• 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
  • комментариев
    100
  • просмотров
    3 067

ΔΣ ЦАП "Mercury" на PCM1794

aitras

1 548 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.

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 - NC, 3 - SDATA, 4,6,8 - GND, 5 - LRCK, 7 - MCLK, 9 - PWR, 10 - MUTE).
5. Разъем CTRL сделал универсальным для серии PCM179x.
6. Добавил возможность приглушать выход ЦАПа сигналом MUTE с разъема INPUT.
7. 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 INPUT 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


13 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

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...

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

@СЕРСАР не. Я там экран на кабеле с одной стороны только припаял. Так вот потом уже когда его соединял с минусом, 50 Гц падали ещё на 5 дБ. 

Поделиться комментарием


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

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

Сборка немного преобразилась :)

59d25d3580e80_2017-10-0219-20-18.thumb.jpg.fd550f00104ae0ff096a5496b40ece88.jpg

Потестил ЦАП при разных входных форматах. Жует все вплоть до 384 кГц.

  • Одобряю 1

Поделиться комментарием


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. 

Поделиться комментарием


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. 

  • Одобряю 1

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