Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб

Цап pcm1794: Resistor.ru – ЦАП на PCM1794 своими руками

0 Comments

Resistor.ru – ЦАП на PCM1794 своими руками

ЦАП на PCM1794 своими руками.

Читая очередной форум о ЦАПах меня начала одолевать мысль о том, что нельзя останавливаться на достигнутом и надо срочно попробовать свои силы в чем-то большем. Посмотрев по радиолюбительским сайтам и прикинув свои возможности, я остановился на ЦАПе PCM1794.

Нельзя сказать, что это премиальный образец, но отзывы о его работе очень неплохие. Да и есть несколько радиолюбительских работающих самоделок. Что само по себе говорит об отсутствии принципиальных трудностей, которые не позволят довести дело до конца.

Безусловно я начал с того, что скачал и изучил даташит на PCM1794. Многое для меня осталось не понятно, но я уяснил две вещи. Первая. Если заточить ЦАП под определенный рабочий функционал, то его обвязка будет весьма простой и можно легко обойтись без переключателей и контроллера.

А вторая в том, что формат сигнала на входе либо «I2S» либо «Left-Justified», что не как не сочетается с USB. А значит, что перед ЦАПом должен стоять приемник, который будет конвертировать входящий цифровой сигнал в формат, требуемый для ЦАПа. И я остановил свой выбор на CS8416. Насколько я понял, это очень навороченная микросхема, но опять же если отказаться от всевозможных плюшек, то в обвязке останется всего ничего. При этом устройство должно работать на отличненько. Попилив и упростив типовые схемы из даташитов у меня получилось вот такая связка.

Эту схему, как я сейчас понимаю, можно еще немного упростить, убрав джамперы и запаяв резисторы R6…R11 согласно указанным перемычкам. Также, из-за того, что питание ЦАПа и приемника я беру с одного стабилизатора, то резисторы R12…R15 можно вообще не устанавливать.

Схему фильтров я не мудрствуя взял прямо из даташита на ЦАП.

Здесь соответственно представлен только один канал. Операционный усилитель LT1028 оказался не из дешевых. Да и в DIP корпусе я его на рынке не нашел. Пришлось припаивать через переходник.

Теперь немного о питании.

Так как у получившегося агрегата имеется много разных входов питания которые рекомендуют разделять, я недолго думая нашел у себя два трансформатора и с помощью них разнес аналоговую и цифровую части.

Светодиодная индикация мне была нужна для того, чтобы понимать, что все напряжения имеются в наличии. Когда буду делать окончательный вариант я их уберу.

Для питания операционных усилителей взял LM317 и LM337 установил их на небольшие радиаторы и отрегулировал выходное напряжение в +-15В с точностью до десятых.

Так как это прототип, то все блоки я делал по отдельности чтобы было проще разбираться в случае если что-то не заработает. Ну и вот, что у меня получилось.

Этот прототип я делал чтобы посмотреть, как все это работает, поэтому не особо парился о качестве деталей. На платах можно видеть различные элементы, которые были взяты на «помойке». Хотя нельзя не упомянуть о том, что все детали подбирались по фактическим номиналам. И да…

Микросхемы приемника и ЦАПа паяем строго 6…12 ваттным паяльником.

Как не странно, но все заработало сразу и без танцев. Просто включил и все запело. Честно сказать я этому был приятно удивлен. Но не обошлось и без проблем. Во-первых, я перепутал полярность фильтрующего конденсатора по питанию операционных усилителей, и он у меня благополучно взорвался. Во-вторых, была еще и проблема связанная с подачей аудио сигнала. Дело в том, что на вход приемника необходимо подавать сигнал стандарта S/P-DIF и мне пришлось поискать источник. По началу я подавал сигнал с DVD проигрывателя, но, когда сделал простой конвертер USB – S/PDIF всё встало на свои места.

Что касается звука. С первых минут прослушивания я понял, что ЦАП на PCM2702 очень сильно проигрывает в звучании прототипу на PCM1794. Разница в звучании ну очень сильно заметна. Так, что закажу на Али корпус, операционники, а также кое какие емкости и преступлю к сборке окончательного варианта.

А на сегодня всё. Удачи.

31.08.18

Доработка ЦАПа на PCM1794.

Ну вот. Пришла мне посылочка с Али, и я продолжил работы над ЦАПом. Немного упростил схему модуля убрав резисторы с сигнальных линий между приемником и преобразователем, выкинул джамперы, а также слегка увеличил емкость фильтрующих конденсаторов. В блоке питания убрал лишние светодиоды, а также установил индуктивности на выходных линиях питания цифровой части. Последнее было сделано с целью уменьшения вероятности выпадения устройства в «нирвану» при помехах по питанию. В процессе эксплуатации прототипа было замечено, что изредка, при включении разного рода бытовых приборов, устройство уходит в «нирвану», да еще и своеобразным образом. Создается в впечатление короткого замыкания по линии питания +5V (VL) при котором гаснет индикатор питания, а ЦАП начинает сильно греться. После перезагрузки устройства, методом выключения питания, ЦАП оживает. Но, как я понимаю, эти индуктивности сильно не изменили ситуацию. ЦАП все равно остался чутким к помехам. Кардинальным образом на устойчивость работы повлиял фильтр питания который я сделал ранее. Подключив ЦАП через него зависания прекратились. Так, что я подумываю над тем что, когда буду упаковывать всё в корпус, обязательно добавлю фильтр по питанию.

Схема приемника и ЦАП.

Схема фильтров.

Схема стабилизатора питания цифровой части.

Схема стабилизатора питания аналоговой части.

Из-за того, что имеющиеся у меня трансформаторы гудели, пришлось прикупить парочку 15-ти ваттных тороидальных трансов на 15+15 и 5+5 вольт и домотать на один из них пятивольтовую обмотку.

Я серьезно изменил разводку печатных плат сделав их поменьше при этом уместив приемник, ЦАП и фильтры на одной плате. Т.к. есть мнение, что керамические емкости для звука не подходят, прикупил пленочные конденсаторы и оснастил ими не только аналоговую, но и цифровую часть.

В целом это действительно улучшило звук в сравнении с прототипом. Басы стали боле насыщенными.

Еще, в процессе эксплуатации устройства, был замечен серьезный нагрев выходных операционных усилителей LT1028. Я не стал испытывать судьбу и прилепил на них небольшие радиаторы. Так, на всякий случай.

Ну вот. Теперь девайс готов к упаковке в корпус, который уже идет по почте из дружественного нам Китая.

А на сегодня всё. Удачи.

23.10.18

Упаковываем ЦАП в корпус.

Пока я ждал посылку с Али ЦАП работал через внешний фильтр питания и не разу не ушел в нирвану. Чтобы по максимуму уменьшить возможность зависания, я сделал для него отдельный фильтр и проверил его работу.

Детали для него взял из блока питания от какого-то принтера. Поэтому номиналы не выдуманы, а указаны по факту. За ту неделю что я его эксплуатировал, не было ни одного сбоя.

Наконец-то пришел мне заказанный ранее алюминиевый корпус. Выкроив немного времени на выходных и поработав слесарным инструментом, я наделал в корпусе достаточно отверстий чтобы закрепить все необходимое.

Разъемы и кнопку включения я разместил на задней панели, а на передней оставил только индикатор питания и ошибки. После того как все было размещено внутри нельзя сказать, что там осталось много свободного места.

Ну вот и всё. Эпопея закончена, и я в полной мере наслаждаюсь работой нового устройства. Как я уже писал выше PCM1794 сильно и в лучшую сторону отличается от PCM2702. Конечно 16-ти и 24-х битные ЦАПы сравнивать наверно неправильно. И все-же басы у PCM 1794 глубже, а само звучание чище и прозрачней.

А на сегодня всё. Удачи.

21.11.18

Если вдруг найдете в статье неточности или заблуждения. Напишите мне об этом. Я подправлю.

Приложение: Скачать альбом схем и разводку плат. 31.08.18 Скачать альбом схем и разводку плат. 23.10.18 Скачать альбом схем и разводку плат. 21.11.18


Бюджетный ЦАП AH-PCM1 на PCM1798 / PCM1794 — audiohobby.ru

Решено было сделать экспериментальный ЦАП на PCM1798 / PCM1794 для проверки некоторых идей и для тестирования разных сменных фильтров под ЦАП-ы  с токовыми выходами. На самой же плате был разведен вариант базового фильтра на ОУ, которого должно быть более чем достаточно для бюджетной конструкции.

Схема ЦАП на PCM1798 / PCM1794

Для питание аналоговой части PCM179х используется параллельный стабилизатор «Назара» на 2-х транзисторах, который в свою очередь запитан от источника тока. Такой стабилизатор позволяет получить хороший отклик на изменение нагрузки, PCM179х имеет как раз ярко выраженный импульсный характер нагрузки по этим линиям. Компенсационные стабилизаторы последовательного типа в данном применении мне не понравились из-за добавления неприятного окраса в звук в виду их плохой реакции на имеющуюся нагрузку.

Питание цифровой части

Питание цифровых цепей выполнено от отдельных низкошумящих с стабилизаторов LP5907 — 3.3в.

Схема аналогового фильтра ЦАП на PCM1798 / PCM1794

Выше представлена схема фильтра с реализацией преобразователей ток-напряжение на ОУ, дающая лучшие показатели замеров. На схеме представлены номиналы для случая использования PCM1798. Для PCM1794 следует скорректировать R22 / R63 = 2.7кОм. Обозначение n.c. на схеме означает, что данные компоненты не устанавливаются, т.е. не распаиваются на плате (эти посадочные места предусмотрены для другой вариации фильтра, см. ниже. 

Альтернативный вариант фильтра с пассивными I-V на резисторе

Чтобы раскрыть весь потенциал ЦАП-а, данный фильтр требует применения в I-V дорогих фольговых резисторов,  которые никак не вписываются в концепцию простой бюджетной конструкции, но на мой слух этот вариант обладает значительно большей музыкальностью и натуральностью звучания.

Изначально не планировал выкладывать эту схему, но чтобы не отвечать на вопросы в личку публикую схему здесь. Пусть каждый сам решает, какой вариант ему больше подходит.

В преобразователе рекомендуется применять серию фольговых резисторов Vishay SFERNICE. Резистор преобразователя ток-напряжение допустимо выбрать в диапазоне 10-20 Ом. Дальнейшую фильтрацию ВЧ составляющих выполняет ФНЧ фильтр второго 2-го порядка (фильтр Баттерворта) с частотой среза ~ 40кГц, работающий с коэффициентом усиления КУ=10. Далее для преобразования дифференциального сигнала в не дифференциальный, один из выходов ФНЧ инвертируется дополнительным ОУ и складывается с другим выходом ФНЧ в выходном каскаде. Подстройку уровня, если требуется, предлагается выполнить резисторами R22 и R63, путем установки КУ выходного буфера.

В аналоговом фильтре предлагается использовать в ФНЧ: OPA1656, далее с ухудшением OPA1642 / OPA2141 / OPA2140, OPA1652, AD823. Второй ОУ: LME49720, LT1469, OPA1656, OPA2156, OPA1642.

Замеры искажений этого варианта:

Спектр сигнала 1кГц,44.1кГц c  I-V на резисторах

Для удешевления конструкции допустимо использование качественных thin-film резисторов 1206 с точностью 0.1%, при этом шумовая полка вырастет на 3-6Дб по сравнению с фольговыми. 

Печатная плата

Замеры искажений

Замеры производились на версии ЦАП с PCM1798 с I-V на ОУ. Частота дискретизации АЦП специально была выбрана 192кГц, чтобы максимально посмотреть огрехи чипа PCM в ВЧ области.

Спектр сигнала 1кГц, -1Дб, 44.1кГц

 

Спектр сигнала 1кГц, -1Дб, 176.4кГц

Как можно видеть, на низкой частоте дискретизации наблюдается значительный рост шумовой полки в ВЧ области. С повышением же частоты дискретизации шумов становится меньше, но растут гармонические искажения, что в общем-то согласуется с документацией TI. Отдать должное PCM1798 покорилась частота 384кГц, но гармонические искажения достигли неприличных значений в 0.002%.

Разъём I2S

Интерфейсно ЦАП полностью совместим с AH-D6

Разъём i2s имеет распиновку Lynx Audio. Контакты 2, 4, 6, 8 — земля ЦАП-а. Контакт 9 — питание гальванической развязки Bolero / Charleston +3,3 со стороны ЦАП-а.

Контакты 1, 3, 5, 7 — сигналы шины i2s:

ФорматPin 1Pin 3Pin 5Pin 7
PCMBCK INSDATA INLRCK INMCLK IN/OUT
DSDDSD BCK INDSD LEFT INDSD RIGHT INMCLK IN/OUT

Контакт 10 — сигнал mute. Низкий логический уровень — нормальная работа, высокий логический уровень — mute, заглушение ЦАП. 

Разъем CONTROL

Как можно наблюдать на плате разъем CONTROL получился значительно меньше. Так как поддержки DSD у данного ЦАП-а нет,  многие пины оказались попросту не нужны. При этом разъем расположен так, чтобы оставшиеся контакты полностью соответствовали используемым интерфейсным модулям.

По умолчанию все сигнальные пины разъема CONTROL подтянуты к уровню «1».

Контакт 1 — сигнал включения нужного генератора мастерклока (на частоту х44.1кГц либо х48.0кГц). 

Контакт 3 — сигнал Connect. ЦАП активен, если уровень «0». При подаче «1» ЦАП переходит в режим Mute.

 

Если планируется использовать AH-D1 в ведомом режиме (с внешним тактовым сигналом), то предлагается просто не распаивать тактовые генераторы на плате ЦАП. 

Разъем CONFIG

Контакт 1 — задает выбор цифрового фильтра. Джампер установлен — крутой срез (SHARP), снят — пологий срез (SLOW).

Контакт 3, 5  — задают входной формат, задается согласно таблице. Оба джампера установлены — I2S.

Звучание ЦАП с классическим I-V на ОУ

Звучание ЦАП получилось достаточно комфортное. Ожидаемо эта реализация обошла по качеству звука, имеющиеся в моем распоряжении, ASUS XONAR ST / ASUS XONAR ONE, но не дотянула до уровня AH-D1, не говоря уже о AH-D6.1. Тем не менее как бюджетный и доступный вариант, мне, кажется, ЦАП удался. Для большинства домашних сетапов, данный цап не станет «узким горлышком».

Следует отметить динамичный, плотный бас, более проработанный в сравнении с младшими чипами от АКМ, неплохую середину. А вот звучание ВЧ получилось ожидаемо более грязным и менее прозрачным, чем у чипов от АКМ. Но такая разница будет хорошо заметна только на высококлассном, очень прозрачном тракте. Также хочу отметить значительно большее ощущение сваливания всех инструментов «в кашу» на сложных насыщенных партиях, чем у чипов АК, независящее от реализации аналогового фильтра.

Звучание ЦАП с вариантом фильтра с реализацией I-V на резисторе

На мой слух данный вариант показал наиболее комфортное и натуральное звучание, вполне сравнимое с чипами AKM. Сам я снова вернулся к этому варианту, а на преобразователя ток-напряжение на ОУ применительно к PCM179х ставлю жирную точку. 

Часть 1. Компактный модуль питания AH-PW6-mini (без линии питания транспорта)

Часть 2. Полный модуль питания AH-PW5 (есть доп. линия для питания транспорта)

Часть 3. Рекомендуемый интерфейсный модуль (если планируется подключение по USB)

Часть 4. Простой интерфейсный модуль Spdif to I2S на AK4113 (если планируется подключение по SPDIF, клоки на плате цап не распаиваем)

 

Ссылка для заказа печатных плат в Китае

Также для зарегистрированных пользователей доступен для скачивания архив gerber-файлов для самостоятельного заказа плат.

Ebay параллельный ЦАП PCM1794 любой хороший

#5