• Объявления

    • admin

      Анонсы постов вашего блога в группах паяльника   04.09.2016

      Самые интересные посты будут анонсироваться в группах VK и FaceBook. Охват одного поста составляет несколько тысяч человек. Пример анонса записи про книгу Sprint Layout: в группе VK, в группе Facebook.  Поэтому если вы считаете, что ваш пост будет интересен аудитории, то не стесняйтесь - пишите, сделаем пост!

Заметки радиолюбителя

  • записей
    12
  • комментария
    93
  • просмотр
    2 711

ΔΣ ЦАП "Mercury" на PCM1794

aitras

840 просмотров

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

Исправление ошибок и доработка

По горячим следам решил избавиться от ошибок и сделать некоторые доработки.

2017-08-25_14-14-32.thumb.png.810132f6a8178573a56c65a7eb545410.png 599ff8f95a8bb_.thumb.png.3c9c7201d46ae19d31c62063b00cb731.png

1. Исправил ошибку с подключением реле.
2. Добавил керамические конденсаторы на выходы стабилизаторов.
3. Добавил ферритовые бусины для м/с гальванической развязки.
4. Привел вход к устоявшейся распиновке от Lynx (1 - BCLK, 2,10 - NC, 3 - SDATA, 4,6,8 - GND, 5 - LRCK, 7 - MCLK, 9 - PWR).
5. Разъем CTRL сделал универсальным для серии PCM179x.
6. Исправил незначительные недочеты в рисунке печатных проводников.

59984b2fb0472_.png.b6d7fd9e13fdb9aef03c756ecf16ac56.png 

Описание сигналов разъема:

Spoiler

Для PCM1794/98:

RST - сигнал сброса ЦАП, инверсный.
F0 - ZERO, сигнал отсутствия сигнала на входе, устанавливается в высокий уровень при обнаружении во входном сигнале 1024 подряд идущих нулевых отсчетов.
F1 - FMT1, выбор формата входного сигнала, по умолчанию - I2S, низкий уровень (установлена перемычка).
F2 - FMT0, выбор формата входного сигнала, по умолчанию - I2S, низкий уровень (установлена перемычка).
F3 - MUTE, включение режима приглушения, по умолчанию - нормальный режим, низкий уровень (установлена перемычка).
F4 - DEEMP, включение функции de-emphasis, по умолчанию - функция отключена, низкий уровень (установлена перемычка).
F5 - CHSL, выбор формы огибающей встроенного цифрового фильтра, по умолчанию - крутой (sharp), низкий уровень (установлена перемычка), альтернативный вариант - плавный (slow), высокий уровень (перемычка отсутствует).
F6 - MONO, переключение ЦАПа в моно-режим, в данной конструкции эта функция должна быть отключена - сигнал должен быть низкого уровня (установлена перемычка).
OE - OUTPUT ENABLE, включение аналогового выхода, высокий уровень - включен (перемычка отсутствует), низкий уровень - выключен (установлена перемычка).

Кроме этого для PCM1794/98 не запаивается резистор R2, управление аппаратное при помощи установки нужных перемычек, либо программное, а номинал R28-R31 200 Ом.

Для PCM1795/96:

RST - сигнал сброса ЦАП, инверсный.
F0 - MDO, для SPI - сигнал MISO, для I2C - сигнал данных SDA.
F1 - MC, для SPI - тактовый сигнал SCK, для I2C - тактовый сигнал SCL.
F2 - MDI, для SPI - сигнал MOSI, для I2C - сигнал выбора адреса ADR1.
F3 - nMS, для SPI - сигнал nCS, для I2C - сигнал выбора адреса ADR0.
F4 - MSEL, выбор интерфейса управления м/с ЦАП, низкий уровень - SPI, высокий уровень - I2C.
F5 - ZEROR, сигнал отсутствия сигнала на входе в правом канале, устанавливается в высокий уровень при обнаружении во входном сигнале 1024 подряд идущих нулевых отсчетов в правом канале.
F6 - ZEROL, сигнал отсутствия сигнала на входе в левом канале, устанавливается в высокий уровень при обнаружении во входном сигнале 1024 подряд идущих нулевых отсчетов в левом канале.
OE - OUTPUT ENABLE, включение аналогового выхода, высокий уровень - включен, низкий уровень - выключен.

Кроме этого для PCM1795/96 не запаиваются резисторы R3, R4, управление только программное, номинал R28-R31 390 Ом. 

Кроме сигналов управления на разъем CTRL выведены два сигнала шины I2S - LRCK и MCLK. LRCK можно использовать для определения частоты дискретизации для ее индикации. 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.

Таким образом, плата получилась универсальной и поддерживает установку любой микросхемы серии PCM179x.

Заключение

В целом я очень доволен получившейся конструкцией. Звучание ЦАПа превосходное - 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

  • Лайк 3
  • Одобряю 9


7 комментариев


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.

Поделиться комментарием


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.

Поделиться комментарием


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

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

Лежит AD1853, пара PCM1702 и ЦФ SM5847 к ним. Вот их хочется попробовать :)

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

Если лежат, то почему-бы не собрать. Хорошие, проверенные временем ЦАПы, немного староверческие :).

Поделиться комментарием


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.

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Зарегистрировать аккаунт

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

Войти сейчас