Jump to content
  • entries
    32
  • comments
    477
  • views
    56078

ΔΣ ЦАП "Mercury" на PCM1794


aitras

11712 views

 Share

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:

 

 Share

23 Comments


Recommended Comments

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.

Link to comment

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.

Link to comment
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.

Edited by Vector-A
Link to comment

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

Link to comment

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

Link to comment

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.

Link to comment

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...

Link to comment

@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. 

Link to comment

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

Link to comment

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.

Link to comment

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. 

Link to comment

@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. 

Link to comment

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.

Link to comment

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

Link to comment

@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.

Link to comment

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. 

Link to comment

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

Link to comment

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.

Link to comment

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.

Link to comment

Join the conversation

You are posting as a guest. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Add a comment...

×   Pasted as rich text.   Restore formatting

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Loading...

×
×
  • Create New...