Перейти к содержанию
  • запись
    31
  • комментария
    453
  • просмотров
    67 846

ΔΣ ЦАП "Mercury" на PCM1794


aitras

19 882 просмотра

Предыстория

О-о-очень давно я начинал собирать ЦАП со входом S/PDIF на микросхеме серии PCM179х. Если мне не изменяет память, то можно найти мои посты в теме "Делаем ЦАП" на форуме где-то в районе 30-50 страниц. В итоге все вылилось в неудачную конструкцию - были ошибки в трассировке платы.

tv2daq6Mb8M.thumb.jpg.466ea65d4d7e7c6664fa73dacf0cd08c.jpg nAuaTGbjXMY.thumb.jpg.a038094fada08821f34691cc03e9fe57.jpg

Несколько лет назад я решил все-таки их исправить и заказал новую ревизию той платы. Она успешно запустилась и работала.

5tf2BMGEdSY.thumb.jpg.8badb4064c47783c0924887002705d2e.jpg ash-2ZYGxe0.thumb.jpg.97a73e0dba8b87e51841f9d7ad24761a.jpg

Но в данной плате все равно есть некоторые недочеты. Во-первых, жутко греются стабилизаторы питания ОУ, во-вторых, не оптимальный вариант преобразователя ток-напряжения - из-за большого выходного тока ЦАПа ОУ работают с некоторыми искажениями, ну и в-третьих - не нужен мне вход S/PDIF.

Третья проблема решилась достаточно просто - был собран источник I2S на основе PCM2707 и я подключил его в обход приемника S/PDIF сигнала. Получился такой макет:

yjtmBP4MSF0.thumb.jpg.ef2cdce0bf298c330663c7651d24345b.jpg

Решением второй проблемы я занялся позже и переделал аналоговую часть - взял схему от ЦАПа Black Kitty. Там ОУ преобразователя ток-напряжения разгружены при помощи эмиттерных повторителей. Оформил это в виде отдельной платки.

PX1sM-2ACcY.thumb.jpg.c13228d7c51c060e7eb539199405d162.jpg XkZ20rNXFRA.thumb.jpg.a083004b7c556b9dc50cea83fcec3878.jpg

В таком виде это и просуществовало до этого лета. Появилось некоторое количество свободного времени и во время очередного прослушивания музыки возникло непреодолимое желание собрать это все в одну кучу на одной плате, чтобы поставить некую точку в этом ЦАПе. 

Новая плата

Схема претерпела некоторые изменения, по большей части в питании. Также важной особенностью стало внедрение гальванической развязки шины I2S на ADuM1400C. На макете на выходе в одном канале присутствует неприятная "постоянка" около 20 мВ, а, стоящие в ФНЧ ОУ LME49990, не поддерживают корректировку нуля. Поэтому в новой схеме ввел для этих целей подстроечник и хотел поставить LT1122, но не смог достать их по адекватной цене и поставил OP42. Все управляющие цепи PCM-ки вывел на отдельный разъем - можно конфигурировать как джамперами, так и какой-то логикой. Аналоговый выход пустил через реле, чтобы была возможность приглушать выход. В питании применял те стабилизаторы, что имелись в наличии. Чтобы конструкция стала законченной, на плату поставил и трансформаторы.

Scheme.thumb.png.587e7468c157cf869ef69972c0a05150.png

За выходные развел плату, размер которой получился 160 на 90 мм.

ОУ в преобразователе ток-напряжения на макете грелись до 70 градусов (судя по расчетам, это для них норма), поэтому на новой плате сделал под ними заливку с переходными отверстиями на верхний слой и убрал маску. Хоть какое-то охлаждение будет. Точно так же сделано под стабилизаторами ADP3303, но у них хитрая запатентованная внутренняя конструкция, распределяющая равномерно тепло по всему корпусу, как я понял из документации.

597399ce7a7b4_2017-07-22_22-25-30(2)(2).png.296d250359cfd0b2ccccfa7947b2cdd0.png

Кроме этого, коллекторам транзисторов добавил небольшие полигончики для лучшего отвода и рассеивания тепла.

599842749c3f1_.png.078de27477ec756cc588a13f08ffda6f.png

Да, и куда ж ЦАП без названия :) Решил окрестить его Меркурием - такой же жаркий.

Впервые попробовал сделать заказ в Seeedstudio. При производстве китайцы плоховато пропечатали маркировку, но в целом качество отличное.

5989c18d18a1a_2017-08-0816-56-58.thumb.JPG.b770dd7d954c59ce2af5a47a56143cdd.JPG

Сборка и запуск

Далее последовала сборка. Не очень понравилось паять плату с черной маской - все детали черные, теряются на черном фоне, как-то некомфортно. Сама маска очень классная, достаточно прочная, не отваливается кусками при пайке.

598e8d4b65580_2017-08-1113-56-56_1502445586.thumb.jpg.387b4d056b93aab6b39eeaed121edf81.jpg 598e8d4e14971_2017-08-1113-57-16.thumb.jpg.256897b80529716591f3ef54d2efa796.jpg 598e8d518c638_2017-08-1113-57-42_1502445575.thumb.jpg.bdc8a20e79bb6b853a05f4be6742a3ec.jpg598e8d554e8c7_2017-08-1113-58-34.thumb.jpg.861d305ad0eae9ba975eb103b388d357.jpg 598e8d5817217_2017-08-1113-58-42_1502445558.thumb.jpg.8b5fe1d65acd3dbcca151c1d77d20908.jpg598e8d59cfeff_2017-08-1113-58-53_1502445556.thumb.jpg.8312237ed743b6899f13192969b1eb1f.jpg

Как всегда не обошлось без некоторых ошибок - оказалось, что забыл добавить на плату керамику на выходы стабилизаторов, допаял навесом, и ох уж эти реле... похоже, что миниатюрные они все идут со встроенным диодом. Также спалил одну ADuM-ку, случайно сделав шлейф зеркально, в результате чего у развязки на приемной стороне возникла переполюсовка питания, ADuM-ка перегрелась и больше так и не запустилась... Но, пережив все это, плата завелась и порадовала музыкой на своих выходах.

Также нужно сказать пару слов о тепловых режимах. Кроме ОУ преобразователей ток-напряжение, достаточно сильно греются стабилизаторы веток питания +/-12V_A и +9V_А и трансформатор питания ОУ. Но все в пределах нормы - не более 60 градусов.

599ffc9c297cd_2017-08-1220-32-42.thumb.JPG.965aea8cc68a4a99814470193c98adf0.JPG

Заключение

В целом я очень доволен получившейся конструкцией. Звучание ЦАПа ровное, приятное, на оркестровых записях масштабное, т.е. в целом очень качественное. Когда разберусь с методикой измерения при помощи звуковой карты, попробую сделать замеры. 

Mercury 3D.PDF

Mercury BOM.xls

Доработка плат и результаты измерений:

 

23 Комментария


Рекомендуемые комментарии

Большая работа проделана. Очень похвально. (и когда Вы всё успеваете:),  судя по разным темам, лето выдалось плодотворное)
И сразу вопрос.  Вы пишите: (почему-то не работает цитирование)
А при установке генераторов на отдельной платке, через разъем CTRL можно вывести сигнал MCLK в транспорт. При этом микросхема ADuM1400C меняется на ADuM1401C и запаивается резистор R1.

Если будут дальнейшие реализации ЦАПа, может стоит сразу предусмотреть установку генераторов на плату и реализовать режим мастер.

Ссылка на комментарий

Спасибо за отзыв.

Да, я тоже об этом думал. Но придется достаточно много переделывать, увеличивать размер платы, чего не очень хочется. Тем более я же хотел поставить точку :) 

Заказал все-таки Amanero, у него есть выход MUTE. Поэтому сейчас чуть переделываю цепи Output Enable, чтобы можно было приглушать выход этим сигналом.

Если же у Вас очень большое желание получить мастер режим, то могу развести эту самую доп. платку с генераторами, логикой и разъемом конфигурации.

Ссылка на комментарий
29 минут назад, aitras сказал:

то могу развести

Пожалуй не стоит. (для одного меня-жирно)

29 минут назад, aitras сказал:

Тем более я же хотел поставить точку :) 

Точку с этим ЦАПом?  Можно поинтересоваться, какие следующие задумки.

Изменено пользователем Vector-A
Ссылка на комментарий

Купил специально для измерений звуковую карту E-MU 0404. Пытаюсь обмерить свой ЦАП. Получил вот такую картинку (с выхода -0.1 дБ), но понял, что надо переделывать кабели и делитель :) Вон сколько 50 Гц наводок...

59bffa05187b4_2017-09-18_19-23-47(2).thumb.png.7816e7812295f8b750c4dff4767424a6.png

Даже в режиме loopback не могу добиться хорошей картинки.

Ссылка на комментарий

Не торопитесь с кабелями, если наводка именно 50 Герц, а не 100. нужно просто железочкой из черного металла отделить трансформаторы от остальной платы, качество железяки чем хуже, тем экранировать будет лучше, то есть абсолютно любая магнитящаяся железяка подойдёт...

Ссылка на комментарий

Приехала посылка с китайской платой Combo384, которая "Amanero". Проверил в работе с ЦАПом на записях вплоть до 192 кГц 24 бита. Все отлично играет. Драйвер поставил с оффсайта.

Генераторы на плате какие-то стремные на вид... Разных производителей, разной толщины. Наверное, поменяю на другие, есть в наличии парочка.

59ca6a4c4204c_2017-09-2618-49-19.thumb.jpg.c63053491629c98075336c56c9cb3bfa.jpg

Ссылка на комментарий

Начал помаленьку комплектовать. И ужаснулся :blink: я конечно знал что не дёшево. Но 1000 р за конденсатор FKP2D011001D00H... Хотя за пять 1100.  В общем посоветуйте магазины где купить дешевле, но и на левак чтоб не нарваться. Я до этого только в Чип и ДИп закупался, но там дорого и нет всего того что нужно. 

Ссылка на комментарий

@serega374 Я частично на Вегалабе закупался в Толкучке. Остальное в Элитане, но до того как они закрыли прием платежей от физлиц... Сразу все позиции в одном магазине найти сложно, поэтому приходится искать в разных местах.

Конденсаторы WIMA, например, есть у пользователя scarp - 12..50р за штуку. Там и ОУ можно подобрать и остальное. 

Ссылка на комментарий

Более или менее разобрался с измерениями, решил доложить о промежуточном результате. 

Левый канал при сигнале -0,1 дБ с усреднением по 100 измерениям:

2017-11-18_13-33-32.thumb.png.e0adf39ccb3e5a5535fbf7ec543452f5.png

Правый канал при сигнале -0,1 дБ с усреднением по 100 измерениям:

2017-11-18_13-34-23.thumb.png.075b0d6e842c7be5042ba2cc2457de7b.png

Но для получения такого результата пришлось убрать С32..35, С42..45, с ними было все очень плохо.

Почему правый хуже левого, пока не понял. Смотрел также спектр на инвертирующих входах ФНЧ, там он практически одинаков в обоих каналах (по 2 гармонике точно). А вот сразу на выходе ОУ такой как на картинках.

Если кто-то измерит свои экземпляры ЦАПа на моих платах, буду благодарен.

Ссылка на комментарий

@Vector-A Пробовал, не улучшается. Просто уровень всех гармоник пропорционально снижается, но 2 гармоника торчит, и лес этот есть. В неисправность ОУ что-то не верится, да и перепаивать его неохота.

Ссылка на комментарий

Loopback на E-MU  тоже всё в норме,  значит АЦП исключается. ФНЧ и I/U не перегружаются. Разводка каналов идентична. Это не влияние близкорасположенных  трансформаторов.  Что-то гадит из сети, но почему только на правый канал (можно поставить сетевой фильтр и убедится).  Ну либо левая ОР42, либо какие косячные детали в обвязке. Может косяки при изготовлении платы. 

Ссылка на комментарий

Для успокоения

1 час назад, aitras сказал:

Начну хотя бы с прозвонки и поканального сравнения.

Режимы по постоянке, для успокоения, тоже сравнить поканально можно будет.

Ссылка на комментарий

Экспериментировал с конденсаторами в цепи ОС преобразователя ток-напряжение (C42..C45).
С номиналом 220 пФ много гармоник в спектре, и при увеличении емкости становится только хуже. При уменьшении до 20-30 пФ все становится хорошо. Оставил 22 пФ.

C32..35 можно ставить больше чем на схеме - емкость в 1 нФ вполне нормальна.

Также ток покоя эмиттерных повторителей получился маловат, поэтому уменьшением номиналов резисторов R36..R39 его надо поднять до 14-15 мА. Я поставил 36 Ом, ТП получился 14,8 мА. "Лес" в спектре, который был в правом канале на картинках выше, пропал.

Владельцев моих плат прошу обратить на это внимание.

image.png.eaf3753be235e5cdb097a819511382b3.png

Спектры, которые при этом получаются:

-6 дБ (левый, правый)

5a1685d71839f_-6.png.9a650df43ee83c1430016026d4ad496d.png5a1685d61622e_-6.png.1168ea71ef47941cbc4dfe866250c242.png

-20 дБ (левый, правый)

5a1685d67aa4d_-20.png.cb305ae366ff9766c59f1eff9ac8837a.png5a1685d6be92e_-20.png.e504b6eb76d534b2ba665edbc27a5661.png

В правом канале выделяется вторая гармоника. Почему - непонятно, но предположительно, что в ФНЧ нужно подбирать R и C, чтобы составляющие дифференциального сигнала складывались как можно точнее для компенсации гармоник.

Ссылка на комментарий

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы публикуете как гость. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.

Гость
Unfortunately, your content contains terms that we do not allow. Please edit your content to remove the highlighted words below.
Добавить комментарий...

×   Вставлено с форматированием.   Восстановить форматирование

  Разрешено использовать не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отображать как обычную ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставлять изображения напрямую. Загружайте или вставляйте изображения по ссылке.

Загрузка...

×
×
  • Создать...