ЦАП TDA1543 v3 – для продвинутых слушателей
Прошло уже около года с момента изготовления опытного образца ЦАП на основе TDA1543. Статья «ЦАП начального уровня», посвященная общим принципам построения устройств со смешанной обработкой сигнала и, собственно, данному ЦАП, была опубликована осенью 2016 г. Изначальный посыл и мотивация, побудившая меня к изготовлению данного ЦАП, была проверить – насколько преобразователи с параллельной структурой, к тому же без цифровой фильтрации, могут конкурировать хотя бы субъективно с современными сложными дельта-преобразователями, в частности реализованные в сегменте бюджетных потребительских устройств. TDA1543 – очень примитивный прибор, даже в эру царствования параллельных конвертеров он не вызывал особого восторга, а глядя в даташит, на объективные показатели (особенно в сравнении с дельта-преобразователями, которые в силу своего принципа работы весьма линейны на стационарных, детерминированных по времени, сигналах) хочется сразу выкинуть эту микросхемку в мусорник. Но к счастью, не существует прямой корреляции между количеством нулей после запятой в измеренных искажениях, вносимых ЦАП, и субъективным звучанием. Подтверждением этому является наблюдаемый в последние годы ренессанс ЦАП “мультибитной” структуры, получивший новый виток на основе дискретных R- 2R точных матриц, совмещенных с арифметически мощными сигнальными процессорами (например, проект Soekris). Последние объективно уступают современным монолитным дельта-преобразователям, но субъективно звучат весьма приятно. Да и сама TDA1543 пользуется завидной популярностью, некоторые фирмы не стыдятся производить на ее основе портативные и стационарные ЦАП и продавать, причем за весьма немалые деньги.
На рынке существует множество реализаций ЦАП на TDA1543 и в основном весьма неграмотных с инженерной точки зрения. Камнем преткновения является такой ответственный узел, как преобразователь ток-напряжение (более подробно проблематика построения данного узла описана в моей статье “ЦАП начального уровня”) и питающие структуры. На стадии проектирования и изготовления опытного образца были заложены, хотя и в несколько упрощенной форме, более правильные с моей точки зрения, инженерные решения. В частности, я отказался от популярного и простого способа преобразования с использованием в качестве преобразователя ток-напряжение резистора большого номинала, а так же уделил внимание грамотной организации питания (раздельные трансформаторы цифровой и аналоговой части, раздельные стабилизаторы на каждый функциональный узел, минимизация помех и т. д.). Длительная эксплуатация ЦАП подтвердила правильность выбранных решений, а так же весьма высокие музыкальные способности данной простой микросхемы. Свойственная TDA1543 “певучесть” и плавность подачи, высокое разрешение в среднечастотном диапазоне, прекрасная эмоциональная передача вокала и инструментов среднечастотного диапазона, показали весьма высокий потенциал данного прибора. Но были выявлены и весьма серьезные недочеты:
- Стабилизатор аналоговой части. В качестве источника стабильного тока параллельного стабилизатора применена интегральная микросхема-стабилизатор LM317. Для гарантированной работы в режиме стабилизатора ей требуется перепад между входом и выходом не менее 3 B (а желательно больше), что не всегда удавалось достигнуть при применении существующего трансформатора, особенно когда напряжение в питающей сети опускалось ниже 220 в. Как итог, весь стабилизатор аналоговой части выходил из режима стабилизации и по шинам питания шли большие пульсации.
- Преобразователь ток-напряжение. Выбранный в качестве активного преобразователя полевой транзистор IRF610 при рабочем режиме (напряжение сток-исток 5 В и ток стока около 5 мА) весьма нелинеен, что приводит к большим искажениям с доминирующей 2-й гармоникой. Нужна ли такая красивая окрашенность – это вопрос личных предпочтений и субъективного восприятия слушателя, но мне хотелось применить в данном узле что-то более подходящее, линейное.
- Выходной буфер. Применение простейшего эмиттерного повторителя с резистивной нагрузкой в эмиттере не является оправданным при эксплуатации в режиме больших токов (наушники в качестве нагрузки). В итоге – большие искажения с весьма нехорошим, “жестким” спектром гармоник.
- Архитектура NOS в силу своих принципов значительно снижает вариативность подключаемых к ЦАП усилительных устройств. Традиционные многокаскадные, с ООС транзисторные усилителей мощности не являются верным выбором при работе с ЦАП без передискретизации и цифровой фильтрации.
Указанные недостатки весьма сильны и с ними нельзя смириться. Так как цифровая часть ЦАП с некоторыми оговорками меня устраивает, было принято решение спроектировать и изготовить новую аналоговую часть, в которой учтены ошибки и недочеты опытного образца (TDA1543 v1).
Итогом проработки схемных вариантов и экспериментов является последняя на сегодняшний день версия ЦАП TDA1543 v3, принципиальная схема которой приведена ниже (неразборчивые номиналы продублировал):
Рассмотрим по порядку схемные решения, которые позволили устранить недостатки предыдущих версий и в итоге более полно реализовать потенциал TDA1543.
- Питание преобразователя ток-напряжение и выходного буфера выполнено на основе дискретного стабилизатора последовательного типа. Стабилизаторы на основе эмиттерного повторителя в виду отсутствия ООС отличаются гладкой характеристикой реакции на изменение тока потребления, малошумностью, инвариантностью параметров вне зависимости от величины емкости и типа выходных блокирующих конденсаторов, а также просты и не требовательны к трассировки печатной платы. В качестве ИОН (источник опорного напряжения) регулирующего транзистора применен простейший параметрический стабилизатор на основе стабилитрона, для снижения шумов и пульсаций последнего использован ФШ (фильтр шума) на основе RC цепи с низкой частотой среза (≈1 Гц). Выход на рабочий режим ИОН возможен при входном напряжении от 17,5 В, а итоговое выходное напряжение всего стабилизатора 15 В.
Питание непосредственно микросхемы-преобразователя более критично качеству напряжения и параметрам стабилизатора (выходное сопротивление, быстродействие, переходная характеристика, уровень шумов) и в данном случае я отдал предпочтение дискретному без ООС стабилизатору параллельного типа. Двухтранзисторный стабилизатор выполнен по мотивам «стабилизатора Назара» и имеет превосходные, для столь простого схемного построения, характеристики. Напряжение на выходе (5 В) имеет сверхнизкий уровень пульсаций, а выходное сопротивление (≈0,2 Ом) стабильно в широком диапазоне частот.
- Первая версия ЦАП в целом показала работоспособность и неплохие параметры активного преобразователя на основе полевого транзистора включенного общим затвором (в режиме приемника тока), но недостатки указанные выше, в частности неоптимальный рабочий режим (работа на очень нелинейном участке передаточной характеристики), приводившая к повышенным искажениям, а также к достаточно высокому входному сопротивлению, побудили меня к выбору более удачного «кандидата» в этот узел. Выбор был сделан в пользу весьма линейного малошумящего биполярного транзистора Toshiba 2SC2240, предназначенного для применения в слабосигнальных входных цепях усилительных устройств. Этот весьма удачный прибор включен по схеме с общей базой и работает на линейном участке передаточной характеристики при токе покоя Ik=4,6 мА. Непосредственно преобразование входного тока в напряжение происходит в коллекторной цепи на резисторе номиналом 1,5 кОм, а падение напряжения на резисторе эмиттерной цепи создает положительный стабильный постоянный потенциал 2,7 В , необходимый для корректной работы токового выхода TDA1543. По переменному току преобразователь имеет относительно низкое входное сопротивление.
- Выходной буфер, выполненный на основе эмиттерного повторителя является в целом весьма простым и оптимальным решением для применения в каскадах малой и средней мощности, обеспечивая низкое выходное и высокое входное сопротивление. Работа в А классе (без отсечки коллекторного тока) на линейном участке передаточной характеристики позволяет получить малые искажения с субъективно приятным быстроспадающим спектром гармоник. В опытном образце ЦАП эмиттерный повторитель был выполнен в самой простой реализации, с нагрузочным резистором в цепи эмиттера. Свойственные такому включению недостатки достаточно хорошо известны и описаны практически в любой литературе посвященной проектированию усилительных устройств. Для линеаризации эмиттерного повторителя необходимо зафиксировать эмиттерный/коллекторный ток, заменив резистор на источником стабильного тока (ИСТ). В данном случае ИСТ выполнен на транзисторе такого же типа, рабочий режим последнего обеспечен ИОН на основе светодиода зеленого свечения, и при резисторе в эмиттерной цепи 33 Ом, ток создаваемый ИСТ, а соответственно и ток покоя всего выходного каскада составляет ≈ 45 мА.
- NOS архитектура построения ЦАП в целом упрощает конструкцию, минимизирует помехи цифровой части (поскольку источник помех – ЦФ и тактовый генератор отсутствует) , но самый главный аргумент в пользу таких решений – избавляет от несовершенных процессов интерполяции сигнала, свойственных арифметически слабым цифровым фильтрам- интерполяторам, особенно первых поколений. Дополнительным «бонусом» идет улучшение переходной характеристики преобразования, что особенно критично при восстановлении сигналов с быстрой скоростью нарастания (меандр, транзиент). Но есть у подобных устройств и весьма серьезный недостаток – повышенный уровень высокочастотных составляющих в выходном сигнале (при частоте дискретизации 44,1 кГц побочные продукты преобразования имеют значительную величину начиная с 22 кГц). Отдельно отмечу, что как правило ЦАП без ЦФ рекомендуют подключать к ламповым усилителям с высокой собственной линейностью без ООС. Впрочем, несколько каскадов на лампах с выходным трансформатором являются по сути весьма эффективным фильтром низкой частоты. Подключение к традиционным широкополосным ширпотребным усилителям мощности в виду их значительной нелинейности создаст большое количество новых интермодуляционных составляющих в выходном сигнале, простирающиеся в том числе и в звуковую область. Заметность и восприимчивость таких искажений будет зависеть все же от топологии усилителя мощности, а так же от дальнейшего звукового тракта, слухового опыта слушателя и даже его субъективных предпочтений. Из своего опыта отмечу, что усилители перегруженные внеполосными ВЧ помехами звучат субъективно излишне «мягко», с «вуалью» и потерей тонких деталей в «звуковом полотне».
TDA1543 поддерживает 4-х кратную передискретизацию сигнала (способна работать при частоте выборки 176/192 кГц ). При эксплуатации с усилителями мощности наиболее оптимально видится использовать ее именно в таком режиме. Непосредственно передискретизацию и цифровую фильтрацию можно осуществлять программно (мощности современных центральных процессоров ПК позволяют выполнять эту операцию весьма качественно), а непосредственно передача и преобразование данных с компьютера в I2S шину возможна при помощи качественных USB или S/PDIF модулей, поддерживающих необходимые частоты дискретизации. Поскольку существующая цифровая часть ЦАП базируется на S/PDIF приемнике DIR9001, способного работать с частотами до 105 кГц, в данном случае возможна только 2х кратная передискретизация сигнала (88/96 кГц).
Аналоговый восстанавливающий фильтр после микросхемы-ЦАП является конечной важной частью преобразования, «вычищая» сигнал и придавая ему плавную форму. Весьма желательно иметь как можно больший порядок и более низкую частоту среза данного фильтра, особенно при низких частотах дискретизации (2х, 4х). Проектирование и качественная реализация таких фильтров низкой частоты сопряжена с определенными трудностями и находится в области компромиссов, как инженерных так и субъективных, к тому же неминуемо ведет к увеличению количества активных и пассивных элементов в конструкции. Было принято решение незначительно усложнить данный узел, по сравнению с первой версией ЦАП увеличен порядок фильтра и снижена частота среза до ≈40 кГц.
Конструктивно модуль ЦАП TDA1543 v3 выполнен на двухсторонней печатной плате размерами 80х50 мм и с помощью дистанционных втулок и винтов монтируется к существующей плате с цифровой частью.
Элементная база не претерпела значительных изменений по сравнению с первой версией. Для неответственных цепей применяются керметные резисторы поверхностного монтажа типоразмера 1206. Резисторы преобразователя ток-напряжение и восстанавливающего фильтра – выводные угольно-пленочные, мощностью 0,25 Вт, фирмы Hitano. Резистор подстроечный многооборотный типа 3296W. Конденсаторы восстанавливающего фильтра – керамические однослойные (NPO), предназначенные для поверхностного монтажа, типоразмера 1206, Hitano. Конденсаторы электролитические во входных питающих цепях и фильтре шума стабилизаторов – Hitano EXR. Конденсаторы после стабилизаторов и выходные – Nichicon Fine Gold. Конденсаторы блокировочные, расположенные непосредственно у корпусов потребителей (возле TDA1543 и выходных эмиттерных повторителей) – пленочные, Hitano, серии MEB. Светодиод GNL-3004GD. Активные компоненты представлены фирмами ST Microelectronics, CDIL (транзисторы BD135-16, BD139-16, BD140-16), Philips (TIP 130), Toshiba ( 2SC2240 GR).
Спектрограмма выходного сигнала частотой 1 кГц с частотой дискретизации 44,1 кГц при полной шкале преобразования (соответствующая 1 В RMS на выходе) модуля ЦАП TDA1543 v3:
Для сравнения спектрограмма выходного сигнала частотой 1 кГц с частотой дискретизации 44,1 кГц при полной шкале преобразования (соответствующая 1 В RMS на выходе) модуля ЦАП TDA1543 v1:
Как видно, ЦАП TDA1543 v3 демонстрирует значительное объективное превосходство. Уровень интегральной нелинейности ( THD) снижен практически в 4 раза!, с 0,25% до 0,06%. Преобразователь ток-напряжение вносит нелинейности низких порядков (2-я гармоника на уровне -68 дБ, 3-я гармоника на уровне -90 дБ). Спектральные составляющие ниже 90 дБ это уже нелинейность самой TDA1543 и побочные продукты дискретизации. Подавление пульсаций стабилизатора, питающего выходной буфер, улучшено на 10 дБ.
Мне было интересно провести хотя бы объективное сравнение авторского ЦАП с весьма популярным и получившим положительные отзывы промышленным китайским аппаратом Lite DAC-AH 8xTDA1543. Поскольку у меня нет доступа к данному устройству, чтобы провести измерения в одинаковых условиях, пришлось искать результаты измерений в сети интернет среди пользователей данного ЦАП:
Анализ искажений приводит лишь к одному выводу – данный промышленный аппарат с инженерной точки зрения спроектирован неграмотно. Нелинейности и помехи сразу бросаются в глаза, видны гармонические составляющие как низших, но, что хуже, высших порядков и это при 8 корпусах TDA1543 – чтобы так сделать, надо постараться 🙂
Прослушивание ЦАП TDA1543 v3 в NOS режиме на низкоомных наушниках открытого типа продемонстрировало превосходные субъективные показатели. Звук чистый, тонально ровный, с хорошим разрешением, артикуляцией и прекрасной передачей эмоциональной составляющей записей. Длительное прослушивание этого ЦАП совершенно не утомляет и даже увлекает (хочется слушать больше и больше). Отметил интересную особенность: на качественных современных записях с преобладанием значительного количества среднечастотных инструментов звучание подается слитно и плавно, как бы «льется», «обволакивает», погружая в самую «гущу» музыкальных событий. Из недостатков можно отметить несколько сниженное разрешение в области высших частот.
В заключении можно сказать, что при незначительном усложненни схемы можно получить значительный прирост в качестве. Я рекомендую собрать этот ЦАП всем любителям качественного звука, тем слушателям, которые слушают музыку вдумчиво, истинным ценителям и меломанам.
Николай Штаюра
Краматорск, май 2017 г.
Еще записи по теме
radio.zenway.ru
ЦАПы на TDA1543 — слышь, боярин, не езди до конечной ¯_(ツ)_/¯ – Цифровые источники
Чип цапа TDA1543 — это многих славный путь. В официальном даташите так и написано “Dual 16-bit DAC (economy version)”. Экономили они, значит!
Практически все ЦАПы на этом чипе имеют простую схему, от некоторых схем просто хочется плакать.
Отдельно нужно сказать о микросхеме TDA1543 фирмы Филипс. Ее выдающиеся звуковые качества подметили многие ценители музыки – профессиональные разработчики, такие, как Питер Квортруп и любители-конструкторы по всему миру, от Японии и Австралии до США и Канады. В чем же ее секрет, почему интерес к ней не утрачивается на протяжении уже больше 20 лет? Это единственная микросхема ЦАПа, которой требуется однополярное питание. Это единственная микросхема ЦАПа, которая позволяет произвести преобразование тока в напряжение на обычном резисторе, получив выходное напряжение до 1 В с искажениями не превышающими десятых долей процента. Такая неприхотливость в питании и столь высокое выходное напряжение при низких искажениях позволяет сделать путь преобразования сигнала, содержащий наименьшее количество элементов, т.е. сократить путь сигнала до наикратчайшего из возможных.
Интересно, что в схемах на основе 1543 безоговорочную победу завоевали 47 Labs. Подковали мультибитную блоху!
Движение в противоположную сторону — это увеличение количества чипов, 2, 4, 8 и даже 16 чипов в одном ЦАПе! Были персонажи, которые сделали это с 240 чипами!
Впрочем 1543 неплохо сочетается не только с резисторным выходом, но и с лампой, что мы недавно проверили в туре.
DA Stereo – 30 Dec 16🚲 Стерео-ТУР: Wavelength Audio Brick USB DAC v.2 — ламповый кирпич — ЗАВЕРШЕН
Гордона Рэнкина (Gordon Rankin) — знают все. Один один из первых реализовал поддержку асинхронхронного режима передачи в USB ЦАПах и конверторах (смотри мой пост из 2009 года). Сейчас этих асинхронных ЦАПов как грязи. Первая версия Кирпича (Brick)…
www.dastereo.ru
Бюджетный ЦАП на микросхеме TDA1543 преобразователь кт602 чип хорошего звука
История создания
Уважаемые любители хорошего звука, меломаны-аудиофилы, почитатели крутого Hi-End и винтажа! Для всех, а не только для нас наступило тяжелое время, когда совсем немногие могут позволить себе выделить приличную сумму на достойный звук. Электроника для аудио – это не предмет первой необходимости, в отличие от музыки, которую даже в блокадном Ленинграде не переставали слушать. Но всегда найдется выход из любого скрутного становыща. Даже акула капиталистического бизнеса Г. Форд в годы великой депрессии смог наладить производство недорогих и качественных автомобилей. Сегодняшний день ставит актуальные задачи – производить недорогие и качественные девайсы, сохраняя традиционную верность идеалам качественного звука.
История моей бюджетной разработки не нова и очень похожа на известную притчу про однотактный усилитель с магическим названием. Один хороший человек, послушав топ модель ЦАП –а на TDA1541 с лампами AL4 на выходе, иронично сказал:
«С такими как в нем установлены, раритетными лампами и трансформаторами заиграет любой DAC. Наворотить дорогостоящий девайс с эксклюзивным винтажом от и до и пятнадцатью-двадцатью баллонами на борту, чтобы получить проникновенное на 100 % аналоговое пение – достижение не особое». Гораздо почетнее сотворить девайс ненамного хуже этого «Монстра» по звучанию, но, чтобы он укладывался в стоимость, например – пары ламп 2А3.
Чем меня зацепил и подвинул на создание бюджетного и при этом «как положено» звучащего ЦАП –а. Я ответил, что сей девайс сделать могу т.к. в запасе уже имел готовый недорогой ЦАП на PCM56, который по сравнению с элитными вариантами на TDA1541 и РСМ63 играл практически «на равных».
И сколько теперь денег нужно потратить на выходной каскад?
Резонно продолжил мой френд…
И вот тут я задумался, поскольку своим вопросом он меня озадачил. ЦАП на микросхеме PCM56 без трансформаторов (на выход ЦАП -а) и лампового буферного каскада – есть сто процентный полуфабрикат, который для нормальной эксплуатации требует, как минимум таких же, как он стоит – затрат. А если его поставить в мало-мальски приличный корпус, то бюджетным этот ЦАП уже никак не будет… За эту сумму вполне можно купить более-менее играющую брендовую игрушку, без длительного ожидания заказа и последующего колдовства с паяльником над моим ЦАП -ом. В массе своей, даже продвинутые в звуковом плане люди, напрягаться – не любят.
Выбор микросхемы DAC -а
Убедил он меня… решил, что буду делать «Народный ДАК» как когда-то назвал свой девайс Евгений Комиссаров (у него был народный корректор). Любителей музыки порадуем однозначно, а вот заработаем или нет, это «бабка надвое…». Теоретически, все конечно – прекрасно, но не мешает сперва посчитать себестоимость такого ЦАП -а, чтобы потом не «чесать репу».
Вопрос первый – какую применить микросхему ЦАП? Чип должен иметь два канала, по возможности однополярное питание и живой, натуральный звук… Я считаю, и справедливо, что однополярное питание ЦАП –а это для звука недостаток, а не преимущество, но с ним намного проще и дешевле получится блок питания.
На самом деле на роль чипа для ЦАП –а кандидатов совсем мало. Кроме микросхемы TDA1543, с которой я в стародавние времена поводил многочисленные эксперименты, ничего толком и нет. Я прекрасно понимаю, почему производители CD проигрывателей так ее любят. Стоит она сущие копейки, обвязки мало, играет неплохо, в итоге, при минимальных затратах какой-никакой звук – есть. С благородной TDA1541 эта микросхема тягаться не может, да от нее этого никто и не требует, каждый чип хорош для своего места.
Выбрал я естественно ее, т.к. альтернативы на горизонте просто – нет. Но на этом чипе ЦАП – и выпускает сотня уважаемых брендов, и у каждого из них свои хитрости и фишки. Все схемотехнические приемы на ней предельно просты и давно известны… Что я смогу предложить нового? Предельно короткий тракт, который так любят большинство производителей, я не признаю. По практике, максимально короткое не есть – хорошо звучащее, это факт. Миниатюры в силу любви к винтажу 20-30 х годов мне даются с трудом… Был у меня давеча заказ на носимый девайс для прослушивания цифровых записей. С трудом я его до почты донес, коробка метр в поперечнике и вес больше 20 килограмм… Оно конечно носимое, но вдвоем).
Да… Над размерами будущего ЦАП –а нужно серьезно поработать, чтобы не ошарашить будущих пользователей. Придется ужимать, сокращать и миниатюризировать, насколько возможно. Надо бы и на конкурентов посмотреть, кто, чего и как делает, поучиться у них. На рынке присутствует несколько моделей на TDA1543 с аккумуляторным питанием, продаются в интернете – бойко. Не мое… Уже проходили, и даже написал про это статью на Классик Аудио.
На поверхности: лучший результат от усложнения конструкции ЦАП –а по звуку дает ламповый клок, или DEM-клок. Два «лишних» и довольно габаритных модуля дают ту самую фантастическую «Ясность образов», за которую идет многолетняя битва грандов международных производителей дорогого Hi-End.
Короткий путь конечно нужен и не отвергается полностью. Будем вводить его дозированно и в самых нужных местах. Тут главное без фанатизма. Начинаем старательскую работу по получению из TDA1543 крупинок «музыкального золота» из тонн «пустой породы».
Преобразователь ток напряжение – Резистор
Одно из самых ответственных мест будущего ЦАП –а преобразователь ток напряжение. Тут хочу попробовать минимализм, который успешно прижился в более дорогих ЦАП – ах на микросхемах Burr-Brown PCM58 и др. и впаиваю свой лучший константановый резистор 20-х годов Philips.
Ну и слушаю… В голове сразу всплывает прозвище «какашка», которое я дал микросхеме много лет назад. На тестовом диске тона 1 кНц при уровне – 60 дБ не слышно почти никак… все что ниже – хрипит, свистит, кряхтит и булькает. Ну и что я таким ЦАП – ом воспроизведу? Может чип попался бракованный? Другой выдает тоже самое, и третий винтажный – то же.
Пробую музыку. Клавесин Спаньи играет минорную сонату Филипа Эмануила (фа-диез). Ужасно грязно, черезмерно экспрессивно и энергично, но – живо. Полутона и нюансы пропали совсем… Клавесин предельно упрощен, как будто Лавандовская играет на патефоне с чугунной мембраной родом из РСФСР… Звук TDA1543 как из радиоточки 30-х годов по сравнению с «Hi-Fi системой» TDA1541. «Репродуктор» на TDA1543 вещает в стиле Геббельса предвоенных митингов, с грубым, наглым напором и благоуханием кирзовых сапог.
Я конечно гиперболизировал, но не сильно. В принципе для ЦАП –а уровня low cost звучит он довольно прилично, это если не ориентироваться на мои избалованные винтажом уши. Но музыкантская совесть категорически не позволяет выпускать ЦАП с таким звуком под брендом Abbas Audio. Люди не поймут… Звук даже бюджетного аппарата должен быть без наждака и грязи, плюс – выдавать ясное и прозрачное звучание. Фирменный звук нужно блюсти.
Совершенно ясно, что мой лучший константановый резистор Philips здесь оказался совершенно ни к месту. Звук с ним, как любил говорить Лихницкий «напрочь лишен интеллигентности». Наверно это основная причина, из-за которой АМЛ упорно игнорировал эту любимую всеми Hi-Fi & Hi-End производителями микросхему. Он всегда браковал звучание устройств на TDA1543, приносимых к нему на испытания убежденными последователями традиционного Hi-End а.
Интиллигентный звук
Я, как и Лихницкий тяготею к более «культурному» звуку. Кавалерийским наскоком динамики звучания меня удивить невозможно. Мне нужна музыкальная пластика, кошачья гибкость и нежность интонаций, без которых извлечение звука из любого инструмента бессмысленно. Воспроизводить рев гитар умеет каждый Хай-Эндщик и вполне успешно это делает. А Вы попробуйте на своей Hi-End железяке сыграть так, чтобы затронуть самые потаенные струны, чтобы душа могла развернуться и свернуться. Мир переполнен агрессией, непрерывным шумом и ревом отовсюду. Люди забыли, что музыка – это не только Металлика и Раммштайн, она должна и может пробуждать совсем противоположные – созидающие эмоции.
При демонстрации работы девайсов все сразу замечают бьющий в грудную клетку бас, упругий и мощный, но никто не слышит, что 95% техники для аудио не способно играть нежно.
Оставим лирику и попробуем уменьшить номинал резистора до предела или поставить трансформатор… не работает! Сволочь…
Преобразователь на КТ602
Смотрим паспортные данные на TDA1543. Ну она и не заработает… На выходе чипа должно присутствовать напряжение равное примерно V-ref, т.е. около двух вольт… Выкручивайся как хочешь! Емкость не вариант, ее придется еще и на выходе буферного усилителя ставить, два конденсатора друг за другом – явный перебор.
Операционные усилители, даже супер-сверх-космически быстродействующие не приемлю, как класс, операционные усилители – ВСЕ… не для аудио (ИМХО)
Остается или резистор, или полноценный преобразователь ток напряжение. Придется обращаться к транзисторам, опять… В прошлом году довольно долго возился с преобразователем на германии, так его до ума и не довел, хотя играл он очень хорошо. Там была проблема в нестабильности работы, довольно высоких шумах и искажениях. Оставил германий до лучших времен.
Помог мне случай, оказалось, что обмен опытом между схемотехниками – нужная вещь. Длительное общение с Сергеем Рубцовым из Новосибирска подвигло меня на эксперименты с очень интересным кремниевым транзистором родом из СССР. Есть такой уникальный кт602 – алмаз, один из тысячи. Не знаю по какой причине, но он исключительно музыкален – гад… Может из-за того, что кристалл у него припаян чуть-ли не к цельной золотой подложке. По наводке Сергея Рубцова я испытал каскад с общей базой на этом самом кт602. Очень уж он интересно заиграл, индивидуально и ни на что не похоже, даже на уважаемые мною винтажные аналоги Siemens и Telefunken. У кт602 ощущался некоторый недостаток телесности, который можно было подтянуть известными мне методами, но вот прозрачность и чистота всего диапазона были просто – блеск. Проверив каскад с ОБ на кт602 «вживую» на выходе TDA1543, я понял, что нашел именно то, что искал. Без особых затрат ЦАП заиграл, и еще как – заиграл!
С каскадом на кт602 по новому заиграли и другие проекты: PCM56, PCM58, TDA1541, все ЦАП –ы «спелись» с новым преобразователем, пусть не так идеально «аналогово», как с трансформаторами на винтажном железе, но по сумме достоинств – полный паритет. Можно ставить, и не только в бюджетный ЦАП.
Из плюсов кт602 с общей базой: короткий тракт (прямая связь лампа-транзистор), широкий частотный диапазон, высокая скорость и отсутствие ООС, минимум деталей. Важный для бюджетного девайса – факт, транзистор в десятки раз дешевле трансформатора и сопоставим по цене с качественным резистором. Но TDA1543 с транзистором играет на ура, а резистором – нет.
Проект обрел очертания и однозначно будет жить!
P.S. В наличие имеется несколько модификаций бюджетного ЦАП -а в различной комплектации, возможно предоставление девайса на прослушивание.
Ссылки по теме
aovox.com
TeraDak 16 x TDA1543 NOS в необычном ракурсе – hifi-audio.ru
TeraDak 16xTDA1543 NOS – это мультибитный цап на 16 параллельных стерео-чипах TDA1543 (16 цапов на канал или 32 цапа в стерео), я не являюсь обладателем этого устройства и рассказ пойдет о том, почему я его не стану покупать.
Круто завернул, верно?
Итак, сегодня на рынке не так уж и много предложений с мультибитными цап, тем более в бюджетном диапазоне.
За что вообще любят мультибитники? Да честно говоря часто больше за недостатки. При прослушивании нескольких мультибитных ЦАП я обратил внимание на такую черту, как более густой нижний тембр, мясистость. Ну всё, преимущества мультибита найдены. Конечно же это ерунда. Мой китайский дельта-сигма цап BlueBird DAC-6.0 на 2 x Wolfson 8741 играет точно также густо и мясисто с красивыми игривыми высокими частотами.
BlueBird DAC-6.0
Или может в натуральности вокала? Ощутимое преимущество в воспроизведении натуральности вокала я для себя пока отметил только на цапе TDA1543.
Мой LITE 8xTDA1543
Поэтому разговоры, как уделывает мультибитник дельтасигму, скорее из разряда, у кого обвязка цапа (неважно какого) получилась лучше и продуманней.
TDA1543 отличный музыкальный цап, но его главный недостаток – малая битность.
TDA1543
Само собой он 16 битный, но монотонность у него 14 бит, и улучшить ее можно только добавляя параллельно еще большее количество ЦАП. На рынке можно найти модели с 1, 4, 8 чипами. И есть всего один аппарат из тех предложений, что вы легко сейчас найдете в интернете, который предлагает цап на TDA1543 с 16 чипами (32 цапа) – это TeraDak 4.5 NOS.
Мне настолько нравится (несмотря на ряд недостатков) по звучанию мой китайский цап LITE на 8 чипах TDA1543, что я, как увидел, что существует устройство на 16 чипах, то сразу загорелся идеей приобретения его.
16 чипов – это большая разрядность в монотонности, это лучшее разрешение, лучшая гладкость звучания, прозрачность, объемность и тд.
Кроме того, несмотря на акцентирование на то, что это NOS цап (без оверсемплинга), с ним идет плата апсемплинга и по совместительству USB.
TeraDak 4.5 Chameleon
Смысл такой платы (отключаемой изнутри) странен в NOS-приоритете, но во всем остальном, как вы понимаете, для меня это маст хэв. Поэтому я занялся чтением. Я прочитал все, что можно было найти по этой теме в русскоязычном интернете – а это оказалось капля в море, и перебрался в англоязычный интернет, где как обычно лидировал рекламный сайт 6moons опубликовавший материал по Teradak 4.5, он же Teradak Chameleon – почитать.
TeraDak 4.5 состоит из двух блоков – цап и блок питания
6moons пишет интересно, красиво, но к сожалению это лишь завуалированная реклама, на которую я велся несколько раз с одним и тем же разочаровывающем результатом. Обычная схема преподносимая там выглядит следующим образом: что то копеешное рвет в хлам своим звуком аппараты стоимостью по 4000 долларов. Тут же подтягиваются очевидцы у которых тоже это чудо-нечто порвало разные Hi-End агрегаты вместе с трусами в клочки. 6moons меня смогли развести таким образом на волшебные Tripath усилители, на Hi-End звук с Playstation 1 и тд.
Чтобы не быть голословным – прямая цитата с сайта 6moons:
“В течение всего этого аудио удовольствия, мой приятель Пит Riggle использовал для аудио, как фаворита, Sony Playstation 1 (Модель № SCPH-1001). Я слышал слухи о том, насколько хороша эта конкретная версия PS1 при использовании в качестве проигрывателя компакт-дисков и было любопытно дать ему слушать. Это дитя рожденное для видеоигр (игровая приставка) действительно имеет выдающиеся характеристики звучания. Я предполагаю, что вам придется потратить более $6000 на проигрыватель компакт-дисков, чтобы равняться, не говоря уже лучше.”
Во как, 6000 долларов, для звука сравнимого c Playstation 1. 6moons не миндальничает, суровые мужики.
Ну как говорится, сам себя захочешь обмануть, сам себя и обманешь. Короче, просто листаем эту мурзилку и воспринимаем все написанное, как изощренную рекламную акцию.
Но больше всего информации было на http://www.head-fi.org.
Пока я читал русскоязычный интернет, то информация было только в том, что всем аппарат понравился, но сломался или был изначально неисправен у всех двух человек, кто его купил.
Ну в принципе бывает разное, не следует воспринимать все так, как кажется на первый взгляд. К тому же где на рынке еще одна мультибитная модель на 16 чипах? А? А? А?
Поэтому я стал изучать зарубежный опыт.
Тут и выяснилось несколько нюансов.
Teradak – это группа любителей аудио, которые смогли выпустить модель Teradak, по репликам на форуме, как я понял, изначально идею получившие из схемы русского diy-цапа.
Очень быстро они пришли к тому же выводу, что много параллельных чипов = выше качество звучания. И разработали цап TeraDak. Конечно сперва были более простые модели, но в конце концов в 2010 году они сделали Teradak Chameleon на 8 или 16 чипах. Да, две версии, есть на 8 чипах, и есть на 16 чипах. И это было уже очень давно.
Идея Хамелеона в том, что это не полноценный цап – купил и слушай с наслаждением, а полигон для улучшений.
Ряд выводов на head-fi от покупателей – не стоит покупать Teradak Chameleon если не будете его улучшать.
Teradak сразу сделали так, что первое что вам нужно сделать после покупки – начать улучшать свой новый ЦАП. Я слегка в недоумении.
Заменены конденсаторы
Они предположили, что каждый кто купит Teradak Chameleon, будет вносить в него изменения, а потом выставит этот аппарат на продажу. Поэтому Терадак предусмотрели на панели цапа шильдик, куда нужно было вписать имя модера, который изменял цап.
Видно, что модером заменены конденсаторы
Так же я увидел, что многие зарубежные пользователи, кто покупал Teradak Chameleon, в том числе и у самих Teradak, оплачивая напрямую через paypal, так же часто получали цап с неработающей платой апсемплинга (зачем она там вообще нужна, если цап позиционируется, как NOS, а она тем не менее по умолчанию в нем активирована).
Т.е. при изготовлении Teradak Chameleon качество было не на первом месте, так как предполагалось, что вы получив свой новый ЦАП сразу полезете в него с паяльником.
ТераДак привели ссылки, куда я по их мнению сразу должен идти, чтобы почитать какой модинг мне сделать – это была ссылка на все тот же head-fi. Но извините, я прочитал 77 страниц форума head-fi и там пытаются изменять цап дилетанты, они даже не понимают что делают. В основном это что то вроде запихивания внутрь конденсатора, или резистора побольше размером, или иного бренда, и отслушивание, что из этого получилось. Т.е. пляски с бубном, вместо хоть одного вменяемого расчета.
Я не понимаю, почему нельзя сразу сконструировать цап (тем более такой простой, как на TDA1543) в который не нужно лезть с паяльником? Небыло времени? Но цап продается с 2010 года, уже 6 лет. Терадак могли хотя бы опубликовать несколько вариантов модинга, от настоящих инженеров, с объяснением почему и для чего или хотя бы предлагать апгрейд-пак с высококлассными компонентами.
Ладно, имеет изначально среднюю надежность цапа, как следствие того, что предполагается, что вы сразу лезете в него паяльником. Самих элементов в цап тоже кот наплакал, так что разобраться, что может сломаться и почему не составит вероятно труда.
Кто больше добавит конденсаторов
Пусть Teradak Chameleon позиционируется, как DIY-рский конструктор, я с этим согласен. Замечательно, взяли платформу и с умом улучшили ее. Но почему цена на такой конструктор внезапно взлетела на 100 долларов, как только он стал популярен? За 460 долларов конструктор “доделай сам” не кажется таким уж притягательным.
Хорошо, давайте посмотрим, что на самом деле можно сделать с TDA1543.
Я уже рассказывал в Популярно о мультибитном ЦАП о том как работает мультибит. И проще всего построить цап именно на TDA1543.
Но если Хамелеон сразу предлагается переделывать, то не проще ли изначально сделать цап самому, раз уж вы так ловко обращаетесь с паяльником. И тех же чипов можно поставить не 16, а 20 например, обеспечив им чуть лучшее охлаждение, чуть большим радиатором.
Давайте посмотрим схему цап на TDA1543, как я понял нарисованную Сергеем Шабад (извините и поправьте, если что то не так сказано):
Т.е. вот буквально дырка SPDIF, с нее заходит сразу в приемник CS8412, который преобразует данные в формат понимаемый цапом TDA1543, часики, и вот уже все пришло в сам ЦАП TDA1543 из которого тупо ток преобразуется в напряжение посредством резистора, а фильтр ФНЧ ограничивающий диапазон воспроизводящих частот (ну например с 20 до 30,000 Гц) с помощью добавление конденсатора, который создает в купе с резистором цепочку фильтра. Все, дальше уже пошел выход на усилитель.
Идея ясна. К запараллелить цап. Хотим 2 чипа (4 цап), а не 1. Вы наверное не поверите, но возьмите эту таракашку чипа TDA1543 и просто наденьте сверху на уже припаянный чип, чтобы ножка с ножкой совпали, слились. Вот вы уже запараллелели цап. Оденьте сверху уже 6 чипов, получите 8 чиповый цап (16 даков). Посмотрите какое напряжение на выходе и поправьте номиналом резисторов, если нужно.
Идея понятна, недостатки тоже – чипы греются, чем их больше, тем жарче. Поэтому лучше чипы не насаживать друг на дружку сверху делая такие мегабашни, а развести дорожки на плате от чипа к чипу, а потом просто накрыть все чипы хорошим радиатором.
Пример охлаждения башни из 6 TDA1543
А можно и так
Если у вас все просчитано, а из этого всего – это только номиналы резисторов и конденсаторов и качество самих этих радиодеталей, то что тут можно модить и улучшать?
Но так несколько проще накрыть все радиатором
Профессионал вероятно может многое сказать, что на самом деле нужно изменить и улучшить, но это уже будет не в концепции разводки платы Хамелеона. В итоге можно прийти к тому, что и плату нужно будет переразвести по новой.
На фото создание ЦАП на 240 чипах TDA1543
Вот такие доводы и выводы привели меня к мысли о нецелесообразности покупки Teradak Chameleon. Хотя если бы изначально он позиционировался, как качественный и инженерно законченный продукт, то это был бы очень лакомый кусочек аудио десерта.
Я думаю, что и сейчас, в своем начальном качестве Teradak Chameleon очень хорошо звучит, но зная нюансы не готов отдать за него 460 долларов.
Как всегда ваши возражения, комментарии будут приняты с благодарностью и удовольствием, поэтому переходим на форум для обсуждения.
6,766 просмотров всего, 3 просмотров сегодня
hifi-audio.ru
ЦАП начального уровня | журнал SalonAV
Игорь ГУСЕВ, Андрей МАРКИТАНОВ
Гаврила был аудиофилом,
Гаврила ЦАПы создавал…
Действительно, почему бы нам не сделать ЦАП своими руками? Нужно ли это вообще? Конечно! Внешний конвертор пригодится, в первую очередь, владельцам CD-проигрывателей, выпущенных 5 — 10 лет назад. Техника цифровой обработки звука развивается бурными темпами, и идея оживить саунд старенького, но любимого аппарата с помощью внешнего ЦАПа представляется весьма заманчивой. Во-вторых, такое устройство может принести большую пользу тем, у кого есть недорогая модель, оснащенная цифровым выходом, — это шанс поднять его звучание на новый уровень.
Не секрет, что, создавая недорогой CD-проигрыватель, разработчик находится в жестких финансовых рамках: ему нужно и транспорт поприличнее выбрать, и оснастить новинку всяким сервисом по максимуму, вывести на переднюю панель побольше кнопок с многофункциональным индикатором и т.д., иначе по жестким законам рынка аппарат не будет продаваться. Через год, как правило, появится новый, который подчас ничем не лучше старого по звучанию (а зачастую и хуже), и так до бесконечности. А большинство крупных фирм обычно меняют весь модельный ряд каждую весну…
На качественный ЦАП и аналоговую часть схемы выделенных средств обычно не хватает, и многие производители на этом откровенно экономят. Из этого правила есть, правда, исключения, когда подобные решения принимаются намеренно, являясь элементом технической политики фирмы.
Например, хорошо известная нашим аудиофилам японская С.Е.С. ставит в свои модели CD2100 и CD3100 дорогой транспорт с большим количеством ручных регулировок, применяя при этом простенький ЦАП, явно по классу не соответствующий механике. Эти аппараты позиционируются фирмой как транспорт с контрольным аудиотрактом и изначально предназначены для работы с внешним конвертором. Несколько иная ситуация с проигрывателями ТЕАС VRDS 10 — 25. Устанавливая высококлассный привод и дорогие микросхемы ЦАП TDA1547 (DAC 7), инженеры почему-то решили сэкономить на выходных каскадах. Одна российская фирма, зная об этой особенности моделей, делает апгрейд, заменяя аналоговую часть схемы.
Об авторах
Андрей Маркитанов, инженер КБ звукотехники «Три В» из Таганрога. Разрабатывает и внедряет в производство ЦАПы под маркой «Markan», постоянный участник выставок «Российский Hi-End». Любит нестандартные решения, следит за аудиомодой, всегда в курсе последних достижений в области цифровой схемотехники. На память знает распиновку многих чипов Crystal, Burr-Brown и Philips.
Игорь Гусев — автор сериала «Электрический триллер», опубликованного в последних номерах «Салона AV». Специалист по защите цепей питания и аудиофил с инициативой.
Немного теории
Итак, решено — делаем ЦАП. Прежде чем мы начнем рассматривать схему, нелишне будет расшифровать некоторые общепринятые сокращения:
S/PDIF (Sony/Philips Digital Interface Format) — стандарт на цифровую передачу звуковых данных между устройствами (асинхронный интерфейс с самосинхронизацией). Также существует оптический вариант TosLink (от слов Toshiba и Link). Таким интерфейсом оснащаются практически все модели недорогих CD-плейеров, но сейчас он считается устаревшим. Существуют более совершенные интерфейсы, применяемые в дорогих аппаратах, но мы пока о них говорить не будем.
DAC (ЦАП) — цифро-аналоговый преобразователь.
IIS (Inter IC Signal bus) — стандарт на синхронный интерфейс между элементами схемы в пределах одного устройства.
PLL (Phase Locked Loop, ФАПЧ) — система фазовой автоподстройки частоты.
Emphasis — предыскажения.
В настоящее время для формата CD Audio существует два совершенно различных способа цифро-аналогового преобразования: однобитовый и мультибитовый. Не вдаваясь в подробности каждого из них, отметим, что в подавляющем большинстве дорогих моделей DAC используется мультибитовое преобразование. Почему в дорогих? Для достойной реализации такого варианта требуется качественный многоканальный источник питания, сложная процедура настройки выходных фильтров, в некоторых моделях она выполняется вручную, а в развитых странах работа квалифицированного специалиста дешево стоить не может.
Однако однобитовые преобразователи также имеют немало поклонников, т.к. у них своеобразный характер подачи звука, некоторые особенности которого трудно достижимы с помощью существующей мультибитовой технологии. К ним можно отнести более высокую линейность однобитовых ЦАПов на малых уровнях сигнала, а следовательно — лучшую микродинамику, отчетливое детальное звучание. В свою очередь, аргументом сторонников мультибитовых ЦАПов является более сильное эмоциональное воздействие на слушателя, масштабность и открытость звука, отлично воспроизводятся т.н. «драйв» и «чес», что особо ценится любителями рока.
По идее, для безупречной работы однобитовых ЦАПов требуется очень высокая тактовая частота. В нашем случае, т.е. 16 бит и 44,1 кГц, она должна составлять около 2,9 ГГц, что является абсолютно неприемлемым значением с технической точки зрения. С помощью математических трюков и всевозможных пересчетов ее удается уменьшить до приемлемых значений в пределах нескольких десятков мегагерц. Видимо, этим и объясняются некоторые особенности звучания однобитовых ЦАПов. Так какой же лучше? Мы опишем оба варианта, а уж какой выбрать — решайте сами.
Главное, чем мы руководствовались при разработке схемы, — ее предельная простота, позволяющая понять идею и реализовать ее в конкретной конструкции даже не искушенному в цифровой технике аудиофилу. Тем не менее, описываемый ЦАП способен заметно облагородить звучание бюджетного аппарата, оснащенного коаксиальным цифровым выходом. Если ваш проигрыватель такового не имеет, то несложно будет организовать его самостоятельно. Для этого в большинстве случаев достаточно установить на задней стенке разъем RCA и подпаять его сигнальный лепесток к соответствующему месту на плате. Как правило, базовый вариант motherboard делается на несколько моделей сразу, только «набивается» по-разному, и на ней должно быть место для впайки гнезда цифрового выхода. Если это не так, придется искать схему аппарата — в авторизованных сервис-центрах, на радиорынках или в Интернете. В дальнейшем этот макет может послужить объектом приложения усилий для его дальнейшего улучшения и позволит, наконец, добиться «нежной дымки над чистым образом».
Практически все аппараты подобного назначения строятся на схожей элементной базе, выбор элементов для разработчика не так уж и широк. Из доступных в России назовем микросхемы Burr-Brown, Crystal Semiconductors, Analog Devices, Philips. Из приемников S/PDIF сигнала сейчас по приемлемым ценам более-менее доступны CS8412, CS8414, CS8420 от Crystal Semiconductors, DIR1700 от Burr-Brown, AD1892 от Analog Devices. Выбор самих ЦАПов несколько шире, но в нашем случае оптимальным представляется использование CS4328, CS4329, CS4390 с преобразованием дельта-сигма, они наиболее полно отвечают критерию качество/цена. Широко распространенные в High End мультибитовые чипы Burr-Brown РСМ63 стоимостью 96 долларов или более современные PCM1702 требуют еще и определенных типов цифровых фильтров, которые тоже недешевы.
Итак, выбираем продукцию Crystal Semiconductors, а документацию на микросхемы с подробным их описанием, распиновкой и таблицами состояний можно скачать с сайта www.crystal.com.
Детали преобразователя | ||
---|---|---|
Сопротивления | ||
R1 | 220 | 1/4 w |
R2 | 75 | 1/4 w |
R3 | 2k | 1/4 w |
R4 — R7 | 1k | 1/4 w |
R8, R9 | 470k | 1/4 w углерод |
Конденсаторы | ||
С1 | 1,0 мкФ | керамика |
С2, С4, С8, С9 | 1000 мкФ х 6,3 В | оксидные |
С3, С5, С7, С120 | 1 мкФ | керамика |
С6 | 0,047 мкФ | керамика |
С10, С11 | 1,0 мкФ | К40-У9 (бумага) |
Полупроводники | ||
VD1 | АЛ309 | красный светодиод |
VT1 | КТ3102А | n-p-n транзистор |
U1 | CS8412 | приемник цифрового сигнала |
U2 | 74HC86 | TTL-буфер |
U3 | CS4390 | ЦАП |
Переходим к схеме
Итак, остается вопрос: какую же схему выбрать? Как уже говорилось, она должна быть несложной, доступной для повторения и обладать достаточным потенциалом качества звучания. Также представляется обязательным наличие переключателя абсолютной фазы, что позволит лучше согласовать ЦАП с остальными элементами звукового тракта. Вот оптимальный, на наш взгляд, вариант: цифровой приемник CS8412 и однобитовый ЦАП CS4390 стоимостью около $7 за корпус (лучше постараться найти вариант DIP, это заметно облегчит монтаж). Этот ЦАП применяется в известной модели проигрывателя Meridian 508.24 и до сих пор у Crystal считается лучшим. В мультибитовом варианте используется чип Philips TDA1543. Схема однобитового преобразователя выглядит следующим образом:
Резисторы R1-R7 малогабаритные, любого типа, а вот R8 и R9 лучше взять серии ВС или импортные углеродистые. Электролитические конденсаторы С2, С4, С8, С9 должны быть номиналом не менее 1000 мкФ с рабочим напряжением 6,3 — 10 В. Конденсаторы С1, С3, С5, С6, С7 — керамические. С10, С11 желательно применить К40-У9 или МБГЧ (бумага в масле), но подойдут и пленочные К77, К71, К73 (перечислены в порядке уменьшения приоритета). Трансформатор Т1 — для цифрового аудио, достать его не проблема. Можно попробовать применить трансформатор от неисправной компьютерной сетевой платы. На схеме не показано подключение питания микросхемы U2, минус подается на 7-ю ножку, а плюс — на 14-ю.
Для максимального использования звукового потенциала схемы желательно придерживаться следующих правил монтажа. Все соединения к общему проводу (помечен значком GND) лучше произвести в одной точке, например, на выводе 7 микросхемы U2. Наибольшее внимание следует уделить входному узлу цифрового сигнала, который включает в себя входное гнездо, элементы С1, Т1, R2 и выводы 9,10 микросхемы U1.
Необходимо использовать максимально короткие соединения и выводы компонентов. То же самое относится к узлу, состоящему из элементов R5, C6 и выводов 20, 21 микросхемы U1. Электролитические конденсаторы с соответствующими керамическими шунтами должны быть установлены в непосредственной близости от выводов питания микросхем и соединены с ними проводниками минимальной длины. На схеме не показаны еще один электролит и керамический конденсатор, которые подключаются непосредственно на выводы питания 7 и 14 микросхемы U2. Необходимо также соединить между собой выводы 1, 2, 4, 5, 7, 9, 10 микросхемы U2.
Огромная емкость примененных электролитических конденсаторов и их большое количество по сравнению с рекомендованными для обычных цифровых схем обусловлено тем, что цифровое аудио и проблемы, с ним связанные, совсем другие. В описываемой схеме каждый электролитический конденсатор обеспечивает формирование как можно более крутого фронта сигнала, что напрямую связано с величиной джиттера, пагубно влияющего на звучание. Керамические шунты служат для «очистки» питания от ВЧ-помех и также для борьбы с джиттером. Качество конденсаторов, используемых для развязки по питанию в цифровой части подобных схем, очень сильно воздействует на звук всего устройства в целом. Для малой длительности фронта цифрового сигнала необходимо применять те, что имеют большую емкость и малое внутреннее сопротивление, обеспечивающее его скоростные свойства (например, танталовые). Подобные конденсаторы также дают хорошую фильтрацию по питанию. Но с другой стороны, совместно с паразитной индуктивностью монтажа они образуют колебательный контур, который «заводится» от импульсной помехи на частоте резонанса и формирует уже свои помехи, которые распределены по времени и по своей амплитуде могут превышать процесс, вызвавший эту помеху. И это все очень хорошо слышно! Для уменьшения добротности такого паразитного контура необходимо применять конденсаторы с более высоким внутренним сопротивлением, что идет в противоречие с вышеуказанными требованиями. Как всегда в аудиотехнике. оптимальное решение лежит где-то посередине, и его подчас трудно найти.
После приобретения некоторого опыта вы сможете на слух подбирать величину и тип электролитических и керамических конденсаторов, стоящих в цепях питания на каждом конкретном участке.
Теперь несколько слов о работе самой схемы. Светодиод D1 служит для индикации захвата цифровым приемником U1 сигнала с транспорта и наличия ошибок считывания. В процессе нормального воспроизведения он светиться не должен. Контакты S1 переключают абсолютную фазу сигнала на выходе, это аналогично изменению полярности акустических кабелей. Меняя фазировку, вы сможете заметить, как она влияет на звучание всего тракта. В ЦАПе имеется также схема коррекции де-эмфазиса (вывод 2/U3), и хотя дисков с пре-эмфазисом выпущено не много, такая функция может пригодиться.
Теперь о выходных цепях. Непосредственное подключение микросхемы ЦАП к выходу только через разделительные конденсаторы возможно, поскольку в микросхеме CS4390 уже есть встроенный аналоговый фильтр и даже выходной буфер. По аналогичному принципу построены чипы CS4329 и CS4327, хорошую аналоговую часть также имел ЦАП CS4328. Если вы знаете, как сделать качественные ФНЧ и согласующие каскады, стоит попробовать свои силы на великолепной микросхеме CS4303, которая на выходе имеет цифровой сигнал и дает возможность построения отлично звучащего аппарата, если, например, к ней подключить ламповый буфер с кенотронным питанием.
Но вернемся к нашей CS4390. Принцип построения однобитовых ЦАПов предполагает наличие во внутренних цепях питания значительных по амплитуде импульсных помех. Для уменьшения их влияния на выходной сигнал выход таких ЦАПов практически всегда делают по дифференциальной схеме. Нас же в данном случае не интересуют рекордные показатели по значению сигнал/шум, поэтому мы используем только один выход для каждого канала, что позволяет избежать применения дополнительных аналоговых каскадов, которые могут отрицательно повлиять на звук. Амплитуда сигнала на выходных гнездах вполне достаточна для нормальной работы, а встроенный буфер неплохо справляется с такой нагрузкой, как межблочный кабель и входное сопротивление усилителя.
Теперь поговорим о питании нашего устройства. Звук — это просто модулированный источник питания и ничего больше. Каково питание, таков и звук. Этому вопросу постараемся уделить особое внимание. Начальный вариант стабилизатора питания для нашего устройства показан на рис.2
Достоинства этой схемы — в простоте и понятности. При общем выпрямителе используются разные стабилизаторы для цифровой и аналоговой частей схемы — это обязательно. Между собой они развязаны по входу фильтром, состоящим из С1, L1, С2, С3. Вместо пятивольтовых стабилизаторов 7805 лучше поставить регулируемые LM317 с соответствующими резистивными делителями в цепи управляющего вывода. Расчет номиналов сопротивлений можно найти в любом справочнике по линейным микросхемам. LM317 по сравнению с 7805 имеют более широкий частотный диапазон (не забывайте, что по цепям питания у нас идет не только постоянный ток, но и широкополосный цифровой сигнал), меньшие внутренние шумы и более спокойную реакцию на импульсную нагрузку. Дело в том, что при появлении импульсной помехи (а их по питанию видимо-невидимо!) схема стабилизации, охваченная глубокой отрицательной обратной связью (она необходима для получения высокого коэффициента стабилизации и малого выходного сопротивления), пытается ее скомпенсировать. Как положено для схем с ООС, возникает затухающий колебательный процесс, на который накладываются вновь пришедшие помехи, и в результате выходное напряжение постоянно прыгает вверх-вниз. Отсюда следует, что для питания цифровых схем желательно использовать стабилизаторы на дискретных элементах, не содержащие ОС. Конечно, в таком случае выходное сопротивление источника будет значительно выше, поэтому вся ответственность за борьбу с импульсными помехами перекладывается на шунтирующие конденсаторы, которые с этой задачей справляются неплохо, и это благотворно сказывается на звучании. Кроме того, явно вырисовывается необходимость применения для каждого вывода питания цифровых микросхем отдельного стабилизатора вместе с элементами развязки по питанию (аналогично L1, С2, С3 на рис.2).
В ЦАПах Markan так и сделано, причем фильтр с дополнительным подавлением цифровых помех и выпрямитель работают от отдельной обмотки сетевого трансформатора, а для дополнительной развязки цифровой и аналоговой частей схемы даже используются разные трансформаторы. Так же делается и для дальнейшего усовершенствования нашего ЦАПа, хотя для начала можно использовать схему на рис.2, она обеспечит начальный уровень качества звучания. В выпрямителе лучше применять быстрые диоды Шоттки.
Мультибитовый вариант схемы
Обычно мультибитовые ЦАПы требуют для своей работы нескольких источников напряжения разной полярности и немалого количества дополнительных дискретных элементов. Среди большого разнообразия микросхем остановим свой выбор на Philips TDA1543. Этот ЦАП является «бюджетной» версией великолепной микросхемы TDA 1541, стоит копейки и доступен в розничной продаже у нас в стране.
Микросхема TDA 1541 применялась в CD-проигрывателе Arcam Alpha 5, в свое время собравшем множество призов, хотя его же сильно и ругали — допотопный ЦАП, сильные помехи, но ведь как звучит! Эта микросхема также до сих пор применяется в проигрывателях Naim. TDA1543 великолепно подходит для наших целей, т.к. для него необходим только один источник питания +5 В и он не требует дополнительных деталей. Отпаиваем CS4390 от цифрового приемника и на ее место подключаем TDA 1543 в соответствии со схемой на рис. 3.
Здесь необходимо дать несколько дополнительных разъяснений. Все мультибитовые ЦАПы имеют токовый выход, и для преобразования сигнала в напряжение существуют несколько схемотехнических решений. Наиболее распространенное — операционный усилитель, подключенный инвертирующим входом к выходу ЦАПа. Преобразование ток-напряжение осуществляется за счет ОС, его охватывающей. По теории он работает замечательно, и такой подход считается классическим — его можно встретить в рекомендованных вариантах включения любого мультибитового ЦАПа. Но если говорить о звучании, то тут все не так просто. Для реализации этого метода на практике требуются очень качественные ОУ с хорошими скоростными характеристиками, например AD811 или AD817, которые стоят более $5 за штуку. Поэтому в бюджетных конструкциях чаще поступают по-другому: просто подключают к выходу ЦАПа обычный резистор, и ток, проходя по нему, будет создавать падение напряжения, т.е. полноценный сигнал. Величина этого напряжения будет прямо пропорциональна величине резистора и току, через него протекающему. Несмотря на кажущуюся простоту и изящество этого метода, он пока не получил широкого применения у производителей дорогой аппаратуры, т.к. также имеет множество подводных камней. Главная проблема в том, что токовый выход ЦАПов не предусматривает наличия напряжения на нем и обычно защищен диодами, включенными встречно-параллельно и вносящими значительные искажения в получаемый на резисторе сигнал. Среди известных производителей, которые все-таки решились на такой метод, следует выделить фирму Kondo, которая в своем M-100DAC ставит резистор, намотанный серебряной проволокой. Очевидно, что он имеет очень маленькое сопротивление и амплитуда выходного сигнала также очень мала. Для получения стандартной амплитуды используется несколько ламповых каскадов усиления. Еще одной известной фирмой с нетрадиционным подходом к вопросу преобразования ток-напряжение, является Audio Note. В своих ЦАПах она применяет для этих целей трансформатор, в котором ток, проходящий через первичную обмотку, вызывает магнитный поток, приводящий к появлению на вторичной обмотке напряжения сигнала. Такой же принцип реализован в некоторых ЦАПах серии «Markan».
Но вернемся к TDA 1543. Похоже, что разработчики этой микросхемы по каким-то причинам не установили защитные диоды на выходе. Это открывает перспективу для использования резисторного преобразователя ток-напряжение. Сопротивления R2 и R4 на рис. 3 — как раз для этого. При указанных номиналах амплитуда выходного сигнала составляет около 1 В, чего вполне достаточно для непосредственного подключения ЦАПа к усилителю мощности. Следует отметить, что нагрузочная способность нашей схемы не очень велика и при неблагоприятных условиях (большая емкость межблочного кабеля, малое входное сопротивление усилителя мощности и др.) звучание может быть слегка зажатым по динамике и «размазанным». В этом случае поможет выходной буфер, схему и конструкцию которого вы можете выбрать из множества существующих вариантов. Может случиться, что в некоторых выпускаемых вариантах микросхемы TDA 1543 защитные диоды все-таки установлены (хотя в спецификациях таких сведений нет, и конкретные экземпляры нам также не попадались). В этом случае удастся снять с нее сигнал амплитудой не более 0,2 В, и придется использовать выходной усилитель. Для этого необходимо в 5 раз уменьшить номинал резисторов R2 и R4. Конденсаторы С2 и С4 на рис. 3 образуют фильтр первого порядка, устраняющий ВЧ-помехи из аналогового сигнала и формирующий нужную АЧХ в верхней части диапазона.
Во многих конструкциях ЦАПов используются цифровые фильтры, что значительно облегчает задачу разработчику при проектировании аналоговой части, но при этом на ЦФ ложится большая часть ответственности за конечное звучание аппарата. В последнее время от них стали отказываться, поскольку грамотный аналоговый фильтр эффективно подавляет ВЧ-шумы и не так пагубно влияет на музыкальность. Именно так сделано в ЦАПах «Markan», в которых используется обычный фильтр третьего порядка с линейной фазовой характеристикой, выполненный на LC-элементах. В нашей схеме на рис. 3 для простоты применен аналоговый фильтр первого порядка, которого в большинстве случаев вполне достаточно, особенно если вы используете ламповый усилитель мощности, да еще и без обратных связей. Если же у вас аппаратура транзисторная, то вполне возможно, что придется увеличить порядок фильтра (однако не переусердствуйте, слишком крутая схема обязательно ухудшит звучание). Соответствующие схемы и формулы для расчета вы найдете в любом приличном радиолюбительском справочнике.
Обратите внимание, что резисторы R2, R4 и конденсаторы C2, C4 находятся именно в том месте, где зарождается аналоговый звук. High End начинается именно отсюда и, что называется, «далее везде». От качества этих элементов (особенно от резисторов) в огромной степени будет зависеть звучание всего аппарата. Резисторы необходимо ставить углеродистые ВС, УЛИ или бороуглеродистые БЛП (предварительно подобрав их по одинаковости сопротивлений с помощью омметра), применение импортной экзотики также приветствуется. Конденсаторы допустимы любого типа из указанных выше. Все соединения должны быть минимальной длины. Разумеется, качественные выходные разъемы также необходимы.
Что же у нас получилось?
Я раньше скверно пел куплеты,
хрипел, орал и врал мотив…(Дж. К. Джером, «Трое в лодке,
не считая собаки»)
Не поленюсь напомнить, что перед первым включением устройства необходимо тщательно проверить весь монтаж. Регулятор громкости усилителя при этом нужно устанавливать в минимальное положение и плавно увеличивать громкость, если помехи, свист и фон на выходе отсутствуют. Будьте внимательны и аккуратны!
В целом для однобитовых ЦАПов характерно очень мягкое, приятное звучание, с обилием тонких деталей. Кажется, что весь свой звуковой потенциал они бросают на помощь солисту, оттесняя других участников музыкального произведения куда-то на задний план. Большие оркестры несколько «уменьшаются» по составу музыкантов, страдают мощь и масштабность их звучания. Мультибитовые ЦАПы уделяют одинаковое внимание всем участникам музыкального действия, не отдаляя и не выделяя никого из них. Динамический диапазон шире, звучание более ровное, но в то же время несколько более отстраненное.
Например, при воспроизведении через мультибитовый ЦАП хорошо известной песни «I Put A Spell on You» в исполнении Creedence Clearwater Revival великолепно передается ее энергетика, мощный поток эмоций просто завораживает, становится понятным замысел ее создателей, мы остро чувствуем, что они хотели нам сказать. Мелкие детали несколько смазаны, но на фоне описанных выше доминирующих характеристик такой подачи звука это не кажется серьезным недостатком. При воспроизведении этой же песни через однобитовый ЦАП картина несколько иная: звучание не столь масштабно, сцена несколько отодвинута назад, зато отлично слышны подробности звукоизвлечения, мелкие штрихи. Хорошо передается момент, когда музыкант приближает гитару к комбику, добиваясь легкого самовозбуждения усилителя. Зато при прослушивании Элвиса Пресли великолепно раскрывается все богатство его голоса. Хорошо заметно, как он менялся с возрастом, эмоциональное воздействие на слушателя также сильно, а несколько отодвинутый на задний план аккомпанемент органично вписывается в общую картину.
Так что выбор типа ЦАПа остается за вами, у обоих вариантов есть как сильные, так и слабые стороны, истина, разумеется, лежит где-то посередине. Несмотря на простоту, звуковой потенциал описанных схем достаточно высок, и при творческом выполнении приведенных рекомендаций конечные результаты вас разочаровать не должны. Желаем успеха!
На вопросы отвечает разработчик схемы
Практика AV #1/2001
www.salonav.com
tda1543 стоит попробовать ? – Цифровые источники сигнала
Тут уже в который раз встречаю, что на форуме diy-ров народ положительно отзывается о включении 4-х 1543 на канал (схемку вложил).
На схемке изображены ВОСЕМЬ 1543-х, каждая имеет выходы на 2 канала, поэтому не 4 на канал, а 8 на канал – точнее на оба.
Сам этот цап не слышал
Теперь уже видимо и не услышите, ибо приняли чужую веру без проверки.
, но видел много нехороших отзывов.
Много нехороших отзывов принадлежит малому количеству людей, и является их коллективным ИМХО. Поищите в интернете повнимательнее, особенно в англоязычной его части.
Стоит попробовать ради спортивного интереса или ну ее ?
ИМХО попробовать стОит уже хотя бы из-за ничтожной цены вопроса и опыта ради. Можете сюда прибавить спортивный интерес.
Печатку можно готовую заказать, остальное не сложно.
Печатка тоже не сложно. Хотя бы даже самому изготовить.
www.hi-fi.ru
ЦАПы на TDA1543 — слышь, боярин, не езди до конечной ¯_(ツ)_/¯ – Цифровые источники
Немного поизучав вопрос, нашёл в ультрабюджетном сегменте 3 интересных прибора на TDA1543, это DAC3 и Pro-Ject DAC Box S FL на 4-х штуках и Lite DAC – AH на 8…Насколько я понял, трудно испортить TDA1543, для его более-менее успешного приготовления нужно обладать элементарной инженерной культурой. О довольно дорогих ЦАП на этом чипе – это очень-очень узкая ниша тех, кто хочет выжать максимум из именно TDA1543, но с другой стороны на каком ЦАП на 1543 остановится…? Думаю, на попробовать, как 2-й-10-й ЦАП в системе, в отдельной head-fi системе все 3 рассматриваемых вполне справятся с этой задачей. Кроме возможности USB-подключения, все 3 устройства схожи по минимальному функционалу. По организации питания…Я нигде не встречал каких-бы то ни было отрицательных моментов в комментариях связанных с питанием кроме относительно осторожных, что это может быть слабым местом и особо никто не заморачивался с правильным питанием для этих бюджетных устройств и возможно их влияние именно на TDA1543 и именно в данных схемах на фоне приятных искажений самой TDA1543 очень минимально и скорее на слух не имеет признаков деградации при переходе, например, с импульсника на линейный БП. И понятно, что степень влияния также будет зависеть от конкретной реализации. Питание у DAC3 организовано вроде бы правильно, по-аудиофильски…но что-то мне подсказывает, что сами аккумуляторы возможно будут деградировать со времением, но этого особо никто не заметит, как впрочем и в случае перехода, например, с импульсника на линейник в случае с Pro-Ject, а если и заметит, то опять же без явной деградации. Кстати, если верить написанному https://www.head-fi.org/threads/starting-point-systems-portable-nos-dac.709720/ , то сам француз утверждает, что разницы нет совершенно никакой чем их заряжать, хотя и рекомендует 1A 12-24V, но нужно иметь ввиду, что переключение от зарядки по USB к зарядке от БП в его схеме происходит при 12В или что-то вроде того и именно поэтому рекомендуют БП 15-16В. Поэтому в его случае питание аккумуляторное, аккумуляторы в его зарядном устройстве постоянно подзаряжаются по какому-то алгоритму. Если аккумуляторы хоть немного не будут держать заряд, прибор работать не будет. БП лишь для ЗУ, но в случае когда его нет, если по USB будет достаточен ток и напряжение для работы встроенного ЗУ, можно обойтись без БП. С Lite DAC-AH, всё понятно, для этой ценовой категории всё так же избыточно. Мне аппарат по описанию и отзывам понравился несмотря на то, что мне показалось, что его пиарят довольно грубо( француза тоже не особо деликатно в этом плане). Грейдят ему выход на ламповый, что является эквалайзером в зависимости от лампы…Pro-Ject тут выглядит типа аутсайдером…Но ведь аппарат весьма популярный и наверное были те, кто менял питание на более правильное, никто или очень мало кто отписался, значит улучшения были не очень очевидными…Скорее всего. Но тут попробовать вообще проще всего – апгрейд без какого-либо вмешательства, если независимо от роли аппарата будет хотеться из него что-то выжать ещё или просто чтобы было более правильно…Кажется, что в данном чипе и его такой бюджетной реализации(а нужна ли более дорогая?)возможно большее значение на конечный результат окажут выходные ОУ? Во всяком случае звуковой почерк точно должен отличаться. Ясно, что все они, а также более дорогие и дешёвые будут иметь схожий характер. Видимо по звуку никто не сравнивал, даже по памяти, сравнение лишь гипотетически по технике реализации…Наиболее вкусное для меня описание по звуку у Lite DAC – AH, затем Pro-Ject DAC Box S FL, а вот DAC3 кажется самым ярким из 3-х, но не ярким в принципе. Возможно я ошибаюсь и все это лишь мои условные выводы из всей полученной мной информации…
www.dastereo.ru