Wysokiej jakości adapter audio USB do samodzielnego montażu. Równoległe przetworniki DAC Domowej roboty transformator wejściowy do przetworników DAC
Igor GUSEV, Andriej MARKITANOW
Gavrila był audiofilem,
Gavrila stworzył przetworniki cyfrowo-analogowe...
Właściwie, dlaczego sami nie zrobimy DAC-a? Czy to w ogóle konieczne? Z pewnością! Zewnętrzny konwerter przyda się przede wszystkim posiadaczom odtwarzaczy CD wydanych 5 – 10 lat temu. Technologia cyfrowego przetwarzania dźwięku rozwija się w szybkim tempie, a pomysł ożywienia brzmienia starego, ale ukochanego urządzenia za pomocą zewnętrznego przetwornika cyfrowo-analogowego wydaje się bardzo kuszący. Po drugie, takie urządzenie może przynieść ogromne korzyści tym, którzy posiadają niedrogi model wyposażony w wyjście cyfrowe – to szansa na wyniesienie ich dźwięku na nowy poziom.
Nie jest tajemnicą, że deweloper tworząc niedrogi odtwarzacz CD mieści się w ściśle określonych granicach finansowych: musi wybrać porządny pojazd, maksymalnie wyposażyć nowy produkt we wszelkie usługi, wyświetlić na przednim panelu więcej przycisków z wielofunkcyjnym wskaźnikiem, itp., w przeciwnym razie Ze względu na surowe prawa rynkowe, urządzenie nie zostanie sprzedane. Za rok z reguły pojawi się nowy, który czasami nie jest lepszy dźwiękiem od starego (a często gorszy) i tak w nieskończoność. A większość dużych firm zazwyczaj każdej wiosny zmienia cały swój asortyment...
Przewidziane środki zwykle nie wystarczą na wysokiej jakości przetwornik cyfrowo-analogowy i część analogową układu, a wielu producentów otwarcie na tym oszczędza. Istnieją jednak wyjątki od tej reguły, gdy takie decyzje podejmowane są świadomie, jako element polityki technicznej firmy.
Choćby dobrze znany naszym audiofilom japoński S.E.S. stawia w swoich modelach CD2100 i CD3100 drogi transport z dużą liczbą ręcznych regulacji, przy jednoczesnym zastosowaniu prostego przetwornika cyfrowo-analogowego, co wyraźnie nie odpowiada klasie mechaniki. Urządzenia te pozycjonowane są przez firmę jako transportowe ze sterującym torem audio i początkowo przeznaczone są do współpracy z zewnętrznym przetwornikiem. Nieco inaczej sytuacja wygląda w przypadku odtwarzaczy TEAC VRDS 10 – 25. Instalując wysokiej jakości napęd i drogie układy DAC TDA1547 (DAC 7) inżynierowie z jakiegoś powodu postanowili zaoszczędzić na stopniach wyjściowych. Jedna rosyjska firma, wiedząc o tej funkcji modeli, dokonuje aktualizacji, zastępując analogową część obwodu.
O Autorach
Andrey Markitanov, inżynier w biurze projektowym Three V Sound Engineering z Taganrogu. Projektuje i wprowadza do produkcji przetworniki cyfrowo-analogowe marki Markan oraz jest stałym uczestnikiem rosyjskich wystaw Hi-End. Uwielbia niestandardowe rozwiązania, podąża za modą audio i jest zawsze na bieżąco z najnowszymi osiągnięciami w dziedzinie obwodów cyfrowych. Zna na pamięć układy pinów wielu chipów Crystal, Burr-Brown i Philips.
Trochę teorii
Tak więc postanowiono – zrobimy DAC. Zanim zaczniemy przeglądać diagram, warto rozszyfrować kilka ogólnie przyjętych skrótów:
S/PDIF (format interfejsu cyfrowego Sony/Philips)- standard cyfrowej transmisji danych audio pomiędzy urządzeniami (interfejs asynchroniczny z samosynchronizacją). Istnieje również wariant optyczny o nazwie TosLink (od słów Toshiba i Link). Prawie wszystkie modele niedrogich odtwarzaczy CD są wyposażone w ten interfejs, ale obecnie uważa się go za przestarzały. Istnieją bardziej zaawansowane interfejsy stosowane w drogich urządzeniach, ale nie będziemy jeszcze o nich rozmawiać.
przetwornik cyfrowo-analogowy (przetwornik cyfrowo-analogowy)- przetwornik cyfrowo-analogowy.
IIS (magistrala sygnałowa Inter IC)- standard synchronicznego interfejsu pomiędzy elementami obwodu w tym samym urządzeniu.
PLL (pętla z synchronizacją fazową)- system z pętlą synchronizacji fazowej.
Podkreślenie- nacisk wstępny.
Obecnie istnieją dwie zupełnie różne metody konwersji cyfrowo-analogowej dla formatu CD Audio: jednobitowa i wielobitowa. Nie wchodząc w szczegóły każdego z nich, zauważamy, że zdecydowana większość drogich modeli DAC-ów wykorzystuje konwersję wielobitową. Dlaczego drogie? Do przyzwoitej realizacji tej opcji wymagany jest wysokiej jakości wielokanałowy zasilacz, złożona procedura konfiguracji filtrów wyjściowych, w niektórych modelach odbywa się to ręcznie, a w krajach rozwiniętych praca wykwalifikowanego specjalisty nie może być tania .
Jednak konwertery jednobitowe również mają wielu fanów, ponieważ mają unikalny charakter dostarczania dźwięku, którego niektóre cechy są trudne do osiągnięcia przy użyciu istniejącej technologii wielobitowej. Należą do nich wyższa liniowość jednobitowych przetworników DAC przy niskich poziomach sygnału, a co za tym idzie lepsza mikrodynamika i czysty, szczegółowy dźwięk. Z kolei argumentem zwolenników multibitowych przetworników D/A jest silniejsze emocjonalne oddziaływanie na słuchacza, skala i otwartość dźwięku, które doskonale oddają tzw. „drive” i „ches”, które szczególnie cenią miłośnicy rocka.
Teoretycznie jednobitowe przetworniki DAC wymagają bardzo dużej częstotliwości taktowania, aby działać bezbłędnie. W naszym przypadku, tj. 16 bitów i 44,1 kHz powinno wynosić około 2,9 GHz, co jest wartością całkowicie niedopuszczalną z technicznego punktu widzenia. Za pomocą sztuczek matematycznych i różnych przeliczeń można go zredukować do akceptowalnych wartości w granicach kilkudziesięciu megaherców. Najwyraźniej to wyjaśnia niektóre cechy dźwięku jednobitowych przetworników DAC. Który z nich jest lepszy? Opiszemy obie opcje i sami zdecydujemy, którą wybrać.
Główną rzeczą, która kierowała nami przy opracowywaniu obwodu, była jego ekstremalna prostota, która pozwala nawet audiofilowi, który nie ma doświadczenia w technologii cyfrowej, zrozumieć pomysł i wdrożyć go w konkretnym projekcie. Opisywany DAC jest jednak w stanie znacznie poprawić brzmienie budżetowego urządzenia wyposażonego w koncentryczne wyjście cyfrowe. Jeśli Twój odtwarzacz go nie posiada, samodzielne zorganizowanie go nie będzie trudne. Aby to zrobić, w większości przypadków wystarczy zainstalować złącze RCA na tylnej ściance i przylutować jego listek sygnałowy w odpowiednie miejsce na płytce. Z reguły podstawowa wersja płyty głównej jest przeznaczona dla kilku modeli jednocześnie, tyle że jest „opakowana” na różne sposoby i musi znajdować się na niej miejsce na wlutowanie gniazda wyjścia cyfrowego. Jeśli tak nie jest, trzeba będzie poszukać schematu urządzenia – w autoryzowanych serwisach, na targowiskach radiowych lub w Internecie. W przyszłości układ ten może być przedmiotem wysiłków zmierzających do jego dalszego udoskonalenia i ostatecznie pozwoli nam uzyskać „delikatną mgiełkę nad czystym obrazem”.
Prawie wszystkie urządzenia tego typu zbudowane są na podobnej bazie elementów, wybór elementów dla dewelopera nie jest tak szeroki. Wśród dostępnych w Rosji wymieńmy mikroukłady firm Burr-Brown, Crystal Semiconductors, Analog Devices, Philips. Wśród odbiorników sygnału S/PDIF, CS8412, CS8414, CS8420 firmy Crystal Semiconductors, DIR1700 firmy Burr-Brown, AD1892 firmy Analog Devices są obecnie mniej więcej dostępne w rozsądnych cenach. Wybór samych przetworników cyfrowo-analogowych jest nieco szerszy, ale w naszym przypadku optymalne wydaje się zastosowanie CS4328, CS4329, CS4390 z konwersją delta-sigma, które w pełni spełniają kryterium jakość/cena. Wielobitowe chipy Burr-Brown PCM63 za 96 dolarów, które są szeroko rozpowszechnione w high-endach, lub nowsze chipy PCM1702, również wymagają pewnych typów filtrów cyfrowych, które są również drogie.
Wybieramy więc produkty firmy Crystal Semiconductors, a dokumentację mikroukładów ze szczegółowym opisem, tabelami pinów i stanów można pobrać ze strony www.crystal.com.
| Części konwertera | ||
|---|---|---|
| Opór | ||
| R1 | 220 | 1/4w |
| R2 | 75 | 1/4w |
| R3 | 2 tys | 1/4w |
| R4 - R7 | 1 tys | 1/4w |
| R8, R9 | 470 tys | 1/4w węgla |
| Kondensatory | ||
| C1 | 1,0 µF | ceramika |
| C2, C4, C8, C9 | 1000 µF x 6,3 V | tlenek |
| C3, C5, C7, C120 | 1 µF | ceramika |
| C6 | 0,047 µF | ceramika |
| C10, C11 | 1,0 µF | K40-U9 (papier) |
| Półprzewodniki | ||
| VD1 | AL309 | czerwona dioda LED |
| VT1 | KT3102A | tranzystor npn |
| U1 | CS8412 | odbiornik sygnału cyfrowego |
| U2 | 74HC86 | Bufor TTL |
| U3 | CS4390 | DAC |
Przejdźmy do diagramu
Pozostaje zatem pytanie: jaki schemat wybrać? Jak już wspomniano, powinien być nieskomplikowany, powtarzalny i mieć wystarczający potencjał jakości dźwięku. Obowiązkowe wydaje się także posiadanie absolutnego przełącznika fazy, który pozwoli na lepszą koordynację przetwornika DAC z resztą toru audio. Oto optymalna opcja, naszym zdaniem: odbiornik cyfrowy CS8412 i jednobitowy przetwornik cyfrowo-analogowy CS4390 kosztujący około 7 dolarów za obudowę (lepiej spróbować znaleźć opcję DIP, znacznie ułatwi to instalację). Ten przetwornik cyfrowo-analogowy jest stosowany w dobrze znanym modelu odtwarzacza Meridian 508.24 i nadal jest uważany przez firmę Crystal za najlepszy. Wersja wielobitowa wykorzystuje chip Philips TDA1543. Obwód konwertera jednobitowego wygląda następująco:
Rezystory R1-R7 są małych rozmiarów, dowolnego typu, ale R8 i R9 lepiej jest przyjmować serię BC lub importowane węglowe. Kondensatory elektrolityczne C2, C4, C8, C9 muszą mieć wartość nominalną co najmniej 1000 μF przy napięciu roboczym 6,3 - 10 V. Kondensatory C1, C3, C5, C6, C7 są ceramiczne. W przypadku C10, C11 zaleca się stosowanie K40-U9 lub MBGCH (papier w oleju), ale odpowiednie są również folie K77, K71, K73 (wymienione w kolejności malejącego priorytetu). Transformator T1 przeznaczony jest do cyfrowego dźwięku, jego zdobycie nie stanowi problemu. Możesz spróbować zastosować transformator z uszkodzonej karty sieciowej komputera. Schemat nie pokazuje podłączenia zasilania mikroukładu U2, minus jest dostarczany do 7. nogi, a plus do 14.
Aby zmaksymalizować potencjał dźwiękowy obwodu, zaleca się przestrzeganie następujących zasad instalacji. Lepiej jest wszystkie połączenia podłączyć do wspólnego przewodu (oznaczonego ikoną GND) w jednym miejscu, np. na pinie 7 układu U2. Największą uwagę należy zwrócić na węzeł wejściowy sygnału cyfrowego, w skład którego wchodzi gniazdo wejściowe, elementy C1, T1, R2 oraz piny 9,10 mikroukładu U1.
Należy stosować jak najkrótsze połączenia i przewody elementów. To samo dotyczy węzła składającego się z elementów R5, C6 i pinów 20, 21 mikroukładu U1. Kondensatory elektrolityczne z odpowiednimi bocznikami ceramicznymi należy zainstalować w pobliżu styków mocy mikroukładów i połączyć z nimi przewodami o minimalnej długości. Na schemacie nie widać innego elektrolitu i kondensatora ceramicznego, które są podłączone bezpośrednio do pinów zasilania 7 i 14 mikroukładu U2. Konieczne jest także podłączenie pinów 1, 2, 4, 5, 7, 9, 10 układu U2.
Po zdobyciu pewnego doświadczenia będziesz w stanie dobrać ze słuchu wielkość i rodzaj kondensatorów elektrolitycznych i ceramicznych znajdujących się w obwodach mocy w każdym konkretnym obszarze.
Teraz kilka słów o działaniu samego obwodu. Dioda D1 służy do sygnalizowania, że odbiornik cyfrowy U1 odebrał sygnał z transportu i występowania błędów odczytu. Nie powinna się świecić podczas normalnego odtwarzania. Piny S1 przełączają fazę absolutną sygnału wyjściowego, podobnie jak zmiana polaryzacji kabli głośnikowych. Zmieniając fazę, będziesz mógł zauważyć, jak wpływa ona na dźwięk całej ścieżki. DAC też ma układ korekcji deemfazy (pin 2/U3) i choć płyt z preemfazą nie wypuściło zbyt wiele, to taka funkcja może się przydać.
Teraz o obwodach wyjściowych. Bezpośrednie podłączenie układu DAC do wyjścia jest możliwe tylko poprzez kondensatory sprzęgające, ponieważ układ CS4390 ma już wbudowany filtr analogowy, a nawet bufor wyjściowy. Na podobnej zasadzie zbudowane zostały chipy CS4329 i CS4327, przetwornik cyfrowo-analogowy CS4328 również miał dobrą część analogową. Jeśli potrafisz wykonać wysokiej jakości filtry dolnoprzepustowe i stopnie dopasowujące, powinieneś spróbować swoich sił w doskonałym mikroukładzie CS4303, który ma na wyjściu sygnał cyfrowy i pozwala zbudować doskonale brzmiące urządzenie, jeśli np. przykładowo podłączasz do niego bufor lampowy z zasilaniem kenotronowym.
Wróćmy jednak do naszego CS4390. Zasada budowy jednobitowych przetworników DAC zakłada obecność szumu impulsowego o znacznej amplitudzie w wewnętrznych obwodach zasilających. Aby zmniejszyć ich wpływ na sygnał wyjściowy, wyjście takich przetworników DAC jest prawie zawsze realizowane przy użyciu obwodu różnicowego. W tym przypadku nie interesują nas rekordowe wartości stosunku sygnału do szumu, dlatego wykorzystujemy tylko jedno wyjście na każdy kanał, co pozwala uniknąć stosowania dodatkowych stopni analogowych, które mogłyby negatywnie wpłynąć na dźwięk. Amplituda sygnału na gniazdach wyjściowych jest w zupełności wystarczająca do normalnej pracy, a wbudowany bufor dobrze radzi sobie z obciążeniami takimi jak interkonekt i impedancja wejściowa wzmacniacza.
Porozmawiajmy teraz o zasilaniu naszego urządzenia. Dźwięk to po prostu modulowany zasilacz i nic więcej. Jakie jest jedzenie, taki jest dźwięk. Postaramy się zwrócić szczególną uwagę na tę kwestię. Początkową wersję stabilizatora mocy dla naszego urządzenia pokazano na rys. 2
Zaletami tego schematu są jego prostota i przejrzystość. W przypadku wspólnego prostownika stosuje się różne stabilizatory dla części cyfrowej i analogowej obwodu - jest to obowiązkowe. Są one odizolowane od siebie na wejściu filtrem składającym się z C1, L1, C2, C3. Zamiast pięciowoltowych stabilizatorów 7805 lepiej jest zainstalować regulowane LM317 z odpowiednimi dzielnikami rezystancyjnymi w obwodzie wyjściowym sterowania. Obliczanie wartości rezystancji można znaleźć w dowolnym podręczniku dotyczącym mikroukładów liniowych. LM317 w porównaniu do 7805 mają szerszy zakres częstotliwości (nie zapominajmy, że przez obwody zasilające przepuszczamy nie tylko prąd stały, ale także szerokopasmowy sygnał cyfrowy), niższy poziom szumów wewnętrznych i spokojniejszą reakcję na obciążenia impulsowe. Faktem jest, że gdy pojawia się szum pulsujący (a ich zasilanie jest widoczne i niewidoczne!), to układ stabilizacji, objęty głębokim ujemnym sprzężeniem zwrotnym (konieczne jest uzyskanie wysokiego współczynnika stabilizacji i małej rezystancji wyjściowej), stara się kompensować To. Zgodnie z oczekiwaniami dla obwodów z OOS, zachodzi tłumiony proces oscylacyjny, na który nakładają się nowo przybyłe zakłócenia, w wyniku czego napięcie wyjściowe stale skacze w górę i w dół. Wynika z tego, że do zasilania obwodów cyfrowych wskazane jest stosowanie stabilizatorów opartych na elementach dyskretnych, niezawierających systemu operacyjnego. Oczywiście w tym przypadku impedancja wyjściowa źródła będzie znacznie wyższa, więc cała odpowiedzialność za walkę z szumem impulsowym zostanie przerzucona na kondensatory bocznikowe, które dobrze sobie z tym radzą, a to korzystnie wpływa na dźwięk. Ponadto ewidentnie konieczne jest zastosowanie osobnego stabilizatora dla każdego pinu zasilania mikroukładów cyfrowych wraz z elementami odsprzęgającymi moc (podobnie jak L1, C2, C3 na rys. 2).
Odbywa się to w przetwornikach DAC Markana, a filtr z dodatkowym tłumieniem szumu cyfrowego i prostownik działają z osobnego uzwojenia transformatora sieciowego, a dla dodatkowego odsprzęgnięcia części cyfrowej i analogowej układu stosuje się nawet różne transformatory. To samo robimy, aby jeszcze bardziej ulepszyć nasz DAC, chociaż na początek można zastosować obwód z rys. 2, zapewni on początkowy poziom jakości dźwięku. W prostowniku lepiej jest zastosować szybkie diody Schottky'ego.
Wersja wielobitowa obwodu
Zazwyczaj wielobitowe przetworniki DAC wymagają do swojego działania kilku źródeł napięcia o różnej polaryzacji i znacznej liczby dodatkowych elementów dyskretnych. Spośród szerokiej gamy mikroukładów wybierzemy Philips TDA1543. Ten DAC to „budżetowa” wersja znakomitego układu TDA 1541, kosztuje grosze i jest dostępny w sprzedaży detalicznej na terenie naszego kraju.
Układ TDA 1541 zastosowano w odtwarzaczu CD Arcam Alpha 5, który swego czasu zdobył wiele nagród, choć też był mocno krytykowany – przedpotopowy DAC, mocne zakłócenia, ale co za dźwięk! Układ ten jest nadal używany w gramofonach Naima. TDA1543 jest idealny do naszych celów, ponieważ... wymaga tylko jednego zasilacza +5V i nie wymaga dodatkowych części. Odlutowujemy CS4390 od odbiornika cyfrowego i w jego miejsce podłączamy TDA 1543 zgodnie ze schematem na rys. 3.
Konieczne jest w tym miejscu kilka dodatkowych wyjaśnień. Wszystkie wielobitowe przetworniki DAC mają wyjście prądowe i istnieje kilka rozwiązań obwodów do konwersji sygnału na napięcie. Najbardziej powszechnym jest wzmacniacz operacyjny połączony wejściem odwracającym z wyjściem przetwornika cyfrowo-analogowego. Konwersja prądu na napięcie jest przeprowadzana przez obejmujący go system operacyjny. W teorii sprawdza się to znakomicie, a takie podejście uważane jest za klasyczne – można je znaleźć w zalecanych opcjach włączenia dowolnego wielobitowego DAC-a. Ale jeśli mówimy o dźwięku, to wszystko nie jest takie proste. Aby zastosować tę metodę w praktyce, potrzebne są bardzo wysokiej jakości wzmacniacze operacyjne o dobrej charakterystyce prędkości, na przykład AD811 lub AD817, które kosztują ponad 5 dolarów za sztukę. Dlatego w budżetowych konstrukcjach często robią inaczej: po prostu podłączają zwykły rezystor do wyjścia DAC-a, a przepływający przez niego prąd spowoduje spadek napięcia, tj. pełny sygnał. Wielkość tego napięcia będzie wprost proporcjonalna do wielkości rezystora i przepływającego przez niego prądu. Pomimo pozornej prostoty i elegancji tej metody, nie była ona dotychczas powszechnie stosowana przez producentów drogiego sprzętu, ponieważ ma też wiele pułapek. Głównym problemem jest to, że wyjście prądowe przetworników DAC nie zapewnia obecności na nim napięcia i jest zwykle zabezpieczone diodami połączonymi tyłem do siebie i wprowadzającymi znaczne zniekształcenia sygnału odbieranego na rezystorze. Wśród znanych producentów, którzy jednak zdecydowali się na tę metodę, warto wyróżnić firmę Kondo, która w swoim M-100DAC wykorzystuje rezystor nawinięty srebrnym drutem. Oczywiście ma bardzo mały opór, a amplituda sygnału wyjściowego jest również bardzo mała. Aby uzyskać standardową amplitudę, stosuje się kilka stopni wzmocnienia lampowego. Kolejną znaną firmą o nieszablonowym podejściu do kwestii przetwarzania prądu na napięcie jest Audio Note. W swoich przetwornikach DAC wykorzystuje do tego celu transformator, w którym prąd przepływający przez uzwojenie pierwotne powoduje strumień magnetyczny, prowadzący do pojawienia się napięcia sygnałowego na uzwojeniu wtórnym. Tę samą zasadę zastosowano w niektórych przetwornikach cyfrowo-analogowych serii Markan.
Ale wróćmy do TDA 1543. Wygląda na to, że twórcy tego mikroukładu z jakiegoś powodu nie zainstalowali diod ochronnych na wyjściu. Otwiera to perspektywę zastosowania rezystorowego przetwornika prąd-napięcie. Rezystancje R2 i R4 na ryc. 3 jest właśnie do tego. Przy wskazanych wartościach amplituda sygnału wyjściowego wynosi około 1 V, co wystarczy, aby bezpośrednio podłączyć przetwornik cyfrowo-analogowy do wzmacniacza mocy. Należy zaznaczyć, że obciążalność naszego układu nie jest zbyt duża i w niesprzyjających warunkach (duża pojemność interkonektu, niska impedancja wejściowa wzmacniacza mocy itp.) dźwięk może być lekko skompresowany dynamiką i „rozmazany”. ”. W takim przypadku pomocny będzie bufor wyjściowy, którego obwód i projekt można wybierać spośród wielu istniejących opcji. Może się zdarzyć, że w niektórych produkowanych wersjach mikroukładu TDA 1543 nadal są zamontowane diody ochronne (choć w specyfikacjach nie ma takiej informacji, a także nie spotkaliśmy się z konkretnymi egzemplarzami). W takim przypadku możliwe będzie usunięcie z niego sygnału o amplitudzie nie większej niż 0,2 V i konieczne będzie użycie wzmacniacza wyjściowego. Aby to zrobić, należy zmniejszyć wartość rezystorów R2 i R4 5 razy. Kondensatory C2 i C4 na ryc. 3 tworzą filtr pierwszego rzędu, który eliminuje zakłócenia o wysokiej częstotliwości z sygnału analogowego i tworzy pożądaną charakterystykę częstotliwościową w górnej części zakresu.
Wiele konstrukcji DAC-ów wykorzystuje filtry cyfrowe, co znacznie ułatwia pracę programisty przy projektowaniu części analogowej, ale jednocześnie to na filtrze cyfrowym spoczywa najwięcej odpowiedzialności za finalny dźwięk urządzenia. Ostatnio zaczęto je porzucać, ponieważ kompetentny filtr analogowy skutecznie tłumi szumy o wysokiej częstotliwości i nie ma tak szkodliwego wpływu na muzykalność. Dokładnie tak dzieje się w przetwornikach D/A Markana, w których zastosowano konwencjonalny filtr trzeciego rzędu o liniowej odpowiedzi fazowej, wykonany na elementach LC. Na naszym schemacie na ryc. 3, dla uproszczenia zastosowano filtr analogowy pierwszego rzędu, który w większości przypadków jest w zupełności wystarczający, zwłaszcza jeśli używasz wzmacniacza lampowego i nawet bez sprzężenia zwrotnego. Jeśli masz sprzęt tranzystorowy, to całkiem możliwe, że będziesz musiał zwiększyć kolejność filtra (jednak nie przesadzaj, zbyt chłodny obwód zdecydowanie pogorszy dźwięk). Odpowiednie diagramy i wzory do obliczeń znajdziesz w każdym porządnym podręczniku radioamatorskim.
Należy pamiętać, że rezystory R2, R4 i kondensatory C2, C4 znajdują się dokładnie w miejscu, z którego pochodzi dźwięk analogowy. High End zaczyna się stąd i, jak to mówią, „wszędzie dalej”. Jakość tych elementów (zwłaszcza rezystorów) będzie w dużej mierze zależała od brzmienia całego urządzenia. Rezystory należy montować w węglu BC, ULI lub borowo-węglowym BLP (po dobraniu ich według tej samej rezystancji za pomocą omomierza), mile widziane jest również stosowanie importowanych egzotyków. Dopuszczalne są kondensatory dowolnego typu wymienionego powyżej. Wszystkie połączenia muszą mieć minimalną długość. Oczywiście potrzebne są także wysokiej jakości złącza wyjściowe.
Co otrzymaliśmy?
Źle śpiewałem wiersze,
sapał, krzyczał i kłamał...(J.C. Jerome, „Trzej w łódce”
nie licząc psa")
Nie będę leniwy, aby przypomnieć, że przed pierwszym włączeniem urządzenia należy dokładnie sprawdzić całą instalację. W takim przypadku regulator głośności wzmacniacza należy ustawić w pozycji minimalnej i stopniowo zwiększać głośność, jeśli na wyjściu nie występują zakłócenia, gwizdy lub szumy tła. Bądź ostrożny i ostrożny!
Ogólnie rzecz biorąc, jednobitowe przetworniki DAC charakteryzują się bardzo miękkim, przyjemnym dźwiękiem, z dużą ilością subtelnych szczegółów. Wydaje się, że rzucają na pomoc solistę cały swój potencjał dźwiękowy, spychając pozostałych uczestników dzieła muzycznego gdzieś na dalszy plan. Duże orkiestry są nieco „zredukowane” pod względem składu muzyków, przez co cierpi na tym siła i skala ich brzmienia. Multibitowe przetworniki cyfrowo-analogowe zwracają jednakową uwagę na wszystkich uczestników muzycznej akcji, nie alienując i nie podkreślając żadnego z nich. Zakres dynamiki jest szerszy, dźwięk jest gładszy, ale jednocześnie nieco bardziej odległy.
Przykładowo podczas odtwarzania znanego utworu „I Put A Spell on You” w wykonaniu Creedence Clearwater Revival poprzez wielobitowy przetwornik cyfrowo-analogowy jego energia jest doskonale przekazana, potężny przepływ emocji jest po prostu hipnotyzujący, taki był zamysł jego twórców staje się jasne, boleśnie czujemy, co chcieli nam powiedzieć. Drobne detale są nieco zamazane, ale na tle opisanych powyżej dominujących cech takiego przekazu dźwięku nie wydaje się to jakąś poważną wadą. Podczas odtwarzania tego samego utworu przez jednobitowy przetwornik cyfrowo-analogowy obraz jest nieco inny: dźwięk nie jest aż tak duży, scena jest nieco cofnięta, ale szczegóły produkcji dźwięku i drobne akcenty są wyraźnie słyszalne. Dobrze oddany jest moment, w którym muzyk przybliża gitarę do wzmacniacza, uzyskując w ten sposób łatwe samowzbudzenie wzmacniacza. Ale słuchając Elvisa Presleya, wspaniale ujawnia się całe bogactwo jego głosu. Wyraźnie widać, jak zmieniało się to z wiekiem, silny jest także wpływ emocjonalny na słuchacza, a akompaniament, nieco spuszczony na dalszy plan, organicznie wpisuje się w całościowy obraz.
Zatem wybór typu DAC-a należy do Ciebie, obie opcje mają zarówno mocne, jak i słabe strony, prawda leży oczywiście gdzieś pośrodku. Pomimo swojej prostoty, potencjał dźwiękowy opisywanych układów jest dość wysoki i jeśli twórczo zastosujesz się do podanych zaleceń, efekt końcowy nie powinien Cię rozczarować. Życzymy sukcesu!
Pytania od programisty obwodu
Będąc „szczęśliwym” posiadaczem zintegrowanego podsystemu dźwiękowego, wciąż marzyłem o dobrej karcie dźwiękowej, a nawet nie myślałem, że uda mi się ją zrobić samemu w domu. Któregoś dnia surfując po Internecie natknąłem się na opis karty dźwiękowej z interfejsem USB na chipie PCM2702 firmy Burr-Brown i po przejrzeniu cenników firm sprzedających komponenty radiowe zdałem sobie sprawę, że jest to jeszcze nie dla nas – nikt nic o tym nie wiedział. Później mój komputer został zbudowany w małej obudowie microATX, w której nie starczyło miejsca nawet na starą Creative Audigy2 ZS. Musiałem szukać czegoś małego i najlepiej zewnętrznego z interfejsem USB. I znowu natknąłem się na układ PCM2702, który był już aktywnie używany i chwalony za jakość odtwarzania muzyki - przy odpowiedniej konstrukcji obwodu dźwięk był znacznie przyjemniejszy niż ten sam Audigy2 ZS. Wyszukaj ponownie według cenników, a oto wymagany mikroukład jest dostępny w cenie około 18 „pieniędzy wroga”. W rezultacie zamówiono kilka chipów do, że tak powiem, eksperymentów, aby posłuchać, co złożyli burżuazyjni „konstruktorzy DAC”.
Cóż więc za bestia, ten kontroler PCM2702, legendarnej firmy Burr-Brown, który swoimi topowymi rozwiązaniami podbił serca audiofilów na całym świecie? Zastanawiasz się, co może zrobić rozwiązanie budżetowe?
Zgodnie z dokumentacją techniczną chipa (pcm2702.pdf) dysponujemy przetwornikiem cyfrowo-analogowym (DAC) z interfejsem USB o następującej charakterystyce:
- Rozmiar bitu 16 bitów;
- Częstotliwości próbkowania 32 kHz, 44,1 kHz i 48 kHz;
- Zakres dynamiki 100 dB;
- Stosunek sygnału do szumu 105 dB;
- Poziom zniekształceń nieliniowych 0,002%;
- Interfejs USB1.1;
- Filtr cyfrowy z 8-krotnym nadpróbkowaniem;
- Współpracuje ze standardowym sterownikiem urządzenia audio USB.
Teraz o samym urządzeniu. Na początek zmontowano prostą wersję według schematu zalecanego przez producenta z niewielkimi zmianami w żywieniu. W rezultacie powstał mały „głośnik dźwiękowy” zasilany przez USB.
Ale takie urządzenie nie było kompletne i wymagało zewnętrznego wzmacniacza, a do tego nie było w stanie dobrze wysterować słuchawek. Później płyta główna została wymieniona na inną, z normalnym kodekiem HAD i dobrym układem płyty. Ścieżka audio była pozbawiona obcych szumów i szelestów, a jakość sygnału wyjściowego nie była gorsza niż w przypadku PCM2702. I prawdopodobnie te linie nie istniałyby, gdyby tylko takie pudełko nie wpadło mi w oko:
Jest to pasywny układ chłodzenia dysku twardego, ale dla mnie to przede wszystkim szykowna obudowa do sprzętu radiowego. Od razu zorientowałem się, że będzie w nim coś, na przykład karta dźwiękowa ze wzmacniaczem, na szczęście z chłodzeniem nie powinno być problemów. Dużo myślałem o projekcie obwodu urządzenia. Z jednej strony zależało mi na wysokiej jakości, ale z drugiej nie chciałem płacić więcej niż gotowe karty dźwiękowe z kosztów Creative. Główne pytanie dotyczyło LPF i wzmacniacza słuchawkowego, ponieważ wysokiej jakości komponenty do tych celów mogą kosztować tyle samo, co sam PCM2702, a nawet więcej. Na przykład cena wysokiej jakości wzmacniaczy operacyjnych dla LPF - OPA2132 i OPA627 kosztuje odpowiednio około 10 i 35 dolarów. W cennikach nie znalazłem żadnych układów wzmacniacza słuchawkowego - AD815 czy TPA6120, a ceny za nie też nie są małe.
Ale zawsze jest dobra podszewka i znalazłem w Internecie obwód prostego i wysokiej jakości LPF na tranzystorach, którego autor twierdził przyzwoity dźwięk, nawet nie gorszy niż drogie wzmacniacze operacyjne. Postanowiłem spróbować. Jako wzmacniacz słuchawkowy zainstalowałem układ LM1876 – młodszą dwukanałową „siostrę” legendarnego LM3886 o tym samym brzmieniu, ale o mniejszej mocy. Ten mikroukład umożliwia podłączenie głośników poprzez zwiększenie wzmocnienia.
Efektem jest taki schemat - USB-DAC_PCM2702_Sch.pdf, rysunek płytki drukowanej - USB-DAC_PCM2702_Pcb.pdf w odbiciu lustrzanym do przeniesienia obrazu metodą laserowo-żelazną na folię miedzianą, tzw. LUT (więcej można przeczytać na internet), rysunek rozmieszczenia elementów i zworek na płytce oraz schemat podłączenia regulacji głośności - USB-DAC_PCM2702.pdf.
Po złożeniu płytka wygląda następująco:
Opowiem ci trochę o tym, jak to wszystko działa, jeśli nagle pojawią się ludzie, którzy będą chcieli złożyć taką jednostkę. Obwód przyłączeniowy PCM2702 jest standardowy - LPF to filtr Sallena-Kaya, filtr dolnoprzepustowy drugiego rzędu ze wzmocnieniem jednostkowym, ponieważ element aktywny działa jako wtórnik, można bez problemu zastosować emiter lub wtórnik źródłowy. Tutaj jest już miejsce na eksperymenty. Możesz wybrać typ tranzystorów, który najbardziej Ci się podoba pod względem brzmieniowym - testując z tego, co było dostępne, zdecydowałem się na KT3102E w metalowej obudowie (VT3, VT4 - patrz schemat USB-DAC_PCM2702_Sch). Największy wpływ na dźwięk mają elementy filtrujące, zwłaszcza kondensatory C25, C26, C31, C32. Eksperci w tej kwestii zalecają montaż kondensatorów foliowych WIMA FKP2, styropianu foliowego FSC lub radzieckiego PM. Ale na magazynie nie było nic normalnego i musiałem zamontować to, co miałem, i dopiero wtedy wymieniłem na lepsze. Na płytce znajdują się pola stykowe zarówno dla kondensatorów wyjściowych, jak i SMD. Rezystory R9, R10, R11, R12 są potrzebne parami identycznymi, dla których rezystory pobieramy z dokładnością do 1% lub wybieramy pary za pomocą multimetru. Wybrałem spośród kilkudziesięciu rezystorów z dokładnością do 5%, ponieważ nie było czasu czekać, aż przyniosą je z dokładnością do 1%. Wartości rezystorów i kondensatorów można dobierać w zależności od brzmienia, tak jak lubisz najbardziej, jednak jedynym warunkiem jest to, że para musi być taka sama, aby każdy kanał nie śpiewał inaczej.
Układ umożliwia odłączenie zasilania analogowego PCM2702 oraz wyjścia filtra ze złączy X5, X6 w przypadku, gdy do złącza X1 nie jest podłączony kabel USB. Dzieje się tak tak, aby niska impedancja wyjściowa filtra nie zakłócała sygnału doprowadzanego do tych złączy podczas wykorzystywania urządzenia jako wzmacniacza słuchawkowego. Po podłączeniu moc analogowa do przetwornika DAC jest dostarczana przez tranzystor VT2, który jest sterowany przez tranzystor VT1, jeśli na złączu USB występuje napięcie, oba tranzystory są otwarte. Wyjścia filtrów podłączone są do złączy na tylnej ściance poprzez przekaźnik K1, który również jest sterowany zasilaniem z USB. Użyłem przekaźnika V23079-A1001-B301 firmy AXICOM. Jeśli nie ma takiego przekaźnika, zamiast niego można zainstalować zwykły przełącznik z dwiema grupami styków. Zamiast tranzystora VT2 można też zamontować przełącznik, dzięki czemu nie będzie trzeba wlutowywać wszystkich elementów odpowiedzialnych za przełączanie zasilania, ale wskazane jest przełączenie samego zasilacza USB za pomocą tego samego przełącznika.
Wzmacniacz oraz część analogowa zasilane są z zewnętrznego źródła zasilania o napięciu 12-15 V i natężeniu 0,5 A AC, podłączanego poprzez złącze X2 na tylnym panelu.
Sam zasilacz został wykonany z konwencjonalnego stabilizowanego zasilacza 12 V 0,5 A poprzez wyrzucenie wszystkiego, co niepotrzebne.
We wzmacniaczu należy także dobrać parami rezystory R15-R18, które ustalają wzmocnienie (lewy kanał Cool = R17/R15, Coup = R18/R16). Jeśli nie planujesz używać słuchawek, możesz podłączyć głośniki, wtedy musisz zmniejszyć rezystancję rezystorów R15, R16 do 4,7-10 kOhm, możesz nieznacznie zwiększyć rezystancję R17, R18. Dzięki temu możliwe będzie uzyskanie nominalnej mocy wyjściowej około 2 x 5 W. Jeśli zasilasz mikroukład D6 napięciem +/- 20...25 V, które jest pobierane bezpośrednio za prostownikiem z kondensatorów C6, C7, możesz uzyskać maksymalną moc wyjściową 2 x 18 W, ale w tym celu trzeba będzie zamontować diody VD2, VD3 o prądzie co najmniej 3A, wymienić bezpiecznik F2 na prąd co najmniej 3A, podwoić pojemność kondensatorów C6, C7 i zastosować transformator w zasilaczu o większej mocy, około 16 V 4 AC.
Wszystkie rezystory SMD, rezystory R20, R22 o standardowym rozmiarze 1206, rezystory R13, R14 o standardowym rozmiarze 2010, zamiast nich można zamontować zworki, wszystkie pozostałe rezystory o standardowym rozmiarze 0805. Wszystkie kondensatory ceramiczne SMD o standardowym rozmiarze 0805, wszystkie kondensatory elektrolityczne o maksymalnej temperaturze pracy 105°C i małej rezystancji wewnętrznej, o napięciu pracy 16 V, kondensatorach C6, C7 o maksymalnym napięciu pracy 25-35 V. Większość złączy jest lutowana ze starego sprzętu, ja tak nie potrafię Nie podaję dokładnych oznaczeń, kieruj się wyglądem. Rezystor regulacji głośności połączony jest dwużyłowym drutem ekranowanym, dwoma kanałami sygnałowymi i masą na ekranie, rezystorem nieznanego chińskiego pochodzenia o rezystancji 20 kOhm grupy B (z wykładniczą zależnością rezystancji od kąta obrotu gałki).
Chcę też trochę opowiedzieć o tym, jak lutować mikroukłady w tak małej obudowie. Niektórzy błędnie uważają, że takie mikroukłady należy lutować za pomocą lutownicy o małej mocy i cienkiej końcówce. Bardzo zabawnie jest patrzeć, jak ludzie ostrzą końcówkę jak szydło i próbują przylutować nią każdą nóżkę osobno. W rzeczywistości wszystko jest łatwe i proste. Najpierw zainstaluj mikroukład w żądanej pozycji, przytrzymaj go ręką lub przymocuj klejem, przylutuj jeden z zewnętrznych zacisków, następnie wyśrodkuj, jeśli to konieczne, i przylutuj przeciwny zacisk. Jeśli kilka pinów zostanie zlutowanych razem, nie stanowi to problemu. Używaj lutownicy o mocy 30-50 W z ocynowaną, świeżo naostrzoną końcówką pod kątem około 45° i nie oszczędzaj na topniku ani kalafonii. Najlepiej, aby strumień nie był aktywny, w przeciwnym razie będziesz musiał bardzo dokładnie umyć płytkę, próbując ją zmyć spod mikroukładu. Wszystkie nóżki rozgrzewamy niewielką kroplą lutu zaczynając od jednej krawędzi i stopniowo w miarę nagrzewania przesuwamy lutownicę w stronę nielutowanych przewodów, spychając na nie nadmiar lutu, przy czym płytkę można trzymać w pozycji pod takim kątem, aby sam lut spływał pod wpływem grawitacji. Jeśli nie ma wystarczającej ilości lutowia, weź kolejną kroplę; jeśli jest dużo, to za pomocą szmatki usuwamy cały lut znajdujący się na grocie lutownicy i nie oszczędzając topnika, usuwamy nadmiar z zacisków mikroukładu . Tak więc, jeśli płytka zostanie odpowiednio wytrawiona, dobrze oczyszczona i odtłuszczona, to lutowanie następuje w ciągu 1-3 minut i okazuje się czyste, piękne i jednolite, co widać na mojej płytce. Ale dla większej pewności polecam ćwiczyć na spalonych płytach z innego sprzętu komputerowego z mikroukładami, które mają w przybliżeniu taki sam skok pinów.
Radzę nie lutować najpierw mikroukładów D2 i D6 oraz elementów mogących zakłócać ich montaż. W pierwszej kolejności należy przylutować węzły odpowiedzialne za zasilanie, sprawdzić obwód zasilający pod kątem zwarć, podłączyć go do portu USB i podać napięcie przemienne 14 V z zasilacza na X2. Przyszłe wyjścia układów stabilizujących powinny mieć następujące napięcia:
- D1: +3,3 V;
- D3: +12 V;
- D4: -12 V;
- D5: +5 V.
Kiedy po raz pierwszy podłączysz PCM2702 do komputera, system wykryje nowe urządzenie - głośniki USB Burr-Brown Japan PCM2702.
Po automatycznej instalacji sterownika w Menedżerze urządzeń pojawi się nowe urządzenie - Głośniki USB. Oznacza to, że wszystko działa, ponieważ możesz i powinieneś włączać muzykę, filmy, a nawet uruchamiać gry.
System automatycznie przesyła dźwięk do układu PCM2702 po podłączeniu go do komputera i przywraca go do stanu pierwotnego po odłączeniu płytki; aby wznowić odtwarzanie wystarczy ponownie uruchomić żądany program. Głośność reguluje się za pomocą standardowej regulacji głośności systemu Windows. Wydajność płyty sprawdzałem tylko pod Windows XP SP2.
Trochę o złożeniu całego urządzenia w obudowę. Najtrudniejszą rzeczą jest zainstalowanie rezystora zmiennego do regulacji głośności. Panel przedni mocowany jest do obudowy za pomocą dość grubego występu biegnącego wzdłuż tylnej strony panelu. Występ ten należy wyciąć piłą do metalu lub frezarką w miejscu mocowania regulatora głośności, jednak należy zachować szczególną ostrożność, gdyż można zarysować powłokę aluminiową, co spowoduje utratę atrakcyjności panelu . Następnie wiercimy otwór do zamocowania rezystora, którego lokalizację szacujemy na podstawie położenia uchwytu, który zostanie założony na ten sam rezystor. Z przodu nieco usuwamy żebra w pobliżu otworu, aby nakrętka dotarła do gwintów na podstawie rezystora. Jest jeszcze jeden problem – środek panelu nie pokrywa się ze środkiem wewnętrznej komory obudowy, a rezystor regulacji głośności opiera się o korpus. Musiałem podnieść panel o 2-3 mm, dla czego odciąłem róg występu w celu mocowania za pomocą Dremel.
Nie będę szczegółowo opisywał wszystkich działań z panelem i obudową. Ci, którzy sami potrafią wykonać tego rodzaju urządzenie, zrozumieją wszystko ze zdjęć. Tam, gdzie należało nawiercić otwory i wyciąć gwinty, podczas montażu pod panelem przy każdej śrubie umieszczono po 2 podkładki, aby podnieść go o 2 mm. W obudowie znajdują się również wywiercone i gwintowane otwory do montażu płytki. Chipy D3, D4 i D6 wciska się do obudowy za pomocą śrub M2,5, natomiast D4 i D6 należy odizolować od panelu za pomocą płytki mikowej lub innego dielektryka przewodzącego ciepło, albo zastosować chipy z izolowaną obudową, jak u mnie D6 sprawa. Panel tylny wykonany jest z plastikowej wtyczki z jednostki systemowej. Wszystko to można zobaczyć bardziej szczegółowo na zdjęciu.
Większość równoległych obwodów DAC opiera się na sumowaniu prądów, z których siła każdego z nich jest proporcjonalna do wagi cyfrowego bitu binarnego, i należy sumować tylko te prądy bitowe, których wartość jest równa 1. Załóżmy na przykład, że chcesz do konwersji czterobitowego kodu binarnego na analogowy sygnał prądowy. Czwarta, najbardziej znacząca cyfra (MSB) będzie miała wagę 2 3 =8, trzecia cyfra będzie miała wagę 2 2 =4, druga będzie miała wagę 2 1 =2, a najmniej znacząca cyfra będzie miała wagę 2 0 =1. Jeżeli masa MZR I MZR =1 mA, zatem I SZR =8 mA i maksymalny prąd wyjściowy przetwornicy I wyjście max = 15 mA i odpowiada kodowi 1111 2. Oczywiste jest, że na przykład kod 1001 2 będzie odpowiadał I wyjście =9 mA itd. W związku z tym konieczne jest zbudowanie obwodu zapewniającego generowanie i przełączanie precyzyjnych prądów ważących zgodnie z zadanymi prawami. Najprostszy obwód realizujący tę zasadę pokazano na ryc. 3.
Rezystancję rezystorów dobiera się tak, aby po zamknięciu przełączników przepływał przez nie prąd odpowiadający masie wyładowania. Klucz musi być zamknięty, gdy odpowiedni bit słowa wejściowego jest równy jeden. Prąd wyjściowy jest określony przez zależność
Przy dużej pojemności bitowej przetwornika DAC, rezystory ustalające prąd muszą być dobrane z dużą dokładnością. Najbardziej rygorystyczne wymagania dotyczące dokładności nakładane są na rezystory o najwyższych cyfrach, ponieważ rozprzestrzenianie się w nich prądów nie powinno przekraczać prądu cyfry najniższego rzędu. Dlatego opór rozprzestrzenił się w k-ta cyfra musi być mniejsza niż
D R /R=2 –k
Z warunku wynika, że rozpiętość rezystancji rezystora np. w czwartej cyfrze nie powinna przekraczać 3%, a w 10-tej cyfrze – 0,05% itd.
Rozważany schemat, mimo całej swojej prostoty, ma całą masę wad. Po pierwsze, dla różnych kodów wejściowych prąd pobierany ze źródła napięcia odniesienia (RPS) będzie inny, co będzie miało wpływ na wartość napięcia wyjściowego RES. Po drugie, wartości rezystancji rezystorów wagowych mogą różnić się tysiące razy, co bardzo utrudnia zastosowanie tych rezystorów w układach półprzewodnikowych. Ponadto rezystancja rezystorów wyższego rzędu w wielobitowych przetwornikach DAC może być porównywalna z rezystancją zamkniętego przełącznika, co będzie prowadzić do błędu konwersji. Po trzecie, w tym obwodzie do otwartych przełączników przykładane jest znaczne napięcie, co komplikuje ich konstrukcję.
Te niedociągnięcia zostały wyeliminowane w obwodzie DAC AD7520 (krajowy analog 572PA1), opracowanym przez Analog Devices w 1973 roku, który obecnie jest w zasadzie standardem branżowym (wiele seryjnych modeli DAC jest według niego produkowanych). Wskazany schemat pokazano na ryc. 4. Jako przełączniki zastosowano tu tranzystory MOS.
Ryż. 4. Obwód DAC z przełącznikami i matrycą o stałej impedancji
W tym obwodzie ustawienie współczynników ważących stopni przetwornicy odbywa się poprzez sekwencyjny podział napięcia odniesienia za pomocą matrycy rezystancyjnej o stałej impedancji. Głównym elementem takiej matrycy jest dzielnik napięcia (ryc. 5), który musi spełniać następujący warunek: jeśli jest obciążony rezystancją R n, to jego impedancja wejściowa R inx musi również przyjąć wartość R N. Współczynnik tłumienia łańcucha a = U 2 /U 1 przy tym obciążeniu musi mieć określoną wartość. Kiedy te warunki są spełnione, otrzymujemy następujące wyrażenia na rezystancje:
zgodnie z rys. 4.
Ponieważ w dowolnej pozycji przełączników Skłączą dolne zaciski rezystorów ze wspólną szyną obwodów, źródło napięcia odniesienia jest obciążone stałą impedancją wejściową R w = R. Zapewnia to, że napięcie odniesienia pozostanie niezmienione dla dowolnego kodu wejściowego DAC.
Według ryc. 4, prądy wyjściowe obwodu są określone przez zależności
 |
(8) |
 |
(9) |
i prąd wejściowy
 |
(10) |
Ponieważ dolne zaciski rezystorów 2 R macierze dla dowolnego stanu przełącznika Sk podłączone do wspólnej szyny obwodów poprzez niską rezystancję zamkniętych przełączników, napięcia na przełącznikach są zawsze małe, w granicach kilku miliwoltów. Upraszcza to konstrukcję przełączników i obwodów sterujących oraz pozwala na stosowanie napięć odniesienia z szerokiego zakresu, w tym o różnej polaryzacji. Ponieważ prąd wyjściowy DAC zależy od U op linear (patrz (8)), przetworniki tego typu mogą służyć do mnożenia sygnału analogowego (podając go na wejście napięcia odniesienia) przez kod cyfrowy. Takie przetworniki DAC nazywane są mnożenie(MDAC).
Dokładność tego obwodu zmniejsza fakt, że w przypadku wysokobitowych przetworników DAC konieczne jest dopasowanie rezystancji R 0 przełączników z prądami wyładowczymi. Jest to szczególnie ważne w przypadku kluczy wyższego rzędu. Na przykład w 10-bitowym przetworniku DAC AD7520 kluczowe tranzystory MOSFET sześciu najbardziej znaczących bitów mają różną powierzchnię i rezystancję R 0 wzrasta zgodnie z kodem binarnym (20, 40, 80, ..., 640 Ohm). W ten sposób wyrównuje się spadki napięcia na przełącznikach pierwszych sześciu bitów (do 10 mV), co zapewnia monotoniczność i liniowość odpowiedzi przejściowej przetwornika DAC. 12-bitowy przetwornik DAC 572PA2 charakteryzuje się nieliniowością różnicową sięgającą 0,025% (1 LSB).
Przetworniki DAC oparte na przełącznikach MOS mają stosunkowo niską wydajność ze względu na dużą pojemność wejściową przełączników MOS. Ten sam 572PA2 ma czas ustalania prądu wyjściowego przy zmianie kodu wejściowego z 000...0 na 111...1 równy 15 μs. 12-bitowy przetwornik DAC7611 Burr-Braun ma czas ustalania napięcia wyjściowego 10 µs. Jednocześnie przetworniki DAC oparte na przełącznikach MOS charakteryzują się minimalnym poborem prądu. Ten sam DAC7611 zużywa tylko 2,5 mW. Ostatnio pojawiły się modele DAC-a omawianego powyżej typu, charakteryzujące się wyższą wydajnością. Zatem 12-bitowy układ AD7943 ma czas ustalania prądu 0,6 μs i pobór mocy zaledwie 25 μW. Niski pobór własny pozwala na zasilanie takich przetworników DAC o małej mocy bezpośrednio ze źródła napięcia odniesienia. Co więcej, mogą nawet nie mieć pinu do podłączenia ION, na przykład AD5321.
DAC na źródłach prądu
DAC-y bazujące na źródłach prądowych charakteryzują się większą dokładnością. W odróżnieniu od poprzedniej wersji, w której prądy wagowe tworzone są przez rezystory o stosunkowo małej rezystancji i w efekcie zależą od rezystancji przełączników oraz obciążenia, w tym przypadku prądy wagowe dostarczane są przez tranzystorowe źródła prądu o dużej dynamice opór. Uproszczony obwód przetwornika DAC wykorzystującego źródła prądu pokazano na ryc. 6.
Ryż. 6. Obwód DAC na źródłach prądowych
Prądy wagowe generowane są przy użyciu matrycy rezystancyjnej. Potencjały baz tranzystorów są takie same i aby potencjały emiterów wszystkich tranzystorów były równe, obszary ich emiterów są różne zgodnie ze współczynnikami wagowymi. Prawy rezystor matrycy nie jest podłączony do wspólnej szyny, jak na schemacie na ryc. 4 i do dwóch identycznych tranzystorów połączonych równolegle VT 0 i VT n, w wyniku czego prąd przepływa VT 0 jest równe połowie przepływu prądu VT 1. Napięcie wejściowe układu rezystancyjnego jest generowane przy użyciu tranzystora odniesienia VT wzmacniacz operacyjny i operacyjny OU1, którego napięcie wyjściowe jest ustawione tak, że prąd kolektora tranzystora VT op nabiera wartości I op. Prąd wyjściowy dla N-bitowy przetwornik cyfrowo-analogowy.
 |
(11) |
Typowymi przykładami przetworników DAC opartych na przełącznikach prądowych z tranzystorami bipolarnymi jako przełącznikami są 12-bitowy 594PA1 z czasem ustalania 3,5 μs i błędem liniowości nie większym niż 0,012% oraz 12-bitowy AD565, którego czas ustalania wynosi 0,2 μs z tym samym błędem liniowości. AD668 ma jeszcze wyższą wydajność, z czasem ustalania 90 ns i tym samym błędem liniowości. Wśród nowych rozwiązań możemy zauważyć 14-bitowy AD9764 z czasem ustalania 35 ns i błędem liniowości nie większym niż 0,01%.
Jako przełączniki prądu Sk często stosuje się bipolar etapy różnicowe, w którym tranzystory pracują w trybie aktywnym. Pozwala to skrócić czas osadzania do kilku nanosekund. Obwód przełącznika prądu dla wzmacniaczy różnicowych pokazano na ryc. 7.
Kaskady różnicowe VT 1 – VT 3 i VT” 1 – VT” 3 są utworzone ze standardowych zaworów ESL. Aktualny Ik, przepływający przez zacisk kolektora wtórnika emitera wyjściowego jest prądem wyjściowym ogniwa. Jeśli do wejścia cyfrowego Dk Po przyłożeniu wysokiego napięcia tranzystor VT 3 otwiera się, a tranzystor VT" 3 zamyka. Prąd wyjściowy jest określony przez wyrażenie
Dokładność jest znacznie poprawiona, jeśli rezystor R e zastąpić źródłem prądu stałego, jak w obwodzie na ryc. 6. Ze względu na symetrię obwodu możliwe jest wygenerowanie dwóch prądów wyjściowych - stałego i odwrotnego. Najszybsze modele tego typu przetworników mają poziomy wejściowe ESL. Przykładem jest 12-bitowy MAX555, który ma czas ustalania 4 ns do poziomu 0,1%. Ponieważ sygnały wyjściowe takich przetworników DAC pokrywają zakres częstotliwości radiowych, mają one impedancję wyjściową wynoszącą 50 lub 75 omów, która musi być dopasowana do impedancji charakterystycznej kabla podłączonego do wyjścia przetwornika.
Formowanie sygnału wyjściowego w postaci napięcia
Istnieje kilka sposobów generowania napięcia wyjściowego dla przetwornika cyfrowo-analogowego poprzez sumowanie prądów wagowych. Dwa z nich pokazane są na ryc. 8.
Ryż. 8. Formowanie napięcia na wyjściu prądowym przetwornika DAC
Na ryc. Rysunek 8a przedstawia obwód z przetwornikiem prądu na napięcie na wzmacniaczu operacyjnym (wzmacniaczu operacyjnym). Obwód ten jest odpowiedni dla wszystkich przetworników DAC z wyjściem prądowym. Ponieważ rezystory foliowe, które określają prądy wagowe przetwornika DAC, mają znaczny współczynnik temperaturowy rezystancji, rezystor sprzężenia zwrotnego R System operacyjny należy wykonać na chipie DAC i w tym samym procesie technologicznym, co zwykle się robi. Dzięki temu możliwe jest zmniejszenie niestabilności temperaturowej przetwornika 300...400 razy.
Dla przetwornika DAC opartego na przełącznikach MOS, biorąc pod uwagę (8), napięcie wyjściowe układu z rys. 8a.
Zazwyczaj rezystancja rezystora sprzężenia zwrotnego wynosi R os = R. W tym przypadku
 |
(12) |
Większość modeli DAC ma znaczną pojemność wyjściową. Na przykład dla AD7520 z przełącznikami MOS, w zależności od kodu wejściowego Z wyjście wynosi 30...120 pF, dla AD565A ze źródłami prądowymi Z na zewnątrz = 25 pF. Ta pojemność wraz z rezystancją wyjściową DAC i rezystorem R OS tworzy dodatkowy biegun w odpowiedzi częstotliwościowej pętli sprzężenia zwrotnego wzmacniacza operacyjnego, co może powodować niestabilność w postaci samowzbudzenia. Jest to szczególnie niebezpieczne w przypadku przetworników DAC z przełącznikami MOS z zerowym kodem wejściowym. Na R os =10 kOhm, częstotliwość drugiego bieguna będzie wynosić około 100 kHz przy 100% głębokości sprzężenia zwrotnego. W tym przypadku wzmacniacz, którego jedność zyskuje częstotliwość F t przekracza 500 kHz, będzie miało wyraźnie niewystarczające marginesy stabilności. Dla zachowania stabilności można go podłączyć równolegle z rezystorem R Kondensator systemu operacyjnego Z k, którego pojemność w pierwszym przybliżeniu można przyjąć jako równą Z Wyjście Dla dokładniejszego wyboru Z Konieczne jest przeprowadzenie pełnej analizy stabilności obwodu, biorąc pod uwagę właściwości konkretnego wzmacniacza operacyjnego. Środki te pogarszają wydajność obwodu tak poważnie, że powstaje paradoksalna sytuacja: aby utrzymać wysoką wydajność nawet niedrogiego przetwornika cyfrowo-analogowego, może być wymagany stosunkowo drogi, szybki (krótki czas ustalania) wzmacniacz operacyjny.
Wczesne modele przetworników DAC z przełącznikami MOS (AD7520, 572PA1 itp.) pozwalają na napięcie ujemne na przełącznikach nie większe niż 0,7 V, dlatego w celu ochrony przełączników między wyjściami przetwornika DAC należy umieścić diodę Schottky'ego, jak pokazano na ryc. . 8a.
W przypadku przetwornika cyfrowo-analogowego na źródłach prądowych konwersję prądu wyjściowego na napięcie można przeprowadzić za pomocą rezystora (ryc. 8b). W tym obwodzie samowzbudzenie jest niemożliwe, a prędkość jest utrzymywana, jednak amplituda napięcia wyjściowego powinna być niewielka (na przykład dla AD565A w trybie bipolarnym w granicach ± 1 V). W przeciwnym razie tranzystory źródła prądu mogą wyjść z trybu liniowego. Ten tryb jest dostępny przy niskich wartościach rezystancji obciążenia: R n » 1 kOhm. Aby zwiększyć amplitudę sygnału wyjściowego DAC w tym obwodzie, można podłączyć do jego wyjścia nieodwracający wzmacniacz operacyjny.
W przypadku przetworników DAC z przełącznikami MOS, w celu uzyskania sygnału wyjściowego w postaci napięcia, można zastosować odwrotne połączenie matrycy rezystancyjnej (rys. 9).
Ryż. 9. Odwrotne podłączenie DAC-a z przełącznikami MOS
Aby obliczyć napięcie wyjściowe, znajdujemy zależność między napięciem Ty, ja na kluczu S i napięcie węzłowe U"I. Skorzystajmy z zasady superpozycji. Wszystkie napięcia na przełącznikach uznamy za równe zeru, z wyjątkiem rozważanego napięcia Ty, ja. Na R n =2 R Obciążenia o rezystancji 2 są podłączone do każdego węzła po prawej i lewej stronie R. Stosując metodę dwóch węzłów, otrzymujemy
Znajdziemy napięcie wyjściowe przetwornika DAC jako całkowite napięcie w skrajnym prawym węźle, spowodowane całkowitym działaniem wszystkich Ty, ja. W tym przypadku napięcia węzłów sumuje się z wagami odpowiadającymi współczynnikom podziału macierzy rezystancyjnej R- 2R. Dostajemy
Aby określić napięcie wyjściowe przy dowolnym obciążeniu, używamy równoważnego twierdzenia o generatorze. Z równoważnego obwodu DAC na ryc. 10 to jasne
Rezystancja zastępcza generatora R e pokrywa się z rezystancją wejściową matrycy R- 2R, tj. R mi = R. Na R n =2 R z (14) otrzymujemy
Wadami tego układu są: duży spadek napięcia na przełącznikach, zmienne obciążenie źródła napięcia odniesienia oraz znaczna rezystancja wyjściowa. Ze względu na pierwszą wadę w tym schemacie nie można uwzględnić przetworników DAC typu 572PA1 lub 572PA2, ale można zastosować 572PA6 i 572PA7. Ze względu na drugą wadę źródło napięcia odniesienia musi mieć niską impedancję wyjściową, w przeciwnym razie charakterystyka konwersji może być niemonotoniczna. Jednak odwrotne połączenie matrycy rezystancyjnej jest dość szeroko stosowane w układach DAC z wyjściem napięciowym, na przykład w 12-bitowym MAX531, który zawiera również wbudowany wzmacniacz operacyjny w połączeniu nieodwracającym, jak buforem lub w 16-bitowym MAX542 bez wbudowanego bufora. 12-bitowy przetwornik cyfrowo-analogowy AD7390 jest zbudowany na odwrotnej matrycy z wbudowanym wzmacniaczem buforowym i pobiera jedynie 0,3 mW mocy. To prawda, że czas jego osiadania sięga 70 μs.
Równolegle przełączany kondensator DAC
Podstawą tego typu przetwornika cyfrowo-analogowego jest matryca kondensatorów, których pojemności są powiązane jako całkowite potęgi dwójki. Schemat prostej wersji takiego konwertera pokazano na rys. 11. Pojemność k kondensator matrycowy jest określony przez relację
Kondensator również otrzymuje równy ładunek Z w sprzężeniu zwrotnym wzmacniacza operacyjnego. W takim przypadku napięcie wyjściowe wzmacniacza operacyjnego będzie wynosić
Aby zapisać wynik konwersji (stałe napięcie) przez dowolny czas, do wyjścia tego typu przetwornika DAC należy podłączyć urządzenie próbkujące. Przetwornice wykorzystujące kondensatory przełączane nie mogą przechowywać napięcia wyjściowego przez nieograniczony czas, jak potrafią to zrobić przetworniki DAC z sumowaniem prądów wagowych i wyposażone w rejestr zatrzaskowy, ze względu na upływ ładunku. Dlatego stosowane są głównie jako część przetworników analogowo-cyfrowych. Kolejną wadą jest duży obszar układu scalonego zajmowany przez taki obwód.
DAC z sumowaniem napięcia
Obwód ośmiobitowego przetwornika z sumowaniem napięcia, wykonanego w postaci układu scalonego, pokazano na ryc. 8.12. Przetwornik opiera się na obwodzie złożonym z 256 rezystorów o jednakowej rezystancji połączonych szeregowo. Wniosek W poprzez klawisze S 0 …S Model 255 można podłączyć do dowolnego punktu w tym obwodzie, w zależności od numeru wejścia. Wprowadź kod binarny D jest konwertowany przez dekoder 8x256 na jednolity kod pozycyjny, który bezpośrednio steruje klawiszami. Jeśli przyłożysz napięcie U AB pomiędzy pinami A I W, a następnie napięcie między zaciskami W I B będzie
U WB = U AB D.
Zaletą tego schematu jest niska nieliniowość różnicowa i gwarantowana monotoniczność charakterystyki konwersji. Można go używać jako rezystora regulowanego cyfrowo. Dostępnych jest kilka modeli takich przetworników DAC. Na przykład układ AD8403 zawiera cztery ośmiobitowe przetworniki DAC, zaprojektowane zgodnie z obwodem na ryc. 8.12, z rezystancją między zaciskami A I W 10, 50 lub 100 kOhm w zależności od modyfikacji. Po przyłożeniu aktywnego poziomu do wejścia „Tryb ekonomiczny” klucz otwiera się S wyłącz i zamknij kluczyk S 0. Układ scalony ma wejście resetowania, którego można użyć do ustawienia przetwornika cyfrowo-analogowego na środek skali. Dallas Semiconductor produkuje kilka modeli przetworników DAC (na przykład podwójny DS1867) z sumowaniem napięcia, w których rejestr wejściowy jest nieulotnym urządzeniem pamięci o dostępie swobodnym, co jest szczególnie wygodne w przypadku budowania obwodów z automatyczną regulacją (kalibracją). Wadą obwodu jest konieczność wykonania dużej liczby (2 N) dopasowanych rezystorów na chipie. Jednak obecnie dostępne są 8, 10 i 12-bitowe przetworniki DAC tego typu ze wzmacniaczami bufora wyjściowego, na przykład AD5301, AD5311 i AD5321.
Wysokiej jakości projekt karty dźwiękowej USB. Oparty na chipie PCM2706, który jest 16-bitowym stereofonicznym przetwornikiem cyfrowo-analogowym. Układ ten ma dwa wyjścia analogowe i jedno cyfrowe wyjście S/PDIF i do działania wymaga minimalnej liczby komponentów zewnętrznych.
PCM2706 posiada zintegrowany interfejs USB 1.0 i USB 2.0, a zasilanie odbywa się bezpośrednio z portu USB. PCM2706 to urządzenie USB typu Plug-and-Play, które nie wymaga instalacji sterowników dla systemów Windows i Mac OS.
Chip ma również siedem linii do sterowania przyciskami:
kontrola głośności;
poprzedni i następny utwór;
rozpocząć odtwarzanie/pauzę;
zatrzymać odtwarzanie;
wyciszenie dźwięku.
Aby korzystać z tych funkcji, nie potrzebujesz żadnego dodatkowego oprogramowania ani sterowników, wszystko działa od razu po podłączeniu PCM2706 do USB.
Dane techniczne:
Napięcie zasilania: 5V
Interfejs: USB 1.1, USB 2.0
Interfejs wyjściowy: słuchawki, S/PDIF
Częstotliwość próbkowania: 32 kHz, 44 kHz, 48 kHz
Stosunek szumu do szumu: 98 dB
Całkowite zniekształcenia harmoniczne: 0,006%
Moc wyjściowa analogowa: 12mW
Pobór mocy: 35 - 45 mA
System operacyjny: Windows 98, ME, 2000, XP itp., Mac OSX
Schemat blokowy PCM2706:
Obwód przetwornika cyfrowo-analogowego:
Składniki:
PCM2706 - 32-pinowy pakiet TQFP - 1 szt.
Rezonator kwarcowy 12 MHz - 1 szt.
Rezystor 1 MOhm - 1 szt.
Rezystor 3,3 kOhm - 4 szt.
Rezystor 1,5 kOhm - 2 szt.
Rezystor 22 Ohm - 2 szt.
Rezystor 15 Ohm - 2 szt.
Kondensator 100 uF - 2 szt.
Kondensator 47 uF - 2 szt.
Kondensator 1 uF - 4 szt.
Kondensator 22 nF - 2 szt.
Kondensator 27 pF - 2 szt.
Filtr ferrytowy (L1) - 1 szt
Przyciski, złącza - według własnego uznania
Płytka drukowana:
Zdjęcie gotowego DAC-a:
Bezpłatne tłumaczenie z, zwłaszcza dla
Dobrze pamiętam swoje bose dzieciństwo w krótkofalówce. Wtedy nie było waszego Internetu, ale były czasopisma „Młody Technik”, „Model Designer”, „Radio”.
Komponenty pozyskiwano ze składowisk śmieci, od dealerów, a czasem ze sklepów. Oferta sprzętu audio nie była zbyt szeroka. Moi towarzysze, którzy mieli szczęście mieć w domu sprzęt przemysłowy, porównali strony paszportów swoich magnetofonów, wzmacniaczy i odtwarzaczy, gdzie wskazano ich charakterystykę.
Magiczne słowa „Poziom hałasu”, „THD”, „Moc wyjściowa” podniecały nasze umysły i nie pozwalały spać spokojnie.
A urządzenie z Japonii zrobiło na nim największe wrażenie. Po prostu to miej. Był zdecydowanie bardziej stylowy niż najnowszy model iPhone'a* dla dzisiejszej młodzieży.
*przez ten termin rozumiem każde urządzenie elektroniczne, które wydłuża, powiększa, a także sprawia, że czujesz się chłodniej niż inne lub nie jest gorsze. Przepraszam, rozkojarzyło mnie to.
Chociaż spotkałem dzieci – w moim wieku – które wciąż porównują się z iPhone’ami. A ci, którzy nie mieli możliwości zakupu, robili to sami. A czasem nawet lepiej niż fabrycznie. Oczywiście nie można było zmierzyć parametrów, ale porównali je ze słuchu i cieszyli się jak dzieci. Ale o czym pamiętać? Byliśmy wtedy dziećmi!
Czas minął, a możliwości wzrosły. Ktoś, realizując marzenie z dzieciństwa, w końcu kupił sobie BMW, reprezentowane przez głośnik Martina Logana. A niektórzy, tak jak ja, nadal robią sprzęt dla siebie własnymi rękami. I nie chodzi o to, że nie stać mnie na Logany, ale o to, że zrobienie tego samemu jest ciekawsze. Ważny jest tu nie wynik, ale proces. W przeciwnym razie kupujesz, instalujesz i raz w tygodniu wycierasz kurz. Nie ma już tyle czasu, co w dzieciństwie. Czasami musiałem doczołgać się do łóżka. O czym ja mówię? O tak. Znowu się rozproszyłem!
OK. Zrobił. Wystrzelony. Wszystko brzmi dobrze. Ale musisz spróbować! Inaczej ktoś od razu pokaże całą specyfikację swojego rzemiosła, a tu nie ma co pokazywać... Tylko jak to zmierzyć?
Moc wzmacniacza – proste. Wzmocnienie też. Ale co ze słynnym poziomem szumów i nieliniowym współczynnikiem zniekształceń? Czy powinienem kupić do tego miernik zniekształceń nieliniowych? Dla jednego wymiaru? Oznaczający? Nosisz kawałek żelaza do laboratorium? Więc nadal musimy znaleźć laboratorium. A co mierzyć? Jak?
Czy występują zniekształcenia nieliniowe lub harmoniczne? Oczywiste jest, że te koncepcje są różne, ale oceniając charakterystykę ścieżki audio, przy małych wartościach będą w przybliżeniu takie same. Potrzebna jest jednak nie analiza, ale wartość ilościowa. Obcokrajowcy używają głównie terminu THD (Total Harmonic Distortion). A przyrządy pomiarowe w postaci komputera i programów do niego mierzą dokładnie ten parametr. W arkuszach danych podano tę samą nazwę. Znowu pojawia się na forach i recenzjach urządzeń. Dlatego warto ocenić ten konkretny parametr.
Z moich obserwacji wynika, że „de facto” standardem stało się już wykorzystywanie programu RMAA do pomiarów domowych.
Już dawno zacząłem podejrzewać, że „coś jest nie tak w oranżerii”. To było kilka lat temu. Creative Live już mnie rozczarował, a jedyne ADC jakie mi pozostało to wbudowany sygnał audio. Postanowiłem więc dokonać pomiarów. Pobrałem RMAA, zrobiłem kable i byłem gotowy. I... szkoda.
Wynik pomiaru własnych parametrów wbudowanego dźwięku był na tyle majstersztykiem, że łkając i waląc głową w stół, tylko siłą woli nie wyrzuciłem jednostki systemowej przez okno.
Żałowałem gromadzenia muzyki porno na płytach. -70dB hałasu i THD na poziomie 0,25% wokół pierścienia to nawet nie jest hi-fi. Pudełko na RSM2906 dało ten sam wynik. Jak z tym żyć?
Porzuciłem więc pomysł pomiarów. Po prostu nie mogłem się zdobyć na zakup drogiej karty zewnętrznej, mimo że miałem kilka DAC-ów, więc nie mogłem się nawet zmusić do zachwytu nad liczbami. Śpiewać? Cienki! Tak jak? Wspaniały!
Ale w końcu na mojej ulicy przewróciła się ciężarówka z piwem i frytkami! Mój znajomy dostał kartę zewnętrzną. No cóż, postanowiłem strząsnąć kurz ze przewodów i dla zabawy przymierzyć to, co ostatnio stworzyłem.
To jest to urządzenie. Kreatywny X-Fi THX. Sądząc po recenzjach i opisach powinien nadawać się do pomiarów.
Cóż, teraz spróbuję przymierzyć to, co mi zostało. Faktem jest, że albo rozdałem część urządzeń opisanych w poprzednich częściach moich artykułów tym, którzy je chcieli, albo je zdemontowałem, albo w jakiś sposób zmodyfikowałem. Na początek zakopałem cały RSM2704-2707. Jeden pozostał jako źródło testowe SPDIF/I2S.
To samo stało się z TDA1541, z wyjątkiem jednego, który w połączeniu z SM5813 zbiera kurz na półce. Najprawdopodobniej nie wiem, jak je ugotować, ale nie podoba mi się ich dźwięk.
Próba nr 1
Test dotyczył przetworników D/A, które składałem w różnym czasie, oraz częściowo tych, które nie były jeszcze zmontowane.1.TDA1541+SM5813+ datasheet wydechu na AD822 AD827 (szperałem co tam było i zostało)
2. PCM1702+DF1706+ karta katalogowa (RSM1702) wydech dla 4x (!) OU ORA2604.
opisano podobny, ale na PSM63. Różni się układem płytki dla innego DAC-a.
3. AD1865+DF1706+ wydech na radzieckich transformatorach przyrządowych, fantazyjnie pomalowany przeze mnie na czarno. Te transy są tutaj, jeszcze nie namalowane.
4. Jeden z ostatnich. Różnicowy przetwornik cyfrowo-analogowy dla 2x RSM1700 + SM5842 + SRC4192+ karta katalogowa wydechu. W momencie pomiarów leżał na moim stole, rozmazany na stole bez etui.
Wszystkie przetworniki cyfrowo-analogowe działają ze źródła SPDIF EDEL USB Audio poprzez interfejs SPDIF. Tryb pomiaru 16 bitów 48 kHz. (TDA1541 nie wytrzyma wyżej)
Przy okazji! Czy jest wśród Was ktoś, kto zna twórców tego systemu dźwiękowego Creative? Jeśli tak, proszę w moim imieniu wbić im gwóźdź, zwrócę gwóźdź. A może ręce do łokci tępą piłą do metalu? A?
Jakim geniuszem trzeba być, aby całkowicie odciąć częstotliwość będącą wielokrotnością 44 kHz z urządzenia audio??? Czy to jak chodzenie bez jednej nogi? Niespodzianka była dla mnie trochę nieoczekiwana. Rozumiem, że marketer ma smartfona i przez niego słucha, ale to nie do końca to samo...
OK, zmierzmy to tym, co mamy. Jak program działa i jak oblicza, nie wiem. Ale coś się zmieniło. Za Twoją zgodą będę komentował to, co zebrałem po drodze.
Wynik
Jak widać, można się tego spodziewać. Dla mnie. Myślałam, że będzie znacznie gorzej. Wykresy są ciekawsze.
Pasmo przenoszenia:
Tutaj widać niezrozumiały spadek TDA1541 i wzrost AD1865. No cóż, z AD1865 wszystko jasne, na wyjściu jest transformator i wygląda na to, że gdzieś jest obwód rezonansowy. Albo przy wejściu, albo przy wyjściu. Wszystko brzmi świetnie.
Hałas:
Garb przy 50 Hz jest tutaj wyraźnie widoczny. W ogóle się nie sprząta. DAC i komputer są na wspólnej masie, w tym samym gnieździe, przewód neutralny jest oddzielony, SPDIF jest wszędzie izolowany poprzez transformator. Filtruje według reguł. Położenie wtyczki w gniazdku nie ma wpływu na obraz. Nie słyszę tego na uszy. Dziwny...
Cóż, THD+szum:
Tutaj widać, że pętla harmoniczna rośnie w TDA1541 i nieco niżej w AD1865. Reszta nie jest zła. Nie mogę powiedzieć, co jest nie tak z 1541, wydech jest wykonany zgodnie z arkuszem danych. Nie zmieniałem wzmacniacza operacyjnego, chciałem go tylko zmierzyć. Jak już mówiłem, nie wiem, jak je ugotować. Ale wydaje się, że AD1865 ma transformator, który daje o sobie znać. Zatem jego dobór i koordynacja z przetwornikiem cyfrowo-analogowym i wzmacniaczem operacyjnym nawet na pierwszy rzut oka nie jest łatwym zadaniem.
OK. Ponieważ pożyczyłem pudło rezonansowe na jakiś czas, muszę wypróbować inne opcje.
Należy sprawdzić wpływ źródła i sposobu prezentacji liczby na wynik pomiaru.
Próba nr 2
Teraz testuję dwa urządzenia:1.DAC na RSM58 z wydechem "klaksony - dyskretny" opisany:
2. Ostatni statek włączony RSM1700 w połączeniu różnicowym.
Obydwa urządzenia są zmontowane w tej samej topologii, SRC4192 działa w trybie „output port master 256fs”, częstotliwość taktowania 24,576,000 MHz dla wielokrotności siatki wynoszącej 48 kHz. SM5824 z połową częstotliwości (przy pełnej częstotliwości działa nieprawidłowo).
Wykorzystano dwa cyfrowe źródła sygnału: interfejs EDEL USB Audio i Phantom USB Interface na TAS1020. Tryb 16*48 i 24*64.
Tutaj od razu pojawił się ościeżnica sprzętu pomiarowego firmy Creative:
Dane dla 16*48.
I dla 24*96.
Niesamowita różnica w poziomie hałasu. Obydwa przetworniki cyfrowo-analogowe przewyższały Creativea pod względem szumów.
Oto wykresy hałasu:
16*48:
i 24*96:
Nie sądzę, żeby to miało związek z pracą przetwornika DAC, SRC uśrednia wszystko, ale przetwornik ADC Creative 24*96 wyraźnie pracuje w najlepszym dla tego trybie, więc jest mniej gagów.
Ale THD pozostaje niezmienione, co jest zrozumiałe.
16*48:
i 24*96:
Powód takiego zachowania RSM58 nie jest tu trudny do wyjaśnienia. Wydech „Rogowa” został zmontowany z tego, co już było, bez selekcji według h21, dlatego jego dźwięk jest bardziej „harmonijny”.
Swoją drogą, bardziej podoba mi się jego brzmienie niż PCM1700 z wydechem z arkusza danych. Choć pomiarowo ten drugi jest wyraźnie lepszy.
Ale w tym przypadku jedno jest pewne – źródło sygnału cyfrowego nie ma wpływu na pomiar. Przepuściłem to nawet przez ASIO. Nie sądzę, aby rozdzielczość tego układu pomiarowego, jak i samych moich przetworników DAC-ów była wystarczająca, aby wykryć różnicę w źródłach, jeśli w ogóle taka istnieje.
Nie słyszę tego na ucho.
Próba nr 3
Ciekawie było dla mnie podłączać różne wzmacniacze operacyjne. I porównaj. Rozumiem, że z technicznego punktu widzenia nie jest to prawidłowe, co należy wybraćoceny części, dostosuj obwód i płytkę do konkretnego wzmacniacza operacyjnego, ale tutaj było czysto sportowe zainteresowanie.
Szczęśliwie nie było pod ręką dużego wyboru pojedynczych wzmacniaczy operacyjnych, więc test okazał się nie tak obszerny, jak chcieliśmy.
DAC jest ten sam – RSM1700.
W sekcji I/U testowaliśmy AD811 i LT1363 (było ich ponad 4), w sekcji filtrów – OPA627, LME49990, LT1122.
THD:
Tutaj obraz psuł jedynie LME49990, który z jakiegoś powodu pokazywał bardzo wysoki poziom zarówno harmonicznych, jak i zniekształceń intermodulacyjnych.
Nie twierdzę, że nie ma dla niego miejsca w filtrze, ale wygląda na to, że należy do niego ostrożniej dobierać oceny i wiązania. Zrobię to w wolnej chwili, jeśli nie zabiorą miomierza.
No cóż, podsumowując, litr balsamu dla amatorów i profesjonalistów.
Poznać! Delty i Sigmy! Lód i ogień! Cyna i plastik!
To są moje .
SPDIF. Nie ma tam nic innego.
24 bity, 96 kHz.
1.AK4113 + 2*RSM1794A w trybie mono.
2. AK4113 + AK4396.
Wydech wszędzie - karta katalogowa. Wzmocniony buforem na BUF634 z prądem spoczynkowym 30 mA.
Tutaj poza drobnymi usterkami montażowymi i okablowaniem nie ma nawet co komentować....
Pasmo przenoszenia:
Hałas:
THD:
Myślę, że zwiększone IMD AK4396 wynika z działania sumującego wzmacniacza operacyjnego, którego tryb i okablowanie należy wybrać ostrożniej. Nie pamiętam typu wzmacniacza operacyjnego, byłem zbyt leniwy, aby otworzyć obudowę.
A że nie mam ich w swojej pracy, tylko na półce, to nie wiem, czy kiedykolwiek się do nich zabiorę i czy szybko złożę je na nowo w innej roli.
Jakie wnioski wyciągnąłem dla siebie na podstawie tych wyników?
Już dawno opracowałem dla siebie termin „komfortowy dźwięk”. Jeśli kiedyś myślałem, że im niższe THD, tym wygodniej – nie. Dokładnie odwrotnie. Może inni tego nie robią. To prawdopodobnie wyjaśnia miłość ludzi do lamp we wzmacniaczach. Lampy dodają do sygnału harmoniczne własne i niższego rzędu, bo są lepiej słyszalne, harmonizując w ten sposób dźwięk.Ja sam przerzuciłem się na kamienie we wzmacniaczach, nadmierna „harmonizacja” w porównaniu z kamieniami, które mi w oczach zaginęły.
Prawda wciąż gdzieś tam jest.
Całkowity:
1. Jeszcze długa droga przede mną, zanim dojdę do potworów konstrukcji DAC-a.2. Na jakość dźwięku przetwornika cyfrowo-analogowego największy wpływ ma część analogowa. Ponieważ prąd na wyjściu Delta-Sigma jest większy niż w Multibit DAC, tryb pracy wzmacniacza operacyjnego w stopniu przetwornika prąd/napięcie będzie inny, będzie mniej szumów i zakłóceń. Rodzaj wzmacniacza operacyjnego jest również ważny, ale należy to jeszcze rozwiązać.
3. Zasilanie i okablowanie. Ma to wpływ na hałas i tak dalej. Chociaż wszystko brzmi świetnie. Z osobistych obserwacji wynika, że jeśli nie mamy w domu komory bezechowej, to ten parametr nie jest aż tak istotny. Latem przez lekko uchylone okno słyszę hałas i krzyki dzieci z ulicy, choć siedzę ze słuchawkami.
O jakim hałasie -90dB możemy mówić?
Jeśli w trakcie pauzy przyłożysz ucho do głośnika wysokotonowego i ustawisz głośność na maksimum, usłyszysz delikatny szum. Nie ma tła 50/100 Hz. Urządzenia oszczędzające energię, komputery, tanie DVD, WI-FI, GPRS, GPS itp. S nie będą już anulowane, ani na polu, gdzie najbliższa linia energetyczna jest oddalona o 5-10 km. Ale to dla osławionych...
4. Niskie THD delt – nieprzyjemny dźwięk. No cóż, nie mogę się zmusić, żeby tego posłuchać, skoro równolegle z nim pracuje PCM58, a przełączenie dwóch DAC-ów to jedno kliknięcie selektorem na granicy. Nie przełączam.
5. Jeśli potrzebujesz THD jak w datasheet to lepiej kupić gotowy od guru lub od znanego producenta. Samodzielne przygotowanie liczby z kilkoma zerami jest dość trudne, a czasami w domu jest to niemożliwe, chyba że masz w piwnicy linię do produkcji wielowarstwowego PP lub sąsiad nie robi tego zupełnie przez przypadek. Jeśli tego nie potrzebujesz, zrób to sam - to świetna zabawa!
Dla tych, którzy są zainteresowani tym, jaki rodzaj przetwornika cyfrowo-analogowego znajduje się w RSM1700
Obwód jest podobny do przetwornika cyfrowo-analogowego w RSM58. Dodano możliwość obsługi z czterech wejść. Coax SPDIF, optyczny SPDIF, I2S, I2S master/slave do pracy z EDEL. Multipleksowanie wejść na SN74LVC1G125. Pełne sprawdzone wsparcie 24*192.Pełna izolacja galwaniczna wejść I2S poprzez ADuM1400 i IL715. Odbiornik SPDIF AK4113. Ponieważ AK4113 nie jest w stanie zregenerować zegara powyżej 128 fs w trybie 192 kHz, jego zegar nie jest używany, a dane są przetwarzane w SRC4192 za pomocą zewnętrznego zegara TCXO o częstotliwości 40 000 MHz.
Reklok na trzy częstotliwości - synchroniczny przy 24,576000 MHz, 22,579400 MHz i asynchroniczny przy 40,000000 MHz Hobby - elektronika radiowa.
Żelazem zainteresowałem się już we wczesnym dzieciństwie, co sprawiło moim rodzicom wiele kłopotów.
Nie zabrali mnie do koła radiowego w czwartej klasie, bo… W szkole jeszcze nie uczyli fizyki (takie były zasady).
Teraz naprawiam i konfiguruję komputery, w wolnym czasie coś lutuję lub składam i demontuję :)
Głos czytelnika
