• Объявления

    • admin

      Размещайте материалы своей компании БЕСПЛАТНО!   18.04.2018

      Редакционная политика портала позволяет размещать на бесплатной основе различные типы материалов: интересную информацию, наработки, технические решения, аналитические статьи и т.д. Пример такого блога. Взамен мы рекламируем ваш блог в наших группах в соц. сетях, ну и плюс естественная самореклама от пользователей форума и блогов, которые будут читать ваш блог. К примеру охват одного поста только в нашей группе VK составляет более 10 тыс. человек. Т.е. мы предлагаем бартер - вы ведете у нас блог и публикуете какую-то полезную и интересную информацию связанную с вашим производством, а мы рекламируем ваш блог в наших соц. сетях. Блоги можно полностью кастомизировать: поставить изображение шапки, сделать меню или оглавление, также в своем блоге вы будете модератором - сможете удалять комментарии и т.д. Ведение своего блога требует времени и навыков, но рекламный эффект колоссальный, т.к. это живое общение и отклик. Посты не должны быть рекламой, а также должны соответствовать правилам форума. Для тех компаний, которые будут публиковать интересный контент, права в дальнейшем будут расширяться - сможете публиковать больше ссылок, пресс-релизы, новости компании, анонсы и т.д. Ну а если вы хотите размещать платную рекламу: условия и прайс размещения на сайте и форуме, коммерческая тема на форуме, реклама в группе VK.

Заметки радиолюбителя

  • записей
    18
  • комментариев
    250
  • просмотра
    7 382

ΔΣ ЦАП "Mercury" на PCM1794

aitras

4 873 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:

 

  • Лайк 3
  • Одобряю 12


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.

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

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

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.

  • Одобряю 1

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

С утра ломаю голову, почему так получается. :unknw: А при -3 дБ, например, картинка улучшается, не пробовал.

Поделиться комментарием


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.

Поделиться комментарием


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. 

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

Завтра попробую еще поковыряться. Начну хотя бы с прозвонки и поканального сравнения.

Поделиться комментарием


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.

Поделиться комментарием


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.

  • 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

  • Комментарии блога

    • Помедитировал над чётными гармониками в спектре уся -гипотеза состоит в том, что несимметрия возникает из-за коллекторной модуляции плеч: драйвер нижнего плеча работает при полном напряжении и без модуляции, а драйвер верхнего плеча - при половинном напряжении и глубокой коллекторной модуляции. Вставил каскоды. Модуляция ушла - чётные гармоники ушли от слова совсем. Остались только нечётные, переключательные по происхождению (уменьшаются при увеличении начального тока в двухтактном выходном АВ-каскаде). Общий уровень гармоник снизился на 15...20 дБ.   Оно, конечно, замечательно - но вот с фазой стало намного труднее: первый полюс поднялся высоко-высоко - ушёл 30 30 дБ. Тоже какбэ замечательно - но при этом фазу скорректировать правильно пока не удаётся: на 0 дБ фаза уходит за 200 градусов, да и на рабочем усилении 20 дБ за тоже достаточно далеко за буйками (за 180 градусов убегает гарантированно). В пику этому, одноэтажный вариант (без каскода) корректируется славно - на усилении +20 дБ фаза не более 120 градусов (!).   Так, что каскод пока не в кассу - всё равно его преимущества не получается реализовать: придётся закорректировать вусмерть и съехать на полюс 1 кГц. Что резко ухудшит верха...   ХИНТ: в целом - усь наиболее симметричный из всех, которые знаю...
    • Добрый день.
      Решил сгруппировать найденную по сети информацию на данную автоматику в одно место, чтобы облегчить себе жизнь.
      По возможно буду добавлять информацию.......   Каскад-колов-Thermona1.pdf Порядок проведения работ при вводе в эксплуатацию котлов с автоматикой HDIMS01-TH01.pdf Руководство по обслуживанию котлов THERM DUO 50.pdf
    • Добрый вечер.
      Во всех своих постах я демонстрировал Турбированый вариант обвязки платы.
      Теперь хочу Вам "показать", как с данной платы сделать Атмосферный вариант. Хотя все это есть и в инструкции на котел. 
      Достаточно поставить термостат "таблетку" на нужную температуру, Нормально замкнутую, и подключить ее к разъему Х16 выводы 65/63 и у Вас плата станет для атмосферного котла.
      На столе, при запуске платы, я просто установил перемычку на данные выводы разъема. Реле вентилятора при этом будет включаться, через него идет на проц одна обратная связь и потенциал сети идет на контакты реле газового клапана. Работа реле К4 обязательна. Так будет проще обвязывать плату и тестировать ее, так как исключается один пункт с выдержкой времени имитации датчика прессостата. 
    • Добрый день.
      Попалась ко мне плата практически новая, не разу не юзаная от Декабря 15 года. Я с начало не понял, почему данная плата не на котле, оказывается при сборке на заводе робот не "установил" перемычку на разъеме Х7 выводы 26/27, они отвечают за комнатный термостат. У робота видимо закончилась проволока, до отверстия он довел проволоку, но вот в отверстие не завел. Поставил перемычку, установил в котел и плата начала работать, подарок судьбы. Побольше таких ремонтов.  Так выпала возможность, то решил описать как работает модуляция на данной плате. Добавил фото и видео работы.
      Модуляция. Режим ее работы. Принцип работы описан платы на столе. На котле возможно плата будет вести себя чутка иначе.
      Перемычка JP1 установлена на природный газ. Настройки платы по умолчанию. Забигаю вперед, если установит перемычку на пропан, то поведение модулятора не изменилось.
      В качестве модуляционной катушки у меня была лампочка накаливания на 24В мощностью 4,8W. Разъем Х9 выводы 58 (+) и 57 (-)
      Обвязываем плату.
      Запускаем плату, подаем питание 220В. Происходит самотест платы, приблизительно 5 сек., появляется надпись oFF, если переключатель режимов был на 0. При этом ни на один имполнительный механиз не поступает напряжение. Плата находится в режиме ожидания.
      Группа безопсности термостатов замкнута.
      С помощью выбора режимов, переключаем на летный режим. На дисплее загорается текущая температура в градусах и значек солнышко. В это время не одно реле не щелкнуло, на модуляцию катушки поступает 0В.
      С помощью переключателя режимов выбираю отопление. Включается реле насоса. На дисплее появляется значек батареи. Имитирую реле протока. Включается реле вентилятора. Параллельно с этим на модуляционную катушку начинает поступать напряжение 2,5В. Параллельно лампочки "модуляции" подключен мультиметр, выбран режим 200В постояного напряжения.
      Имитирую прессостат. В это время включается трансформатор розжига и реле газового клапана. На модуляционную катушку, в течении 1 секунды, плавно наростает напряжение с 2,5В до 16В. 
      После имитации наличия пламени, на дисплее появляется значек пламя и напряжение на модуляционной катушке в течении 1 сек., плавно опускается до 1,9В. После этого автоматика включает режим модуляции, очень плавно, с шагом 0,3В, начинает расти напряжение на катушке с 1,9В до 23В.
      Если в работе потеряется пламы, то автоматика полностью выключит реле газового клапана и модулятора, на обоих будет 0В. Модуляция_катушки_платы_DIMS01-TH01.mp4
  • Записи блога