, δοκιμάζοντας από ό,τι ήταν διαθέσιμο, τοποθετήθηκα σε ένα KT3102E σε μεταλλική θήκη (VT3, VT4 - δείτε το διάγραμμα USB-DAC_PCM2702_Sch). Τα στοιχεία φίλτρου επηρεάζουν περισσότερο τον ήχο, ειδικά οι πυκνωτές C25, C26, C31, C32. Οι ειδικοί σε αυτήν την επιχείρηση συνιστούν την εγκατάσταση πυκνωτών φιλμ WIMA FKP2, πολυστυρενίου φύλλου FSC ή σοβιετικού PM. Αλλά δεν υπήρχε τίποτα κανονικό στο απόθεμα και έπρεπε να βάλω αυτό που ήταν, και μόνο τότε το άλλαξα στο καλύτερο. Η πλακέτα παρέχει τακάκια επαφής τόσο για πυκνωτές εξόδου όσο και για SMD. Οι αντιστάσεις R9, R10, R11, R12 χρειάζονται πανομοιότυπα ζεύγη, για τα οποία παίρνουμε αντιστάσεις με ακρίβεια 1% ή επιλέγουμε ζεύγη με ένα πολύμετρο. Επέλεξα από πολλές δεκάδες αντιστάσεις με ακρίβεια 5%, αφού δεν υπήρχε χρόνος να περιμένω μέχρι να τις φέρουν με ακρίβεια 1%. Οι τιμές των αντιστάσεων και των πυκνωτών μπορούν να επιλεγούν ανάλογα με τον ήχο, όπως θέλετε, αλλά η μόνη προϋπόθεση είναι ότι το ζεύγος πρέπει να είναι το ίδιο έτσι ώστε κάθε κανάλι να μην τραγουδά με τον δικό του τρόπο.
Το κύκλωμα προβλέπει την απενεργοποίηση της αναλογικής τροφοδοσίας PCM2702 και της εξόδου φίλτρου από τις υποδοχές X5, X6 εάν το καλώδιο USB δεν είναι συνδεδεμένο στην υποδοχή X1. Αυτό γίνεται για να διασφαλιστεί ότι η χαμηλή σύνθετη αντίσταση εξόδου του φίλτρου δεν παρεμβαίνει στο σήμα που τροφοδοτείται σε αυτές τις υποδοχές όταν χρησιμοποιείτε τη συσκευή ως ενισχυτή ακουστικών. Όταν συνδέεται, η αναλογική ισχύς στο DAC παρέχεται μέσω του τρανζίστορ VT2, το οποίο ελέγχεται από το τρανζίστορ VT1, εάν υπάρχει τάση στην υποδοχή USB, τότε και τα δύο τρανζίστορ είναι ανοιχτά. Οι έξοδοι του φίλτρου συνδέονται με τους συνδέσμους του πίσω πίνακα μέσω του ρελέ K1, το οποίο τροφοδοτείται επίσης από USB. Χρησιμοποίησα το ρελέ V23079-A1001-B301 από την AXICOM. Εάν δεν υπάρχει τέτοιο ρελέ, τότε αντί για αυτό μπορείτε να βάλετε έναν συμβατικό διακόπτη με δύο ομάδες επαφών. Αντί για το τρανζίστορ VT2, μπορείτε επίσης να βάλετε έναν διακόπτη και δεν χρειάζεται να κολλήσετε όλα τα στοιχεία που είναι υπεύθυνα για την εναλλαγή της τροφοδοσίας, είναι επιθυμητό μόνο να αλλάξετε την ίδια την τροφοδοσία USB μέσω του ίδιου διακόπτη.
Ο ενισχυτής και το αναλογικό εξάρτημα τροφοδοτούνται από εξωτερικό τροφοδοτικό με τάση 12-15 V και 0,5 A AC, συνδεδεμένο μέσω του βύσματος X2 στον πίσω πίνακα.
Το ίδιο το τροφοδοτικό κατασκευάστηκε από ένα συμβατικό σταθεροποιημένο τροφοδοτικό 12 V 0,5 A, πετώντας όλα τα περιττά.
Στον ενισχυτή, πρέπει επίσης να επιλέξετε αντιστάσεις R15-R18 σε ζεύγη, οι οποίες ρυθμίζουν το κέρδος (αριστερό κανάλι Cool = R17/R15, Cup = R18/R16). Εάν δεν σκοπεύετε να χρησιμοποιήσετε ακουστικά, τότε μπορείτε να συνδέσετε ηχεία, τότε πρέπει να μειώσετε την αντίσταση των αντιστάσεων R15, R16 σε 4,7-10 kOhm, μπορείτε να αυξήσετε ελαφρώς την αντίσταση R17, R18. Έτσι, θα είναι δυνατή η απόκτηση ονομαστικής ισχύος εξόδου περίπου 2 x 5 watt. Εάν τροφοδοτήσετε το τσιπ D6 με τάση +/- 20 ... 25 V, η οποία λαμβάνεται αμέσως μετά τον ανορθωτή από τους πυκνωτές C6, C7, μπορείτε να λάβετε μέγιστη ισχύ εξόδου 2 x 18 W, αλλά για αυτό θα χρειαστεί να βάλετε τις διόδους VD2, VD3 σε ρεύμα τουλάχιστον 3Α, να αντικαταστήσετε την ασφάλεια F2 με ρεύμα τουλάχιστον 3Α, να διπλασιάσετε την χωρητικότητα των συμπυκνωμάτων C6, C7 και να χρησιμοποιήσετε έναν μετασχηματιστή στην παροχή ρεύματος μεγαλύτερης ισχύος, περίπου 16 V 4 A AC.
Μπορούν να εγκατασταθούν όλες οι αντιστάσεις SMD, αντιστάσεις R20, R22 μεγέθους 1206, αντιστάσεις R13, R14 μεγέθους 2010, όλες οι άλλες αντιστάσεις μεγέθους 0805. Όλοι οι κεραμικοί πυκνωτές SMD μεγέθους 0805, όλοι οι ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές με μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας 110 ° C και . εσωτερική αντίσταση , με τάση λειτουργίας 16 V, πυκνωτές C6, C7 με μέγιστη τάση λειτουργίας 25-35 V. Οι περισσότεροι σύνδεσμοι είναι συγκολλημένοι από παλιό εξοπλισμό, δεν μπορώ να πω με βεβαιότητα, καθοδηγηθείτε από την εμφάνιση. Η αντίσταση ελέγχου έντασης συνδέεται με ένα θωρακισμένο καλώδιο δύο συρμάτων, δύο κανάλια σήματος και γείωση στην οθόνη, μια αντίσταση άγνωστης κινεζικής προέλευσης με αντίσταση 20 kOhm της ομάδας Β (με εκθετική εξάρτηση της αντίστασης από τη γωνία περιστροφής του πόμολο).
Θέλω επίσης να σας πω λίγα λόγια για το πώς να συγκολλήσετε μικροκυκλώματα σε μια τόσο μικρή συσκευασία. Μερικοί πιστεύουν λανθασμένα ότι τέτοια μικροκυκλώματα πρέπει να συγκολληθούν με συγκολλητικά σίδερα χαμηλής ισχύος και ένα λεπτό άκρο. Είναι πολύ διασκεδαστικό να παρακολουθείς όταν οι άνθρωποι ακονίζουν το τσίμπημα σαν σουβλί και προσπαθούν να κολλήσουν κάθε πόδι ξεχωριστά. Στην πραγματικότητα, όλα είναι εύκολα και απλά. Αρχικά, εγκαθιστούμε το μικροκύκλωμα στην επιθυμητή θέση, το κρατάμε με το χέρι μας ή το στερεώνουμε με κόλλα, κολλάμε έναν από τους ακραίους ακροδέκτες, το κεντράρουμε, εάν χρειάζεται, και κολλάμε τον απέναντι ακροδέκτη. Εάν συγκολληθούν πολλά συμπεράσματα, τότε αυτό δεν είναι τρομακτικό. Το συγκολλητικό σίδερο λαμβάνεται με ισχύ 30-50 W με κονσέρβα, φρεσκοακονισμένο άκρο σε γωνία περίπου 45 ° και δεν γλυτώνουμε ροή ή κολοφώνιο. Η ροή κατά προτίμηση δεν είναι ενεργή, διαφορετικά θα πρέπει να πλύνετε την πλακέτα πολύ προσεκτικά προσπαθώντας να την ξεπλύνετε κάτω από το μικροκύκλωμα. Ζεσταίνουμε όλα τα πόδια με μια μικρή σταγόνα συγκόλλησης, ξεκινώντας από τη μία άκρη και σταδιακά, καθώς ζεσταίνεται, μετακινούμε το συγκολλητικό σίδερο προς τα μη συγκολλημένα καλώδια, οδηγώντας πάνω τους την περίσσεια συγκόλλησης, ενώ η σανίδα μπορεί να συγκρατηθεί σε γωνία έτσι ώστε η συγκόλληση να ρέει κάτω υπό την ίδια τη βαρύτητα. Αν δεν υπάρχει αρκετή συγκόλληση, πάρτε λίγο ακόμα, αν είναι πολύ, τότε με τη βοήθεια ενός κουρελιού αφαιρούμε όλη τη συγκόλληση που βρίσκεται στην άκρη του κολλητηρίου και χωρίς να γλυτώνουμε τη ροή αφαιρούμε την περίσσεια. από τις ακίδες μικροκυκλώματος. Έτσι, εάν η πλακέτα είναι κανονικά χαραγμένη, καλά καθαρισμένη και απολιπανθείσα, τότε η συγκόλληση γίνεται μέσα σε 1-3 λεπτά και αποδεικνύεται καθαρή, όμορφη και ομοιόμορφη, κάτι που φαίνεται στην πλακέτα μου. Αλλά για μεγαλύτερη βεβαιότητα, συνιστώ να εξασκηθείτε σε καμένες σανίδες από διάφορους εξοπλισμούς υπολογιστών με μικροκυκλώματα που έχουν περίπου το ίδιο βήμα καρφίτσας.
Σας συνιστώ να μην κολλήσετε πρώτα τα τσιπ D2 και D6 και τα στοιχεία που ενδέχεται να επηρεάσουν την εγκατάστασή τους. Πρώτα απ 'όλα, είναι απαραίτητο να συγκολλήσετε τους κόμβους που είναι υπεύθυνοι για την παροχή ρεύματος, να χτυπήσετε τα κυκλώματα τροφοδοσίας για βραχυκύκλωμα, να συνδεθείτε στη θύρα USB και να εφαρμόσετε 14 V AC από το τροφοδοτικό στο X2. Οι μελλοντικές έξοδοι των μικροκυκλωμάτων σταθεροποιητή θα πρέπει να έχουν τις ακόλουθες τάσεις:
- D1: +3,3V;
- D3: +12V;
- D4: -12V;
- D5: +5 V.
Όταν συνδέετε το PCM2702 στον υπολογιστή για πρώτη φορά, το σύστημα βρίσκει μια νέα συσκευή - USB Speakers Burr-Brown Japan PCM2702.
Μετά την αυτόματη εγκατάσταση του προγράμματος οδήγησης στη Διαχείριση Συσκευών, θα εμφανιστεί μια νέα συσκευή - Ηχεία USB. Αυτό σημαίνει ότι όλα λειτουργούν όπως θα έπρεπε και μπορείτε να ενεργοποιήσετε μουσική, βίντεο ή ακόμα και να εκτελέσετε παιχνίδια.
Το σύστημα μεταδίδει αυτόματα ήχο στο τσιπ PCM2702 όταν είναι συνδεδεμένο σε υπολογιστή και επιστρέφει στην αρχική του κατάσταση όταν απενεργοποιηθεί η πλακέτα, για να συνεχιστεί η αναπαραγωγή, απλά πρέπει να επανεκκινήσετε το επιθυμητό πρόγραμμα. Η ένταση ελέγχεται από τον τυπικό έλεγχο έντασης των Windows. Έλεγξα την απόδοση της πλακέτας μόνο στο Windows XP SP2.
Λίγα λόγια για τη συναρμολόγηση ολόκληρης της συσκευής σε μια θήκη. Το πιο δύσκολο κομμάτι είναι να ρυθμίσετε τη μεταβλητή αντίσταση του ρυθμιστή έντασης. Ο μπροστινός πίνακας είναι στερεωμένος στο σασί με μια προεξοχή που εκτείνεται κατά μήκος της πίσω πλευράς του πίνακα και έχει αρκετά σοβαρό πάχος. Αυτή η προεξοχή πρέπει να κοπεί με σιδηροπρίονο ή φρέζα στο σημείο όπου θα συνδεθεί ο έλεγχος έντασης, αλλά πρέπει να είστε πολύ προσεκτικοί, καθώς μπορείτε να γρατσουνίσετε την επίστρωση αλουμινίου, γεγονός που θα κάνει το πάνελ να χάσει την ελκυστικότητά του. Στη συνέχεια ανοίγουμε μια τρύπα για την τοποθέτηση της αντίστασης, τη θέση για την οποία υπολογίζουμε σύμφωνα με τη θέση της λαβής, η οποία θα τοποθετηθεί στην ίδια αντίσταση. Στην μπροστινή πλευρά, αφαιρούμε ελαφρά τις νευρώσεις κοντά στην τρύπα, έτσι ώστε το παξιμάδι να πάρει τα νήματα στη βάση της αντίστασης. Υπάρχει ένα ακόμη πρόβλημα - το κέντρο του πίνακα δεν συμπίπτει με το κέντρο του εσωτερικού θαλάμου του πλαισίου και η αντίσταση ελέγχου έντασης στηρίζεται στο περίβλημα. Έπρεπε να σηκώσω το πάνελ κατά 2-3 mm, για το οποίο έκοψα τη γωνία της προεξοχής για στερέωση με ένα dremel.
Δεν θα περιγράψω λεπτομερώς όλες τις ενέργειες με τον πίνακα και το πλαίσιο. Όσοι μπορούν να φτιάξουν μόνοι τους μια τέτοια συσκευή θα καταλάβουν τα πάντα από τις φωτογραφίες. Όπου έγιναν τρύπες και σπείρωμα, τοποθετήθηκαν 2 ροδέλες κάτω από τον πίνακα κατά την εγκατάσταση κοντά σε κάθε βίδα για να ανυψωθεί κατά 2 mm. Επίσης ανοίγονται τρύπες στο σασί και κόβονται κλωστές για την τοποθέτηση της σανίδας. Τα μικροκυκλώματα D3, D4 και D6 πιέζονται στο σασί με βίδες M2.5, ενώ τα D4 και D6 πρέπει να απομονωθούν από τον πίνακα χρησιμοποιώντας μια πλάκα μαρμαρυγίας ή άλλο θερμοαγώγιμο διηλεκτρικό ή τσιπ με μονωμένη θήκη, όπως το D6 στην περίπτωσή μου, πρέπει να χρησιμοποιηθεί. Το πίσω πλαίσιο είναι κατασκευασμένο από πλαστικό βύσμα από τη μονάδα συστήματος. Όλα αυτά φαίνονται αναλυτικότερα στη φωτογραφία.
Τα περισσότερα παράλληλα κυκλώματα DAC βασίζονται στο άθροισμα των ρευμάτων, η ισχύς καθενός από τα οποία είναι ανάλογη με το βάρος του ψηφιακού μπιτ και μόνο τα ρεύματα των μπιτ των οποίων οι τιμές είναι ίσες με 1 θα πρέπει να αθροίζονται. Για παράδειγμα, απαιτείται η μετατροπή ενός δυαδικού κώδικα τεσσάρων bit σε αναλογικό σήμα ρεύματος. Για το τέταρτο, πιο σημαντικό ψηφίο (SZR), το βάρος θα είναι ίσο με 2 3 = 8, για το τρίτο ψηφίο - 2 2 = 4, για το δεύτερο - 2 1 = 2 και για το junior (MSR) - 2 0 =1. Εάν το βάρος του MZR Εγώ MZR \u003d 1 mA, λοιπόν Εγώ SZR = 8 mA, και το μέγιστο ρεύμα εξόδου του μετατροπέα Εγώ out.max =15 mA και αντιστοιχεί στον κωδικό 1111 2 . Είναι σαφές ότι ο κωδικός 1001 2, για παράδειγμα, θα αντιστοιχεί Εγώέξοδος = 9 mA, κ.λπ. Επομένως, απαιτείται η κατασκευή ενός κυκλώματος που παρέχει παραγωγή και μεταγωγή σύμφωνα με τους δεδομένους νόμους των ρευμάτων ακριβούς βάρους. Το απλούστερο κύκλωμα που εφαρμόζει αυτή την αρχή φαίνεται στο Σχ. 3.
Οι αντιστάσεις των αντιστάσεων επιλέγονται έτσι ώστε όταν τα πλήκτρα είναι κλειστά, να διαρρέει ένα ρεύμα που αντιστοιχεί στο βάρος της εκκένωσης. Το κλειδί πρέπει να είναι κλειστό όταν το αντίστοιχο bit της λέξης εισόδου είναι ίσο με ένα. Το ρεύμα εξόδου δίνεται από
Με υψηλή χωρητικότητα DAC, οι αντιστάσεις ρύθμισης ρεύματος πρέπει να αντιστοιχίζονται με υψηλή ακρίβεια. Οι πιο αυστηρές απαιτήσεις ακρίβειας επιβάλλονται σε αντιστάσεις υψηλής τάξης, καθώς η εξάπλωση των ρευμάτων σε αυτούς δεν πρέπει να υπερβαίνει το ρεύμα του λιγότερο σημαντικού επιπέδου. Ως εκ τούτου, η εξάπλωση της αντίστασης σε κ-το ψηφίο πρέπει να είναι μικρότερο από
ρε R /R=2 –κ
Από αυτή τη συνθήκη προκύπτει ότι η εξάπλωση της αντίστασης της αντίστασης, για παράδειγμα, στο τέταρτο ψηφίο δεν πρέπει να υπερβαίνει το 3%, και στο 10ο ψηφίο - 0,05%, κ.λπ.
Το εξεταζόμενο σχέδιο, με όλη του την απλότητα, έχει μια ολόκληρη δέσμη ελλείψεων. Πρώτον, για διαφορετικούς κωδικούς εισόδου, το ρεύμα που αντλείται από την πηγή τάσης αναφοράς (REF) θα είναι διαφορετικό και αυτό θα επηρεάσει την τιμή της τάσης εξόδου του REF. Δεύτερον, οι τιμές αντίστασης των αντιστάσεων βάρους μπορεί να διαφέρουν κατά χιλιάδες φορές, και αυτό καθιστά πολύ δύσκολη την εφαρμογή αυτών των αντιστάσεων σε IC ημιαγωγών. Επιπλέον, η αντίσταση των αντιστάσεων υψηλής τάξης σε DAC πολλαπλών bit μπορεί να είναι ανάλογη με την αντίσταση ενός κλειστού κλειδιού και αυτό θα οδηγήσει σε σφάλμα μετατροπής. Τρίτον, σε αυτό το σχήμα, εφαρμόζεται σημαντική τάση στους ανοιχτούς διακόπτες, γεγονός που περιπλέκει την κατασκευή τους.
Αυτές οι αδυναμίες εξαλείφονται στο κύκλωμα AD7520 DAC (οικιακό αναλογικό 572PA1), που αναπτύχθηκε από την Analog Devices το 1973, το οποίο επί του παρόντος είναι ουσιαστικά ένα βιομηχανικό πρότυπο (πολλά σειριακά μοντέλα DAC κατασκευάζονται σύμφωνα με αυτό). Αυτό το σχήμα φαίνεται στο σχ. 4. Τα τρανζίστορ MOS χρησιμοποιούνται ως κλειδιά εδώ.
Ρύζι. 4. Κύκλωμα DAC με διακόπτες και μήτρα σταθερής αντίστασης
Σε αυτό το κύκλωμα, η ρύθμιση των συντελεστών στάθμισης των βημάτων του μετατροπέα πραγματοποιείται με διαδοχική διαίρεση της τάσης αναφοράς χρησιμοποιώντας μια μήτρα αντίστασης σταθερής αντίστασης. Το κύριο στοιχείο μιας τέτοιας μήτρας είναι ένας διαιρέτης τάσης (Εικ. 5), ο οποίος πρέπει να πληροί την ακόλουθη προϋπόθεση: εάν είναι φορτωμένο με αντίσταση R n, τότε η σύνθετη αντίσταση εισόδου του Rμέσα πρέπει επίσης να λάβει την τιμή R n. Συντελεστής αποδυνάμωσης κυκλώματος a = U 2 /UΤο 1 σε αυτό το φορτίο πρέπει να έχει μια δεδομένη τιμή. Όταν πληρούνται αυτές οι συνθήκες, λαμβάνουμε τις ακόλουθες εκφράσεις για τις αντιστάσεις:
σύμφωνα με το Σχ.4.
Αφού σε οποιαδήποτε θέση των διακοπτών S kσυνδέουν τους κάτω ακροδέκτες των αντιστάσεων σε ένα κοινό δίαυλο κυκλώματος, η πηγή τάσης αναφοράς είναι φορτωμένη με σταθερή αντίσταση εισόδου Rσε = R. Αυτό διασφαλίζει ότι η τάση αναφοράς παραμένει αμετάβλητη για οποιονδήποτε κωδικό εισόδου DAC.
Σύμφωνα με το σχ. 4, τα ρεύματα εξόδου του κυκλώματος καθορίζονται από τις σχέσεις
 |
(8) |
 |
(9) |
και ρεύμα εισόδου
 |
(10) |
Από τους κατώτερους ακροδέκτες των αντιστάσεων 2 Rπίνακες σε οποιαδήποτε κατάσταση διακοπτών S kσυνδέονται σε ένα κοινό δίαυλο κυκλώματος μέσω της χαμηλής αντίστασης των κλειστών διακοπτών, οι τάσεις στους διακόπτες είναι πάντα μικρές, μέσα σε λίγα χιλιοστά βολτ. Αυτό απλοποιεί την κατασκευή των διακοπτών και των κυκλωμάτων ελέγχου τους και επιτρέπει τη χρήση τάσης αναφοράς από ένα ευρύ φάσμα, συμπεριλαμβανομένης της διαφορετικής πολικότητας. Δεδομένου ότι το ρεύμα εξόδου του DAC εξαρτάται από Uγραμμικά (βλέπε (8)), μετατροπείς αυτού του τύπου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον πολλαπλασιασμό ενός αναλογικού σήματος (τροφοδοτώντας το στην είσοδο τάσης αναφοράς) με έναν ψηφιακό κωδικό. Αυτά τα DAC ονομάζονται πολλαπλασιάζοντας(MDAC).
Η ακρίβεια αυτού του κυκλώματος μειώνεται από το γεγονός ότι για DAC με μεγάλο βάθος bit, είναι απαραίτητο να ταιριάζουν οι αντιστάσεις R 0 κλειδιά με ρεύματα εκφόρτισης. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για κλειδιά υψηλής παραγγελίας. Για παράδειγμα, στο 10-bit AD7520 DAC, τα βασικά MOSFET των έξι πιο σημαντικών bit είναι διαφορετικά ως προς την περιοχή και την αντίστασή τους RΤο 0 αυξάνεται σύμφωνα με τον δυαδικό κώδικα (20, 40, 80, ... , 640 ohms). Με αυτόν τον τρόπο εξισώνονται οι πτώσεις τάσης στους διακόπτες των πρώτων έξι ψηφίων (έως 10 mV), γεγονός που εξασφαλίζει τη μονοτονία και τη γραμμικότητα της μεταβατικής απόκρισης DAC. Το 12-bit DAC 572PA2 έχει διαφορική μη γραμμικότητα έως και 0,025% (1 LSM).
Τα DAC που βασίζονται σε διακόπτες MOS έχουν σχετικά χαμηλή απόδοση λόγω της μεγάλης χωρητικότητας εισόδου των διακοπτών MOS. Το ίδιο 572PA2 έχει χρόνο καθίζησης για το ρεύμα εξόδου όταν αλλάζει τον κωδικό εισόδου από 000...0 σε 111...1, ίσο με 15 μs. Το 12-bit DAC7611 της Burr-Braun έχει χρόνο καθίζησης 10 µs. Ταυτόχρονα, τα DAC που βασίζονται σε διακόπτες MOS έχουν ελάχιστη κατανάλωση ενέργειας. Το ίδιο DAC7611 καταναλώνει μόνο 2,5 mW. Πρόσφατα, μοντέλα DAC του τύπου που συζητήθηκε παραπάνω εμφανίστηκαν με υψηλότερη ταχύτητα. Για παράδειγμα, το AD7943 12-bit έχει χρόνο καθίζησης ρεύματος 0,6 µs και κατανάλωση ενέργειας μόνο 25 µW. Η χαμηλή ιδιοκατανάλωση επιτρέπει σε αυτά τα DAC μικροτροφοδοσίας να τροφοδοτούνται απευθείας από την πηγή τάσης αναφοράς. Ταυτόχρονα, μπορεί να μην έχουν καν έξοδο για τη σύνδεση ενός ION, για παράδειγμα, AD5321.
DAC σε τρέχουσες πηγές
Τα DAC στις τρέχουσες πηγές έχουν υψηλότερη ακρίβεια. Σε αντίθεση με την προηγούμενη έκδοση, στην οποία τα ρεύματα βάρους παράγονται από αντιστάσεις σχετικά χαμηλής αντίστασης και, ως αποτέλεσμα, εξαρτώνται από την αντίσταση των διακοπτών και το φορτίο, στην περίπτωση αυτή, τα ρεύματα βάρους παρέχονται από πηγές ρεύματος τρανζίστορ με υψηλή δυναμική αντίσταση. Ένα απλοποιημένο διάγραμμα του DAC στις πηγές ρεύματος φαίνεται στην εικ. 6.
Ρύζι. 6. Κύκλωμα DAC σε πηγές ρεύματος
Τα ρεύματα βάρους σχηματίζονται χρησιμοποιώντας μια μήτρα αντίστασης. Τα δυναμικά των βάσεων των τρανζίστορ είναι τα ίδια, και έτσι ώστε τα δυναμικά των εκπομπών όλων των τρανζίστορ να είναι ίσα, οι περιοχές των εκπομπών τους διαφέρουν ανάλογα με τους συντελεστές στάθμισης. Η δεξιά αντίσταση της μήτρας δεν είναι συνδεδεμένη με έναν κοινό δίαυλο, όπως στο διάγραμμα στο Σχ. 4, αλλά σε δύο πανομοιότυπα τρανζίστορ συνδεδεμένα παράλληλα VT 0 και VT n, ως αποτέλεσμα του οποίου το ρεύμα μέσω VTΤο 0 είναι ίσο με το μισό του ρεύματος που διέρχεται VT 1 . Η τάση εισόδου για την μήτρα αντίστασης δημιουργείται χρησιμοποιώντας το τρανζίστορ αναφοράς VT op και λειτουργικός ενισχυτής OU1, η τάση εξόδου του οποίου ρυθμίζεται έτσι ώστε το ρεύμα συλλέκτη του τρανζίστορ VTΤο op παίρνει μια τιμή Εγώόπ. Ρεύμα εξόδου για Ν-bit DAC.
 |
(11) |
Τυπικά παραδείγματα DAC σε διακόπτες ρεύματος με διπολικά τρανζίστορ ως κλειδιά είναι ένα 12-bit 594PA1 με χρόνο καθίζησης 3,5 μs και σφάλμα γραμμικότητας όχι περισσότερο από 0,012% και ένα AD565 12 bit, το οποίο έχει χρόνο καθίζησης 0,2 μs με το ίδιο σφάλμα γραμμικότητας. Ακόμα πιο γρήγορο είναι το AD668, το οποίο έχει χρόνο καθίζησης 90 ns και το ίδιο σφάλμα γραμμικότητας. Από τις νέες εξελίξεις, μπορούμε να σημειώσουμε το 14-bit AD9764 με χρόνο καθίζησης 35 ns και σφάλμα γραμμικότητας όχι περισσότερο από 0,01%.
ως διακόπτες ρεύματος S kχρησιμοποιείται συχνά διπολικό διαφορικά στάδιαστο οποίο είναι ενεργά τα τρανζίστορ. Αυτό μειώνει τον χρόνο καθίζησης σε μερικά νανοδευτερόλεπτα. Το κύκλωμα του διακόπτη ρεύματος στους διαφορικούς ενισχυτές φαίνεται στο σχ. 7.
Τα διαφορικά στάδια VT 1 -VT 3 και VT "1 - VT" 3 σχηματίζονται από τυπικές βαλβίδες ESL. Ρεύμα Ικπου ρέει μέσω του ακροδέκτη συλλέκτη του ακόλουθου εκπομπού εξόδου είναι το ρεύμα εξόδου του στοιχείου. Εάν η ψηφιακή είσοδος Dkεφαρμόζεται μια τάση υψηλού επιπέδου, μετά ανοίγει το τρανζίστορ VT 3 και κλείνει το τρανζίστορ VT "3. Το ρεύμα εξόδου καθορίζεται από την έκφραση
Η ακρίβεια βελτιώνεται σημαντικά εάν η αντίσταση R e αντικαταστήστε με μια πηγή συνεχούς ρεύματος, όπως στο κύκλωμα στο σχ. 6. Λόγω της συμμετρίας του κυκλώματος, είναι δυνατό να σχηματιστούν δύο ρεύματα εξόδου - άμεσο και αντίστροφο. Τα πιο γρήγορα μοντέλα αυτών των DAC έχουν επίπεδα εισόδου ESL. Ένα παράδειγμα είναι το 12-bit MAX555, το οποίο έχει χρόνο καθίζησης 4 ns στο 0,1%. Δεδομένου ότι τα σήματα εξόδου αυτών των DAC καταγράφουν το εύρος ραδιοσυχνοτήτων, έχουν σύνθετη αντίσταση εξόδου 50 ή 75 ohms, η οποία πρέπει να ταιριάζει με τη χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση του καλωδίου που είναι συνδεδεμένο στην έξοδο του μετατροπέα.
Σχηματισμός του σήματος εξόδου με τη μορφή τάσης
Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για τη δημιουργία της τάσης εξόδου για ένα DAC με το άθροισμα των ρευμάτων βάρους. Δύο από αυτά φαίνονται στο Σχ. 8.
Ρύζι. 8. Σχηματισμός τάσης στην έξοδο ρεύματος του DAC
Στο σχ. Το σχήμα 8a δείχνει ένα κύκλωμα με έναν μετατροπέα ρεύματος σε τάση σε έναν λειτουργικό ενισχυτή (op-amp). Αυτό το κύκλωμα είναι κατάλληλο για όλους τους DAC εξόδου ρεύματος. Δεδομένου ότι οι αντιστάσεις φιλμ που καθορίζουν τα ρεύματα βάρους του DAC έχουν σημαντικό συντελεστή αντίστασης θερμοκρασίας, η αντίσταση ανάδρασης RΤο λειτουργικό σύστημα πρέπει να είναι κατασκευασμένο σε τσιπ DAC και στην ίδια τεχνολογική διαδικασία που γίνεται συνήθως. Αυτό καθιστά δυνατή τη μείωση της αστάθειας θερμοκρασίας του μορφοτροπέα κατά 300...400.
Για ένα DAC σε διακόπτες MOS, λαμβάνοντας υπόψη το (8), την τάση εξόδου του κυκλώματος στο σχ. 8α.
Συνήθως η αντίσταση της αντίστασης ανάδρασης R oc = R. Σε αυτήν την περίπτωση
 |
(12) |
Τα περισσότερα μοντέλα DAC έχουν σημαντική χωρητικότητα εξόδου. Για παράδειγμα, AD7520 με πλήκτρα MOS, ανάλογα με τον κωδικό εισόδου ΜΕη έξοδος είναι 30 ... 120 pF, για AD565A με πηγές ρεύματος ΜΕ vy = 25 pF. Αυτή η χωρητικότητα, μαζί με την αντίσταση εξόδου του DAC και της αντίστασης RΤο oc δημιουργεί έναν πρόσθετο πόλο στην απόκριση συχνότητας του βρόχου ανάδρασης op-amp, ο οποίος μπορεί να προκαλέσει αστάθεια αυτοδιέγερσης. Αυτό είναι ιδιαίτερα επικίνδυνο για DAC με διακόπτες MOS με μηδενικό κωδικό εισόδου. Στο R os = 10 kΩ, η συχνότητα του δεύτερου πόλου θα είναι περίπου 100 kHz σε 100% βάθος ανάδρασης. Σε αυτή την περίπτωση, ένας ενισχυτής του οποίου η συχνότητα απολαβής μονάδας είναι φά t υπερβαίνει τα 500 kHz, θα έχει σαφώς ανεπαρκή περιθώρια σταθερότητας. Για να διατηρήσετε τη σταθερότητα, μπορείτε να συνδεθείτε παράλληλα με μια αντίσταση Rπυκνωτής os ΜΕέως, η χωρητικότητα του οποίου στην πρώτη προσέγγιση μπορεί να ληφθεί ίση με ΜΕέξω. Για πιο ακριβή επιλογή ΜΕΕίναι απαραίτητο να πραγματοποιηθεί μια πλήρης ανάλυση της σταθερότητας του κυκλώματος, λαμβάνοντας υπόψη τις ιδιότητες ενός συγκεκριμένου ενισχυτή λειτουργίας. Αυτά τα μέτρα υποβαθμίζουν την απόδοση του κυκλώματος τόσο σοβαρά που δημιουργείται μια παράδοξη κατάσταση: για να διατηρηθεί η υψηλή απόδοση ακόμη και ενός φθηνού DAC, μπορεί να απαιτείται ένας σχετικά ακριβός ενισχυτής υψηλής ταχύτητας (με σύντομο χρόνο καθίζησης).
Τα πρώτα μοντέλα DAC με διακόπτες MOS (AD7520, 572PA1, κ.λπ.) επιτρέπουν αρνητική τάση στους διακόπτες που δεν υπερβαίνει τα 0,7 V, επομένως, για την προστασία των διακοπτών, θα πρέπει να συνδεθεί μια δίοδος Schottky μεταξύ των εξόδων DAC, όπως φαίνεται στην Εικ. 8α.
Για έναν μετατροπέα ψηφιακού σε αναλογικό σε πηγές ρεύματος, το ρεύμα εξόδου μπορεί να μετατραπεί σε τάση χρησιμοποιώντας μια αντίσταση (Εικ. 8β). Σε αυτό το κύκλωμα, η αυτοδιέγερση είναι αδύνατη και η ταχύτητα διατηρείται, ωστόσο, το πλάτος της τάσης εξόδου πρέπει να είναι μικρό (για παράδειγμα, για το AD565A σε διπολική λειτουργία εντός ± 1 V). Διαφορετικά, τα τρανζίστορ πηγής ρεύματος μπορεί να βγουν εκτός γραμμικής λειτουργίας. Αυτή η λειτουργία παρέχεται σε χαμηλές τιμές αντίστασης φορτίου: R n » 1 kOhm. Για να αυξήσετε το πλάτος του σήματος εξόδου του DAC σε αυτό το κύκλωμα, μπορείτε να συνδέσετε έναν μη αναστροφικό ενισχυτή στον ενισχυτή ενεργοποίησης στην έξοδο του.
Για DAC με διακόπτες MOS, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την αντίστροφη σύνδεση της μήτρας αντίστασης για να λάβετε το σήμα εξόδου σε μορφή τάσης (Εικ. 9).
Ρύζι. 9. Αντίστροφη ενεργοποίηση του DAC με διακόπτες MOS
Για να υπολογίσουμε την τάση εξόδου, βρίσκουμε τη σχέση μεταξύ της τάσης U iστο κλειδί Σικαι κομβική τάση U"Εγώ. Ας χρησιμοποιήσουμε την αρχή της υπέρθεσης. Υποθέτουμε ότι όλες οι τάσεις στα πλήκτρα είναι ίσες με μηδέν, εκτός από την εξεταζόμενη τάση U i. Στο R n=2 Rκάθε κόμβος συνδέεται με το δεξί και το αριστερό φορτίο με αντίσταση 2 R. Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο των δύο κόμβων, παίρνουμε
Βρίσκουμε την τάση εξόδου του DAC ως τη συνολική τάση στον πιο δεξιό κόμβο, που προκαλείται από τη συνολική δράση όλων U i. Σε αυτή την περίπτωση, οι τάσεις των κόμβων προστίθενται στα βάρη που αντιστοιχούν στους συντελεστές διαίρεσης της μήτρας αντίστασης R- 2R. Παίρνω
Για να προσδιορίσουμε την τάση εξόδου σε ένα αυθαίρετο φορτίο, χρησιμοποιούμε το θεώρημα της ισοδύναμης γεννήτριας. Από το ισοδύναμο κύκλωμα DAC στο σχ. Το 10 δείχνει ότι
Ισοδύναμη αντίσταση γεννήτριας RΤο e συμπίπτει με την σύνθετη αντίσταση εισόδου του πίνακα R- 2R, δηλ. Rε = R. Στο R n=2 Rαπό (14) παίρνουμε
Τα μειονεκτήματα αυτού του κυκλώματος είναι: μεγάλη πτώση τάσης στα πλήκτρα, μεταβλητό φορτίο της πηγής τάσης αναφοράς και σημαντική σύνθετη αντίσταση εξόδου. Λόγω του πρώτου μειονεκτήματος, αυτό το σχήμα δεν μπορεί να περιλαμβάνει DAC τύπου 572PA1 ή 572PA2, αλλά τα 572PA6 και 572PA7 μπορούν. Λόγω του δεύτερου μειονεκτήματος, η πηγή τάσης αναφοράς πρέπει να έχει χαμηλή σύνθετη αντίσταση εξόδου, διαφορετικά είναι δυνατή η μη μονοτονία του χαρακτηριστικού μετατροπής. Ωστόσο, η αντίστροφη σύνδεση μιας μήτρας αντίστασης χρησιμοποιείται αρκετά ευρέως σε IC DAC με έξοδο τάσης, για παράδειγμα, σε ένα 12-bit MAX531, το οποίο περιλαμβάνει επίσης έναν ενσωματωμένο op-amp σε μια σύνδεση χωρίς αναστροφή, όπως buffer ή σε 16-bit MAX542 χωρίς ενσωματωμένο buffer . Το AD7390 12-bit DAC είναι χτισμένο σε μια ανεστραμμένη μήτρα με ενισχυτή buffer στο chip και καταναλώνει μόνο 0,3 mW ισχύος. Είναι αλήθεια ότι ο χρόνος καθίζησης του φτάνει τα 70 μs.
Εναλλαγή πυκνωτή παράλληλο DAC
Η βάση αυτού του τύπου DAC είναι ένας πίνακας πυκνωτών, οι χωρητικότητες των οποίων σχετίζονται ως ακέραιες δυνάμεις δύο. Ένα διάγραμμα μιας απλής έκδοσης ενός τέτοιου μετατροπέα φαίνεται στο σχ. 11. Χωρητικότητα κΟ πυκνωτής της μήτρας καθορίζεται από τη σχέση
Ο πυκνωτής δέχεται επίσης ίση φόρτιση. ΜΕστην ανατροφοδότηση OU. Σε αυτή την περίπτωση, η τάση εξόδου του op-amp θα είναι
Για να αποθηκεύσετε το αποτέλεσμα μετατροπής (τάση DC) για οποιοδήποτε χρονικό διάστημα, θα πρέπει να συνδεθεί μια συσκευή δειγματοληψίας και διατήρησης στην έξοδο αυτού του τύπου DAC. Για να αποθηκεύουν την τάση εξόδου επ' αόριστον, όπως μπορούν να κάνουν οι DAC με το άθροισμα των ρευμάτων βάρους που είναι εξοπλισμένοι με καταχωρητή μανδάλωσης, οι μετατροπείς σε διακόπτες πυκνωτών δεν μπορούν λόγω διαρροής φορτίου. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιούνται κυρίως ως μέρος μετατροπέων αναλογικού σε ψηφιακό. Ένα άλλο μειονέκτημα είναι η μεγάλη περιοχή του τσιπ IC που καταλαμβάνεται από ένα τέτοιο κύκλωμα.
DAC με άθροισμα τάσης
Το διάγραμμα ενός μετατροπέα οκτώ bit με άθροισμα τάσης, που κατασκευάζεται σε μορφή IC, φαίνεται στο σχ. 8.12. Η βάση του μετατροπέα είναι μια αλυσίδα 256 αντιστάσεων ίσης αντίστασης συνδεδεμένες σε σειρά. συμπέρασμα Wμέσα από τα κλειδιά μικρό 0 …μικρόΤο 255 μπορεί να συνδεθεί σε οποιοδήποτε σημείο αυτής της αλυσίδας ανάλογα με τον αριθμό εισόδου. Εισαγωγή δυαδικού κώδικα ρεμετατρέπεται από τον αποκωδικοποιητή 8x256 σε έναν ενιαίο κωδικό θέσης που ελέγχει άμεσα τα πλήκτρα. Εάν εφαρμόσετε τάση U AB μεταξύ των ακίδων ΕΝΑΚαι ΣΕ, στη συνέχεια η τάση μεταξύ των ακροδεκτών WΚαι σιθα είναι
U wb= UΑΒ ΡΕ.
Το πλεονέκτημα αυτού του σχήματος είναι μια μικρή διαφορική μη γραμμικότητα και εγγυημένη μονοτονία του χαρακτηριστικού μετασχηματισμού. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ψηφιακά ρυθμιζόμενη αντίσταση. Διατίθενται αρκετά μοντέλα τέτοιων DAC. Για παράδειγμα, το τσιπ AD8403 περιέχει τέσσερα DAC οκτώ bit, κατασκευασμένα σύμφωνα με το κύκλωμα στο Σχ. 8.12, με αντίσταση μεταξύ των ακροδεκτών ΕΝΑΚαι ΣΕ 10, 50 ή 100 kOhm ανάλογα με την τροποποίηση. Όταν εφαρμόζεται ένα ενεργό επίπεδο στην είσοδο "Economy mode", ανοίγει το πλήκτρο μικρόκλειδί απενεργοποίησης και ενεργοποίησης μικρό 0 . Το IC διαθέτει είσοδο επαναφοράς με την οποία το DAC μπορεί να ρυθμιστεί στη μέση της κλίμακας. Η Dallas Semiconductor παράγει πολλά μοντέλα DAC (για παράδειγμα, το διπλό DS1867) με άθροιση τάσης, στα οποία ο καταχωρητής εισόδου είναι μια μη πτητική μνήμη τυχαίας πρόσβασης, η οποία είναι ιδιαίτερα βολική για την κατασκευή κυκλωμάτων με αυτόματο συντονισμό (βαθμονόμηση). Το μειονέκτημα του κυκλώματος είναι η ανάγκη κατασκευής μεγάλου αριθμού (2 N) ταιριασμένων αντιστάσεων στο τσιπ. Ωστόσο, οι DAC 8-bit, 10-bit και 12-bit αυτού του τύπου είναι πλέον διαθέσιμοι με ενισχυτές buffer εξόδου, όπως οι AD5301, AD5311 και AD5321.
Έργο κάρτας ήχου USB υψηλής ποιότητας. Βασίζεται στο τσιπ PCM2706, το οποίο είναι ένας στερεοφωνικός μετατροπέας ψηφιακού σε αναλογικό 16-bit. Αυτό το τσιπ έχει δύο αναλογικές και μία ψηφιακή έξοδο S/PDIF και απαιτεί έναν ελάχιστο αριθμό εξωτερικών εξαρτημάτων για να λειτουργήσει.
Το PCM2706 διαθέτει ενσωματωμένη διασύνδεση USB 1.0 και USB 2.0 και τροφοδοτείται απευθείας από τη θύρα USB. Το PCM2706 είναι μια συσκευή USB Plug-and-Play και δεν απαιτεί εγκατάσταση προγράμματος οδήγησης σε Windows και Mac OS.
Το τσιπ έχει επίσης επτά γραμμές για έλεγχο κουμπιών:
έλεγχος έντασης;
προηγούμενο και επόμενο κομμάτι.
έναρξη αναπαραγωγής/παύση.
διακοπή της αναπαραγωγής.
ήχος βουβός.
Δεν χρειάζεστε επιπλέον λογισμικό ή προγράμματα οδήγησης για να χρησιμοποιήσετε αυτές τις δυνατότητες, όλα λειτουργούν μόλις το PCM2706 συνδεθεί σε USB.
Προδιαγραφές:
Τάση τροφοδοσίας: 5V
Διεπαφή: USB 1.1, USB 2.0
Διεπαφή εξόδου: ακουστικά, S/PDIF
Συχνότητα δειγματοληψίας: 32 kHz, 44 kHz, 48 kHz
SNR: 98 dB
THD: 0,006%
Αναλογική ισχύς εξόδου: 12mW
Κατανάλωση ρεύματος: 35 - 45 mA
ΛΣ: Windows 98, ME, 2000, XP, κ.λπ., Mac OSX
Δομικό διάγραμμα του PCM2706:
Σχηματικό DAC:
Συστατικά:
PCM2706 - Συσκευασία TQFP 32 ακίδων - 1 τεμ
Αντηχείο χαλαζία 12 MHz - 1 τεμάχιο
Αντίσταση 1 MΩ - 1 τεμ.
Αντίσταση 3,3 kOhm - 4 τεμ
Αντίσταση 1,5 kOhm - 2 τεμ
Αντίσταση 22 Ohm - 2 τεμ
Αντίσταση 15 Ohm - 2 τεμ
Πυκνωτής 100uF - 2 τεμ
Πυκνωτής 47 uF - 2 τεμ
Πυκνωτής 1 uF - 4 τεμ
Πυκνωτής 22 nF - 2 τεμ
Πυκνωτής 27 pF - 2 τεμ
Φίλτρο φερρίτη (L1) - 1 τεμ
Κουμπιά, σύνδεσμοι - κατά την κρίση σας
Πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος:
Φωτογραφία του τελικού DAC:
Δωρεάν μετάφραση από, ειδικά για
Θυμάμαι καλά τα ξυπόλητα παιδικά μου χρόνια του ραδιοερασιτέχνη. Τότε δεν υπήρχαν τα Διαδίκτυά σας, αλλά υπήρχαν τα περιοδικά «Young Technician», «Modeler-Constructor», «Radio».
Τα εξαρτήματα ελήφθησαν από χώρους υγειονομικής ταφής, από hucksters και μερικές φορές από καταστήματα. Η γκάμα του ηχητικού εξοπλισμού δεν ήταν πολύ μεγάλη. Οι σύντροφοί μου, που είχαν την τύχη να έχουν εξοπλισμό βιομηχανικής παραγωγής στο σπίτι, μέτρησαν τις σελίδες των διαβατηρίων των μαγνητοφώνων, των ενισχυτών και των παικτών τους, όπου αναγραφόταν τα χαρακτηριστικά.
Οι μαγικές λέξεις «Επίπεδο θορύβου», «THD», «Ισχύς εξόδου» ενθουσίασαν το μυαλό μας και δεν μας επέτρεψαν να κοιμηθούμε ήσυχοι.
Μια συσκευή από την Ιαπωνία - ήταν μια ισχυρή εντύπωση. Απλά για να το έχω. Ήταν πιο κομψό από το πιο πρόσφατο iPhone * τώρα για τη σημερινή νεολαία - σίγουρα.
* Με αυτόν τον όρο, εννοώ οποιαδήποτε ηλεκτρονική συσκευή που επιμηκύνει, μεγεθύνει και σας επιτρέπει επίσης να αισθάνεστε πιο δροσεροί από άλλες ή να μην είστε χειρότεροι. Συγγνώμη, παρέκκλιση.
Αν και γνώρισα παιδιά - συνομήλικους μου - εξακολουθούν να μετρούν τον εαυτό τους με iPhone. Και όσοι δεν είχαν την ευκαιρία να αγοράσουν - το έκαναν μόνοι τους. Και μερικές φορές ακόμα καλύτερα από το εργοστάσιο. Φυσικά, ήταν αδύνατο να μετρηθούν οι παράμετροι, αλλά συνέκριναν με το αυτί και χάρηκαν σαν παιδιά. Τι να θυμάστε όμως; Τότε ήμασταν παιδιά!
Ο καιρός πέρασε, οι ευκαιρίες αυξήθηκαν. Κάποιος, έχοντας πραγματοποιήσει ένα παιδικό όνειρο, αγόρασε τελικά μια BMW, εκπροσωπούμενη από τον AC από τον Martin Logan. Και κάποιος, όπως εγώ, συνεχίζει να φτιάχνει εξοπλισμό για τον εαυτό του με τα χέρια του. Και δεν είναι ότι δεν μπορώ να αντέξω οικονομικά τα Logans, αλλά ότι το να το κάνεις μόνος σου είναι πιο ενδιαφέρον. Σημασία δεν έχει το αποτέλεσμα, αλλά η διαδικασία. Και έτσι αγοράζεις, βάζεις, και θα σκουπίζεις τη σκόνη μια φορά την εβδομάδα. Δεν υπάρχει τόσος χρόνος όσο στην παιδική ηλικία. Εδώ μερικές φορές σέρνονταν στο κρεβάτι. Για τι μιλάω; Ω ναι. Αποσπάστηκε πάλι η προσοχή!
Εντάξει τότε. Έκανε. Ξεκίνησε. Όλα ακούγονται καλά. Πρέπει όμως να μετρήσεις! Και μετά, τελικά, κάποιος δείχνει αμέσως όλα τα χαρακτηριστικά απόδοσης των χειροτεχνιών του, αλλά εδώ δεν υπάρχει τίποτα να δείξει ... Και πώς να μετρήσετε;
Η ισχύς του ενισχυτή είναι εύκολη. Ενίσχυση επίσης. Αλλά το περιβόητο επίπεδο θορύβου και ο συντελεστής μη γραμμικής παραμόρφωσης; Πρέπει να αγοράσω έναν μετρητή μη γραμμικής παραμόρφωσης για αυτό; Για μια διάσταση; Εννοια? Να σύρω ένα κομμάτι σίδερο στο εργαστήριο; Οπότε το εργαστήριο χρειάζεται ακόμα να βρεθεί. Και τι να μετρήσω; Πως?
Υπάρχουν μη γραμμικές, υπάρχουν αρμονικές παραμορφώσεις; Είναι σαφές ότι αυτές οι έννοιες είναι διαφορετικές και κατά την αξιολόγηση των χαρακτηριστικών της διαδρομής ήχου, σε μικρές τιμές, θα είναι περίπου ίδιες. Αυτό που χρειάζεται όμως δεν είναι ανάλυση, αλλά ποσοτική αξία. Οι ξένοι χρησιμοποιούν κυρίως τον όρο THD (Total Harmonic Distortion). Ναι, και τα όργανα μέτρησης με τη μορφή υπολογιστή και τα προγράμματα για αυτόν μετρούν ακριβώς αυτήν την παράμετρο. Αναγράφεται στα δελτία δεδομένων. Στα φόρουμ και στις κριτικές συσκευών, είναι και πάλι. Επομένως, είναι λογικό να αξιολογήσουμε αυτήν την παράμετρο.
Σύμφωνα με τις παρατηρήσεις μου, έχει ήδη γίνει "de facto" πρότυπο η χρήση του προγράμματος RMAA για μετρήσεις στο σπίτι.
Από καιρό έχω αρχίσει να υποψιάζομαι ότι «κάτι δεν πάει καλά στο ωδείο». Αυτό ήταν πριν από μερικά χρόνια. Το Creative Live με έχει ήδη απογοητεύσει και από το ADC έχει μείνει μόνο το ενσωματωμένο ηχοσύστημα. Και έτσι αποφάσισα να κάνω μετρήσεις. Κατέβασα το RMAA, έφτιαξα καλώδια, ετοιμάστηκαν. Και... Μπαμ.
Το αποτέλεσμα της μέτρησης των δικών μου παραμέτρων του ενσωματωμένου ήχου ήταν τόσο αριστούργημα που, κλαίγοντας και χτυπώντας το κεφάλι μου στο τραπέζι, μόνο με μια προσπάθεια θέλησης δεν πέταξα τη μονάδα συστήματος από το παράθυρο.
Μετάνιωσε για τη συλλογή πορνό μουσικής σε δίσκους. -70db θορύβου και THD 0,25% γύρω από το δαχτυλίδι - αυτό δεν είναι καν hi-fi. Το κουτί στο PCM2906 έδωσε το ίδιο αποτέλεσμα. Πώς να ζήσεις με αυτό;
Έτσι εγκατέλειψα την ιδέα των μετρήσεων. Δεν μπορούσα να αναγκάσω τον εαυτό μου να αγοράσει μια εξωτερική ακριβή κάρτα, παρουσία πολλών DAC, για να θαυμάσω τους αριθμούς. Τραγουδώ? Πρόστιμο! Αρέσει? Εκπληκτικός!
Αλλά τελικά, ένα φορτηγό με μπύρα και πατατάκια αναποδογύρισε στον δρόμο μου! Ο φίλος μου πήρε μια εξωτερική κάρτα. Λοιπόν, αποφάσισα να αποτινάξω τη σκόνη από τα κορδόνια και, για λόγους ενδιαφέροντος, να δοκιμάσω ακόμα αυτό που δημιουργώ τον τελευταίο καιρό.
Εδώ είναι η συσκευή. Δημιουργικό X-Fi THX. Κρίνοντας από τις κριτικές και τις περιγραφές, θα πρέπει να είναι κατάλληλο για μέτρηση.
Λοιπόν, τώρα θα προσπαθήσω να μετρήσω τι μου έχει μείνει ζωντανό. Γεγονός είναι ότι ορισμένες από τις συσκευές που περιγράφονται στα προηγούμενα μέρη των άρθρων μου, είτε τις μοίρασα σε όσους ήθελαν, είτε τις αποσυναρμολόγησα, είτε τις τροποποίησα με κάποιο τρόπο. Πρώτα απ 'όλα, έθαψα όλα τα PCM2704-2707. Το ένα παρέμεινε ως πηγή δοκιμής SPDIF/I2S.
Το ίδιο συνέβη και στο TDA1541, εκτός από ένα που μαζί με το SM5813 μαζεύουν σκόνη στο ράφι. Μάλλον δεν ξέρω πώς να τα μαγειρέψω, αλλά δεν μου αρέσει πολύ ο ήχος τους.
Δοκιμή #1
Το τεστ παρακολούθησαν DAC, που συλλέχθηκαν από εμένα σε διαφορετικές χρονικές στιγμές, και εν μέρει εκείνες που δεν έχουν συλλεχθεί ακόμη.1.TDA1541+SM5813+ δελτίο δεδομένων εξάτμισης στο AD822 AD827 (τράβηξε τι έγινε, παραμένει)
2. PCM1702 + DF1706+ φύλλο δεδομένων (RSM1702) εξάτμιση για 4x (!) OU ORA2604.
περιγράφεται ένα παρόμοιο, αλλά στο PCM63. Διαφέρει στη διάταξη του πίνακα για άλλο DAC.
3. AD1865 + DF1706+ εξάτμιση σε σοβιετικούς μετασχηματιστές μέτρησης, επιτηδευμένα βαμμένα μαύρα από εμένα. Αυτά τα τρανς είναι εδώ Δεν έχουν ζωγραφιστεί ακόμα.
4. Ένα από τα τελευταία. 2x διαφορικό DAC PCM1700 + SM5842 + SRC4192+ φύλλο δεδομένων εξάτμισης. Την ώρα των μετρήσεων το είχα ξαπλωμένο, αλειμμένο στο τραπέζι χωρίς θήκη.
Όλα τα DAC λειτουργούσαν από την πηγή διασύνδεσης ήχου SPDIF EDEL USB μέσω SPDIF. Λειτουργία μέτρησης 16 bit 48 kHz. (Το TDA1541 δεν τραβάει ψηλότερα)
Παρεμπιπτόντως! Υπάρχει κάποιος ανάμεσά σας που να είναι εξοικειωμένος με τους προγραμματιστές αυτού του συστήματος ήχου Creative; Εάν υπάρχει, σφυρίξτε ένα καρφί στο κεφάλι τους για λογαριασμό μου, θα επιστρέψω το καρφί. Ή τα χέρια μέχρι τον αγκώνα με ένα αμβλύ σιδηροπρίονο; ΕΝΑ?
Λοιπόν, τι είδους ιδιοφυΐα πρέπει να είσαι για να κόψεις εντελώς μια συχνότητα που είναι πολλαπλάσιο των 44 kHz από μια συσκευή ήχου;;; Είναι σαν να περπατάς χωρίς το ένα πόδι; Η έκπληξη ήταν τόσο ελαφρώς απροσδόκητη για μένα. Καταλαβαίνω ότι ο έμπορος έχει ένα smartphone και το ακούει, αλλά όχι και τόσο...
Εντάξει, ας μετρήσουμε τι έχουμε. Πώς λειτουργεί το πρόγραμμα και πώς σκέφτεται, δεν ξέρω. Όμως κάτι έχει ξεθωριάσει. Εγώ, με την άδειά σας, θα σχολιάσω όσα έχω συσσωρεύσει στην πορεία.
Αποτέλεσμα
Όπως μπορείτε να δείτε, είναι αρκετά αναμενόμενο. Για μένα. Νόμιζα ότι θα ήταν πολύ χειρότερο. Τα γραφικά είναι πιο ενδιαφέροντα.
απόκριση συχνότητας:
Εδώ μπορείτε να δείτε μια ακατανόητη πτώση στο TDA1541 και μια αύξηση στο AD1865. Λοιπόν, με το AD1865 είναι σαφές ότι υπάρχει ένας μετασχηματιστής στην έξοδο και φαίνεται ότι υπάρχει κάπου ένα κύκλωμα συντονισμού. Είτε στην είσοδο είτε στην έξοδο. Όλα είναι εξαιρετικά στον ήχο.
Θόρυβος:
Η καμπούρα στα 50 Hz είναι ξεκάθαρα ορατή εδώ. Τίποτα δεν αφαιρείται καθόλου. DAC και υπολογιστής σε κοινό έδαφος, σε μία πρίζα, μηδέν χωριστά, το SPDIF λύνεται παντού μέσω ενός μετασχηματιστή. Φιλτράρισμα βάσει κανόνων. Η θέση του βύσματος στην πρίζα δεν επηρεάζει την εικόνα. Το αυτί δεν ακούει. Παράξενος...
Λοιπόν, THD+ θόρυβος:
Εδώ μπορείτε να δείτε ότι ο βρόχος αρμονικών ανεβαίνει στο TDA1541 και λίγο χαμηλότερα στο AD1865. Τα υπόλοιπα είναι καλά. Τι συμβαίνει με το 1541 - δεν μπορώ να πω, η εξάτμιση είναι κατασκευασμένη σύμφωνα με το φύλλο δεδομένων. Δεν άλλαξα το OU, υπήρχε η επιθυμία να το μετρήσω απλά. Όπως είπα, δεν ξέρω πώς να τα μαγειρέψω. Αλλά ο AD1865 φαίνεται να κάνει αισθητή τον μετασχηματιστή. Άρα η επιλογή και ο συντονισμός του με το DAC και με τον op-amp δεν είναι εύκολη υπόθεση ούτε με την πρώτη ματιά.
ΕΝΤΑΞΕΙ. Επειδή πήρα το soundtrack για λίγο, πρέπει να δοκιμάσω άλλες επιλογές.
Είναι απαραίτητο να ελέγξετε την επίδραση της πηγής και της μεθόδου παροχής του σχήματος στο αποτέλεσμα της μέτρησης.
Δοκιμή #2
Τώρα δοκιμάζω δύο συσκευές:1.DAC στο PCM58με την εξάτμιση "κόρνες - διακριτές", περιγράφεται:
2. Η τελευταία χειροτεχνία στις PCM1700στη διαφορική ένταξη.
Και οι δύο συσκευές συναρμολογούνται σύμφωνα με την ίδια τοπολογία, το SRC4192 λειτουργεί στη λειτουργία "output port master 256fs", η συχνότητα ρολογιού είναι 24.576.000 MHz για ένα πλέγμα που είναι πολλαπλάσιο των 48 kHz. SM5824 στη μισή συχνότητα (αποτυχία σε πλήρη ταχύτητα).
Χρησιμοποιούνται δύο πηγές ψηφιακών σημάτων: EDEL USB Audio interface και Phantom USB Interface στο TAS1020. Λειτουργία 16*48 και 24*64.
Εδώ, μια σειρά μετρήσεων από το Creative βγήκε αμέσως:
Δεδομένα για 16*48.
Και για 24*96.
Εκπληκτική διαφορά στα επίπεδα θορύβου. Και τα δύο DAC ξεπέρασαν την Creative όσον αφορά τον θόρυβο.
Εδώ είναι τα γραφήματα θορύβου:
16*48:
και 24*96:
Δεν νομίζω ότι αυτό οφείλεται στο έργο του DAC, στο ίδιο μέρος το SRC υπολογίζει τα πάντα κατά μέσο όρο, αλλά το ADC της Creative στα 24 * 96 λειτουργεί σαφώς στην καλύτερη λειτουργία για αυτό, επομένως υπάρχει λιγότερη φίμωση.
Αλλά το THD είναι αμετάβλητο, κάτι που είναι κατανοητό.
16*48:
και 24*96:
Ο λόγος για αυτήν τη συμπεριφορά του PCM58 δεν είναι δύσκολο να εξηγηθεί εδώ. Η εξάτμιση των "Horns" δεν συναρμολογήθηκε σε αυτό που είναι, χωρίς επιλογή για h21, επομένως ο ήχος της είναι πιο "αρμονικός".
Παρεμπιπτόντως, ο ήχος του μου αρέσει περισσότερο από το PCM1700 με εξάτμιση φύλλου δεδομένων. Αν και το τελευταίο είναι σαφώς καλύτερο από πλευράς μέτρησης.
Αλλά σε αυτή την περίπτωση, ένα πράγμα είναι σαφές - η πηγή του ψηφιακού σήματος δεν επηρεάζει τη μέτρηση. Έτρεξα ακόμα και από το ASIO. Δεν νομίζω ότι η ανάλυση αυτού του συστήματος μέτρησης, όπως και των ίδιων των DAC μου, θα είναι αρκετή για να πιάσει τη διαφορά στις πηγές, αν υπάρχει καθόλου.
Δεν το ακούω στο αυτί.
Δοκιμή #3
Ήταν ενδιαφέρον για μένα να σπρώξω διαφορετικούς op-amp. Και συγκρίνετε. Καταλαβαίνω ότι από τεχνική άποψη, αυτό δεν είναι σωστό, αυτό που πρέπει να επιλεγείονομασίες εξαρτημάτων, προσαρμόστε το κύκλωμα και την πλακέτα για ένα συγκεκριμένο op-amp, αλλά υπήρχε ένα καθαρά αθλητικό ενδιαφέρον.
Δυστυχώς, δεν υπήρχε μεγάλη ποικιλία από μεμονωμένους ενισχυτές λειτουργίας, οπότε η δοκιμή αποδείχθηκε ότι δεν ήταν τόσο εκτεταμένη όσο θέλαμε.
Το DAC είναι το ίδιο - PCM1700.
Στην ενότητα I / U, δοκιμάστηκαν τα AD811 και LT1363 (υπήρχαν περισσότερα από 4 από αυτά), στο τμήμα φίλτρου - OPA627, LME49990, LT1122.
THD:
Εδώ η εικόνα χάλασε μόνο το LME49990, το οποίο για κάποιο λόγο έδειξε ένα πολύ υπερεκτιμημένο επίπεδο τόσο των αρμονικών όσο και της παραμόρφωσης ενδοδιαμόρφωσης.
Δεν λέω ότι δεν έχει θέση στο φίλτρο, αλλά φαίνεται ότι κάτω από αυτήν είναι απαραίτητο να επιλέξετε πιο προσεκτικά τις ονομασίες και το λουρί. Θα το κάνω με την ησυχία μου αν δεν αφαιρεθεί η μέτρηση.
Λοιπόν, εν κατακλείδι, ένα λίτρο βάλσαμο για ερασιτέχνες και επαγγελματίες.
Συναντώ! Δέλτα και Σίγμα! Πάγος και φωτιά! Κασσίτερος και πλαστικό!
Αυτά είναι τα δικά μου .
SPDIF. Δεν υπάρχει τίποτα άλλο εκεί.
24 bit, 96 kHz.
1.AK4113 + 2*RSM1794Aσε μονοφωνική λειτουργία.
2. ΑΚ4113 + ΑΚ4396.
Εξάτμιση παντού - φύλλο δεδομένων. Ενισχυμένο με buffer BUF634 με ρεύμα ηρεμίας 30mA.
Εδώ, εκτός από μικρά ελαττώματα στην εγκατάσταση και την καλωδίωση, δεν υπάρχει τίποτα να σχολιάσω….
απόκριση συχνότητας:
Θόρυβος:
THD:
Το αυξημένο IMD του AK4396, νομίζω, οφείλεται στη λειτουργία του αθροιστικού op-amp, του οποίου η λειτουργία και οι σωληνώσεις πρέπει να επιλέγονται πιο προσεκτικά. Δεν θυμάμαι τον τύπο του op-amp, ήμουν πολύ τεμπέλης για να ανοίξω τη θήκη.
Και επειδή δεν είναι στη δουλειά μου, αλλά στο ράφι, δεν ξέρω αν θα το κάνω πότε ή αν θα το επανασυναρμολογήσω πιο γρήγορα σε διαφορετική χωρητικότητα.
Τι συμπεράσματα έβγαλα για τον εαυτό μου από αυτά τα αποτελέσματα;
Έχω αναπτύξει εδώ και καιρό τον όρο «άνετος ήχος» για τον εαυτό μου. Αν κάποτε νόμιζα ότι όσο χαμηλότερο είναι το THD, τόσο πιο άνετο είναι - όχι. Ακριβώς το αντίθετο. Ίσως άλλοι όχι. Αυτό πιθανώς εξηγεί την αγάπη των ανθρώπων για τους σωλήνες στους ενισχυτές. Οι λάμπες προσθέτουν τις δικές τους αρμονικές στο σήμα και οι χαμηλές τάξεις, ως πιο ακουστές, εναρμονίζουν έτσι τον ήχο.Εγώ ο ίδιος άλλαξα σε πέτρες σε ενισχυτές, υπερβολική "εναρμόνιση" σε σύγκριση με πέτρες που χάθηκαν στα μάτια μου.
Η αλήθεια είναι ακόμα κάπου εκεί έξω.
Σύνολο:
1. Έχω πολύ δρόμο ακόμα να διανύσω πριν από τα τέρατα του ca-building.2. Η ποιότητα ήχου του DAC επηρεάζεται περισσότερο από το αναλογικό εξάρτημα. Δεδομένου ότι το ρεύμα στην έξοδο Delta-Sigma είναι μεγαλύτερο από ό,τι στο Multibit DAC, ο τρόπος λειτουργίας του ενισχυτή λειτουργίας στο στάδιο του μετατροπέα ρεύματος / τάσης θα είναι διαφορετικός, θα υπάρχει λιγότερος θόρυβος και παρεμβολές. Ο τύπος του op-amp είναι επίσης σημαντικός, αλλά αυτό πρέπει ακόμα να αντιμετωπιστεί.
3. Τροφοδοσία και καλωδίωση. Εξαρτάται από τον θόρυβο και ούτω καθεξής. Αν και ακούγεται υπέροχο. Σύμφωνα με προσωπική παρατήρηση, εάν δεν έχετε ανηχοϊκό θάλαμο στο σπίτι, τότε αυτή η παράμετρος δεν είναι τόσο σημαντική. Το καλοκαίρι, από το μισάνοιχτο παράθυρο, ακούω τον θόρυβο και τις κραυγές των παιδιών από το δρόμο, αν και κάθομαι στα ακουστικά.
Για τι είδους θόρυβο -90 dB μπορούμε να μιλήσουμε;
Εάν κολλήσετε το αυτί σας στο τρίξιμο σε μια παύση και γυρίσετε την ένταση στο μέγιστο, μπορείτε να ακούσετε έναν ελαφρύ θόρυβο. Όχι βουητό 50/100Hz. Εξοικονόμηση ενέργειας, υπολογιστές, φθηνά DVD, WI-FI, GPRS, GPS και άλλα S κανείς δεν θα ακυρώσει, ή σε ένα χωράφι όπου η πλησιέστερη γραμμή ρεύματος είναι 5-10 χλμ. μακριά. Αλλά αυτό είναι για τους ανήμπορους...
4. Χαμηλά δέλτα THD - άβολος ήχος. Λοιπόν, δεν μπορώ να αναγκάσω τον εαυτό μου να το ακούσει εάν το PCM58 λειτουργεί παράλληλα με αυτό και η εναλλαγή δύο DAC είναι ένα κλικ του επιλογέα στο όριο. Δεν αλλάζω.
5. Αν χρειάζεστε THD όπως στο φύλλο δεδομένων, καλύτερα να αγοράσετε ένα έτοιμο από γκουρού ή από γνωστό κατασκευαστή. Είναι αρκετά δύσκολο να προετοιμάσετε μόνοι σας έναν αριθμό με πολλά μηδενικά και μερικές φορές είναι αδύνατο στο σπίτι εάν δεν έχετε μια πολυστρωματική γραμμή παραγωγής PP στο υπόγειο ή ένας γείτονας το κάνει αυτό καθαρά τυχαία. Εάν δεν χρειάζεται, κάντε το μόνοι σας - είναι ενδιαφέρον!
Για όσους αναρωτιούνται τι είναι το DAC στο PCM1700
Το κύκλωμα είναι παρόμοιο με το DAC στο PCM58. Προστέθηκε η δυνατότητα εργασίας από τέσσερις εισόδους. SPDIF ομοαξονικό , SPDIF optical , I2S , I2S master/slave για εργασία με EDEL. Είσοδοι πολυπλεξίας στο SN74LVC1G125. Πλήρης αποδεδειγμένη υποστήριξη 24*192.Πλήρης γαλβανική απομόνωση εισόδων I2S μέσω ADuM1400 και IL715. Δέκτης SPDIF AK4113. Δεδομένου ότι το AK4113 δεν μπορεί να αναπαράγει ένα ρολόι πάνω από 128fs σε λειτουργία 192kHz, το ρολόι του δεν χρησιμοποιείται και τα δεδομένα υποβάλλονται σε επεξεργασία στο SRC4192 με ένα εξωτερικό ρολόι από το TCXO στα 40.000MHz.
Reklok για τρεις συχνότητες - σύγχρονη στα 24,576000 MHz, 22,579400 MHz και ασύγχρονη στα 40,000000 MHz Ραδιοηλεκτρονικά χόμπι.
Με παρέσυρε το σίδερο από νωρίς, το οποίο προκάλεσε πολλά προβλήματα στους γονείς μου.
Δεν με πήγαν στον ραδιοφωνικό κύκλο στην 4η δημοτικού, γιατί. η φυσική δεν διδασκόταν ακόμα στο σχολείο (αυτοί ήταν οι κανόνες).
Τώρα επισκευάζω και στήνω υπολογιστές, στον ελεύθερο χρόνο μου κολλάω κάτι ή συναρμολογώ και αποσυναρμολογώ :)
Ψήφος αναγνώστη
