Tda1543 цап – ЦАП TDA1543 v3 – для продвинутых слушателей

Содержание

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.

Похожие страницы

radio.zenway.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.

Максимально короткий тракт – делать не буду, это развод для неофитов. Опытные пользователи в курсе, что более короткие соединения работают не всегда лучше длинных. В цифровой технике срезание части пути сигнала не редко приводит к убогом по звуку результату.

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

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 DAC на микросхеме TDA1543 преобразователь ток напряжение кт602

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 тупика. Г. Форд в годы великой депрессии смог наладить производство недорогих и качественных автомобилей. Сегодняшний день ставит актуальные задачи – производить недорогие и качественные девайсы, сохраняя 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 DAC –а на TDA1541 с лампами AL4 на выходе, иронично заметил:

“С такими лампами и трансформаторами заиграет любой DAC. Наворотить дорогостоящее устройство, содержащее полтора десятка ламп и ведро раритетов с аукциона – достижение не особое». Гораздо сложнее сотворить девайс с приличным звуком, но, чтобы он укладывался в стоимость, например – пары ламп 2А3.”

Чем меня зацепил и подвинул на создание бюджетного и при этом «как положено» звучащего DAC –а. Я ответил, что сей девайс сделать могу т.к. в запасе уже имел готовый недорогой DAC на PCM56, который по сравнению с элитными вариантами на TDA1541 и РСМ63 играл практически «на равных», при условии соответствующей обвязки.

“И сколько теперь денег нужно потратить на выходной каскад?”

Резонно продолжил мой знакомый…

И вот тут я задумался, поскольку своим вопросом он меня озадачил. DAC на микросхеме PCM56 без трансформаторов (на выход DAC -а) и лампового буферного каскада – есть сто процентный полуфабрикат, который для нормальной эксплуатации требует как минимум еще столько же, сколько он стоит. А если его поставить в мало-мальски приличный корпус, то бюджетным этот DAC уже никак не будет… За эту сумму вполне можно купить более или менее играющую брендовую игрушку, без длительного ожидания заказа и последующего колдовства с паяльником над DAC -ом. В массе своей, даже продвинутые в звуковом плане люди, напрягаться – не любят.

Выбор микросхемы DAC -а

Убедил. Решил, что буду делать «Народный DAC», как когда-то назвал свой девайс Евгений Комиссаров (только у него был народный корректор). Любителей музыки порадуем однозначно, а вот заработаем или нет, это еще вопрос.

Теоретически, все – прекрасно, но не мешает сперва посчитать себестоимость такого DAC -а, чтобы потом не «чесать репу».

Вопрос первый – какую применить микросхему DAC? Чип должен иметь два канала, однополярное питание и живой, натуральный звук… Я считаю, и справедливо, что однополярное питание DAC –а это для звука недостаток, а не преимущество, но с ним намного проще и дешевле получается блок питания.

На самом деле на роль чипа для DAC –а кандидатов совсем мало. Кроме АД1866 и TDA1543, с которой я во времена бурной радиолюбительской юности поводил многочисленные эксперименты, ничего достойного нет. Я прекрасно понимаю, почему производители CD проигрывателей так ее любят. Стоит 1543 сущие копейки, обвязки мало, играет неплохо, динамично, выразительно, 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 на своем месте.

На этом чипе DAC – и выпущено множество аппаратов, самодельных и фирменных, и у каждого из них свои нюансы, хитрости и «фишки». Все схемотехнические приемы просты и давно известны… Что я смогу предложить нового? Предельно короткий тракт, который так любят большинство производителей, не признаю. По практике, максимально короткое не есть – хорошо звучащее, это неопровержимый факт.

Над размерами будущего DAC –а нужно серьезно поработать. Миниатюры мне не даются, поэтому придется ужимать, сокращать и миниатюризировать, насколько возможно. Из интересных решений на рынке нужно отметить несколько моделей на TDA1543 с аккумуляторным питанием, продаются они бойко. Уже проходил, и даже написал про аккумуляторное питание.

Максимально короткий тракт – делать не буду, это любимая тема начинающих. Опытные пользователи в курсе, что более короткие соединения работают не всегда лучше длинных. В цифровой технике обход пути сигнала не редко приводит к убогому по звуку результату.

Из практики – лучший результат от усложнения конструкции DAC –а по звуку дает ламповый клок, или DEM-клок. Два «лишних» и довольно габаритных модуля дают ту самую фантастическую «Ясность», за которую идет вековая битва производителей хай-фая и Hi-End.

Короткий путь конечно это правило, но оно имеет массу исключений. Начинаем старательскую работу по добыванию из TDA1543 крупинок «музыкального золота» из тонн «пустой породы».

Преобразователь ток напряжение – Резистор

Одно из самых ответственных мест будущего DAC –а преобразователь ток/напряжение. Идем по пути минимализма, который оправдан в более дорогих и сложных DAC – ах на микросхемах Burr-Brown PCM58 и др. и впаиваю свой лучший константановый резистор 20-х годов Philips.

Слушаю… В голове сразу всплывает прозвище «какашка», которое я дал микросхеме много лет назад. На тестовом диске тон 1 кГц при уровне – 60 дБ загрязнен призвуками… все что ниже – хрипит, свистит, кряхтит и булькает. Может чип попался бракованный? Другой выдает то же самое, и третий винтажный – то же.

Пробую музыку, Клавесин, Спаньи играет минорную сонату Филипа Эмануила (фа-диез). Ужасно грязно, чрезмерно экспрессивно и энергично, но – живо. Полутона и нюансы пропали совсем… Клавесин упрощен, как будто Ландовская играет на патефоне с чугунной мембраной родом из РСФСР… Звук TDA1543 как из радиоточки. «Репродуктор» TDA1543 вещает в стиле «морды Геббельса» на предвоенных митингах, с грубым, наглым напором и благоуханием кирзовых сапог.

Я возможно перегибаю палку, описывая это безобразие, но не слишком. Для DAC –а уровня low cost звучит он довольно прилично. Но совесть категорически не позволяет выпускать DAC с таким звуком под брендом Abbas Audio. Звук даже бюджетного аппарата должен выдавать ясное и прозрачное звучание.

Совершенно ясно, что мой лучший константановый резистор Philips здесь оказался совершенно не к месту. Звук с ним, как любил говорить Анатолий Маркович, «напрочь лишен интеллигентности». Наверно это основная причина, из-за которой АМЛ упорно браковал подобные конструкции, которые к нему на испытания приносили ученики и последователи.

Интиллигентный звук

Как и Анатолий Маркович, я люблю более «интеллигентный» звук. Кавалерийским наскоком размашистой динамики звучания меня удивить невозможно. Мне нужна музыкальная пластика, кошачья гибкость, нежность интонаций, без которых извлечение звука из любого инструмента теряет смысл. 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. Люди забыли, что музыка – это не только бушующие страсти, сила и напор, что она должна и может пробуждать «чувства добрые».

Преобразователь ток напряжение 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 – перебор.

Операционные усилители, даже сверх быстродействующие, не приемлю, как класс.

Остается полноценный преобразователь ток напряжение. Придется обращаться к транзисторам, опять… В прошлом году довольно долго возился с преобразователем на германии, таки не довел до серийного изделия, хотя играл он очень хорошо. Была проблема в нестабильности работы и довольно высоких шумах. Оставил идею до лучших времен.

Помог мне случай, обмен опытом – необходимая вещь. Общение с Сергеем Рубцовым из Новосибирска подвигло меня на эксперименты с очень интересным кремниевым транзистором родом из СССР. Есть такой уникальный транзистор кт602. Не знаю по какой причине, но он исключительно музыкален.

Может из-за того, что кристалл у него располагается чуть ли не на цельной золотой подложке. Интересно заиграл, ни на что не похоже, даже на винтажные транзисторы – аналоги Siemens и Telefunken. У кт602 ощущался некоторый недостаток телесности, который можно было исправить известными мне методами, но вот прозрачность и чистота всего диапазона впечатляют. Проверив каскад с ОБ на кт602 «в живую» на выходе TDA1543, я понял, что нашел именно то, что искал. Без особых затрат DAC заиграл, и еще как – заиграл!

С каскадом на кт602, по новому запели и другие проекты: PCM56, PCM58, TDA1541, все DAC –и «сработались «с новым преобразователем, пусть не так, как с трансформаторами, но по сумме достоинств – паритет. Одобрено к использованию, и не только в бюджетном DAC-е.

Из плюсов каскада с ОБ: 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 превосходно, сохраняя чистоту тихих звуков, а резистором – коряво и грязно.

Проект обрел очертания и однозначно будет жить!

P.S. Во второй части подробно рассмотрен чиcтовой вариант DAC -а 0,1 и серийные образцы в разной комплектации.

Ссылки по теме:

Дата: Суббота, 28 Января 2017

www.abbasaudio.com

🇫🇷 Здравствуйте, у вас найдется минутка поговорить о господе нашем DAC3 TDA1543? — ЗАВЕРШЕН – Стерео-ТУР

Павел, я когда в свое время продавал его…
написал в объявлении на авито такой текст:

Играет душевно, мэджик есть…
встречается в серьезных системах))) (см фото)))

Рейтинг одного известного аудиофила!!

А
Muse 296
*BB Proton
DCS Debussy
B
BB Tutti Pro
Auralic Vega
Француз на TDA1543
Benchmark DAC1
E
Lynx Hylo
Rockna Wavedream
Mytek 192
Valab NOS
PS Audio DL III
Lavry DA10

и от себя добавил:

идеальная связка: с юсб ноута / DAC 3 на TDA1543 / Naim Nait 5i/ Kelvin K-19 (Nac a5) / Rega RS3 (Rega R1, Rega R3)

юсб в DAC 3 на TDA1543 хорошо реализован, а если мак мини то вообще супер будет

Если кто не в курсе он на аккумуляторах, держит 2-3 часа, а так питание +12в (блок питания не в комплекте)

на дастерео большая ветка по нему
и видео есть

читайте-смотрите…

и приложил фото

на что однажды в сообщениях авито мне один судя.по.бмв.на.аватарке.небедный.с.мега.опытом.аудиофил
написал следующее…

Здравствуйте Игорь! Расписали конечно хорошо это изделие, но есть одно БОЛЬШОЕ но… tda1543 никогда не был и не будет достойным цап преобразователем, стоит это микросхема копейки и оцифровывает так же как и стоит! Это вам не burr-brown pcm 63,64,65, 1701 или ad1862 или D20400 и на край даже не tda1541… звука в нём нет и не должно быть)))

стоял в дешёвых cd Philips

вот достоверная информация по микросхемам ЦАП

http://www.diyaudio.ru/forum/index.php?topic=630.0

это так сказать инфа для вентилятора…накинуть сразу в начале тура

www.dastereo.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

NOS-ЦАП начального уровня

В данной статье в краткой форме изложены принципы проектирования цифроаналогового преобразователя (ЦАП) для начинающих. Под начинающими подразумеваются аудио-конструкторы, которые уже имеют опыт изготовления и наладки аналоговой техники, например усилителей, но которым хочется приобщиться к созданию устройств из мира «цифры». Такой ЦАП должен обладать субъективным звучанием не хуже чем бюджетные промышленные аппараты, а так же быть достаточно простым в сборке и наладке и, что немаловажно, базироваться на легкодоступных, недорогих электронных компонентах.

ЦАП, как полноценное устройство, условно можно разделить на несколько функциональных блоков:

Входной цифровой.
Микросхема-преобразователь цифрового кода в аналоговый сигнал (DAC)
Аналоговый.

Функциональное назначение цифрового блока – прием цифрового сигнала интерфейса S/PDIF как наиболее универсального и распаковка в поддерживающий ЦАПом интерфейс стандарта I2S. Данные операции выполняются специализированной микросхемой – цифровым приемником (Digital Interface Receiver). S/PDIF интерфейс является асинхронным, по одному проводнику в закодированном виде одновременно передается сигнал синхронизации и данные. Существенный недостаток и расплата затакую универсальную простоту – привнесенная апертурная дрожь (джиттер) составляющих шины I2S (BCK, WS, DATA, MCK) при распаковке. Джиттер – это кратковременная нестабильность положения фронтов цифрового сигнала. Можно сказать, что во всех цифровых системах в той или иной степени присутствует джиттер разных видов и природы происхождения, но его влияние в последнее время несколько преувеличено, а сверхмалое значение действительно имеет смысл при построении бескомпромиссного ЦАПа высокого разрешения. Для борьбы с джиттером в цифровой части в качественных устройствах используется синхронная и асинхронная пересинхронизация сигнала непосредственно перед микросхемой ЦАП, применение специальных микросхем асинхронной передискретизации (ASRC), тактирование от прецизионных кварцевых генераторов, малошумящие источники питания и т. д. В любом случае – это усложнение конструкции, а для нашего простого любительского ЦАПа вполне достаточно качества широко распространенных цифровых приемников с восстановлением данных посредством системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Наиболее известные представители: DIR9001, WM8804, WM8805, AK4115, CS8416, CS8414. Применение приемников серии CS841X в наше время не имеет смысла, поскольку объективно (да и субъективно при прослушивании) обеспечивают наихудшее качество восстановления цифрового потока. WM880X обладают уникальной внутренней структурой, совмещающей аналоговую и цифровую ФАПЧ с буфером и могут быть рекомендованы к применению, хорошо подходят для низкокачественных, высокоджиттерных источников сигнала, таких как, например, S/PDIF выход на материнской плате компьютера. DIR9001– еще один достойный представитель, обладает простотой в применении и высокими как объективными (джиттер восстановленного потока – 50 пС) так и субъективными показателями. Максимальная принимаемая частота 105 кГц, но это не критично, поскольку записей с частотой дискретизации выше 96 кГц весьма немного.

После цифрового приемника цифровой сигнал уже стандарта I2S, т. е. используется несколько линий для передачи сигнала синхронизации и данных. Если в качестве конвертации цифрового кода в аналоговый сигнал используется микросхема ЦАП параллельного типа, то появляется возможность подключить I2S-шину с выхода цифрового приемника напрямую к ЦАПу, так называемая non-oversampling (NOS) архитектура, или использовать между ними цифровой фильтр-интерполятор. Последний необходим, чтобы математическими алгоритмами увеличить частоту дискретизации сигнала (как правило, в 4, 8 раз) и тем самым сместить продукты дискретизации как можно выше по частоте, которые затем легко отфильтровать аналоговым фильтром невысокого порядка. Не углубляясь в расхождение теории и практики можно отметить, что отсутствие цифрового фильтра не является каким-то критическим недостатком, а действительно хороших приборов данного класса в наше время не найти, к тому же сложность их применения может вызвать значительное усложнение конструкции. При использовании компьютера как цифрового транспорта алгоритмы качественной цифровой фильтрации можно осуществлять программно, применяя популярные плагины- передискретизаторы (например, SoX). К тому же, в последнее время наметился устойчивый тренд именно на NOS преобразователи (например устройства серии Metrum Acoustic, фирмы All Engineering). Как правило, апологеты ЦАПов без цифровой фильтрации приводят в качестве аргумента целостное, не искаженное во временной области восстановление музыкального сигнала и как следствие более естественное и натуральное звучание таких устройств. Существенный недостаток отсутствия цифрового фильтра – это снижение вариативности подключаемых после ЦАПа аналоговых усилительных устройств, в виду повышенного значения ультразвуковых составляющих в выходном сигнале.

Выбор, собственно, самой микросхемы цифроаналогового преобразователя приводит к закономерному вопросу – какой тип конвертации цифрового кода в аналоговый сигнал предпочесть? Как известно, в мире цифрового аудио существует 2 основных принципа преобразования: параллельный, приборы данного типа часто называют мультибитными и последовательный (дельта-принцип) – однобитные. Следует отметить, что в настоящее время «чистых» дельта-преобразователей не существует, все современные высококачественные приборы относящиеся к данному классу представляют собой сложные интегральные цифровые устройства, совмещающие в себе принципы как последовательного так и параллельного преобразования.

Традиционно считалось, что параллельные ЦАПы обладают определенными субъективными преимуществами, звучание их превозносили и при описании звука часто присутствовали эпитеты: аналоговый, мягкий, слитный, выразительный и т. д. В последние годы тренд сменился, не только промышленные аудио-производители, но и обычные любители, аудио-энтузиасты, все больше внимания уделяют именно дельта- приборам, доводя конструкции на их основе до инженерного совершенства (Дмитрий Адроников, Lynx Audio). Субъективное качество звука при грамотной реализации топовых дельта-конвертеров тоже мало кого оставляет равнодушным, а их физическое разрешение позволяет восстановить низкоуровневую информацию заложенную в hi-res записях. Увы, реализация потенциала качественных дельта-преобразователей (AD1853, PCM1794, AKM4399, WM8741, ES9018 и т. д.), требует весьма тщательного проектирования и продуманной конструкции, что предполагает наличие некоторого опыта у конструктора и сопровождается определенными материально-техническими и технологическими сложностями. Применение менее сложных популярных преобразователей, например PCM2704, изначально не рассматривается в виду их посредственного звучания. Резюмируя, можно сказать, что при одинаковом уровне проектирования, получить хорошо звучащий ЦАП на основе мультибитного конвертера проще. И еще одна немаловажная особенность: параллельные ЦАП при достаточно высоких, относительно сигма-дельта приборов, искажениях, измеренных на стационарном детерминированном сигнале, субъективно могут звучать весьма приятно.

Доступность микросхем параллельного типа преобразования на основе сверхточных резисторов (R-2R архитектура) в наше время оставляет желать лучшего. В виду высокой себестоимости изготовления, обусловленной технологическими сложностями (прецизионная подстройка интегральных резистивных матриц), данные преобразователи (наиболее известные представители – AD1862, AD1860, AD1865, PCM58, PCM63, PCM1702, PCM1704) у ведущих производителей давно сняты с производства. Конечно, на вторичном рынке еще можно найти данный тип микросхем, но нет никакой гарантии, что они соответствуют техническим параметрам (подделка или неправильная эксплуатация/демонтаж), да и цены порой весьма негуманны.

Несколько особняком стоят приборы пионера цифрового аудио – фирмы Philips. В своих конвертерах TDA1540, TDA1541, необходимая точность преобразования осуществляется не технологически, в виду отсутствия сверхточных резисторов, а схемотехнически, используя особую схемную конфигурацию “Динамическое согласование элементов” (“Dynamic ElementMatching”, DEM). Эта технология объединяет пассивные токовые делители с методом временного деления. Итоговая точность получается даже выше необходимых 16 бит стандарта CDDA ( т. е. уровень паразитных спектральных компонент, обусловленных нелинейностью характеристики преобразования находится ниже уровня -96 дБ). Цифроаналоговые преобразователи данного типа получались дешевыми в производстве, не подвержены старению элементов (точность преобразования не меняется со временем в отличии от R-2R приборов), более распостранены и относительно доступны даже в наше время. Немаловажное преимущество для конструктора, в одном корпусе 2 канала. В принципе, данные конвертеры (TDA1541 и их разновидности) могут быть рекомендованы начинающим, но не углубляясь в технические подробности отмечу, что для реализации потенциала TDA1541 требуется достаточно продуманная конструкция, предполагающая сложную систему питания и качественное построение послецаповых аналоговых каскадов, весьма желательна двухслойная печатная плата. В итоге методом исключения мы подходим к удовлетворяющей нашим требованиям микросхеме – TDA1543.

TDA1543, образно выражаясь, «младший брат» легендарной TDA1541. Разработана позже и подверглась некоторому упрощению. Широко распостранена и весьма дешева. Сам производитель, фирма Philips, в технической документации именует его экономным вариантом для применения в Hi-Fi цифровом оборудовании. Рассмотрим блок-схему.

Состоит из входного блока ( I2S вход), регистров, коммутационных битовых ключей, генератора стабильного тока (ГСТ), 5-битной, предположительно, резисторной матрицы, 11-битной транзисторной (2048 транзистора). Использует единственный однополярный источник питания. Имеет униполярный токовый выход, ток втекающий, выходы должны находиться под положительным потенциалом, приблизительно Uпит/2. Имеется возможность подстройки начального тока середины шкалы преобразования. Может принимать сигнал с 4-х кратной передискретизацией (192 кГц). Принцип преобразования – взвешенная матрица 1-2-4-8…n, где каждому значению цифрового кода соответствует только свой весовой ток конечного элемента . Следует отметить, что в отличии от R-2R преобразователей данная архитектура имеет преимущество, обусловленное независимостью весовых токов разрядов друг от друга. Необходимая точность 11 младших разрядов 16 разрядного двоичного слова обеспечивается 2048 транзисторами (2ⁿ где n=11) выполненными в едином технологическом процессе. Деление тока происходит путем эмиттерного масштабирования при коммутации необходимого числа транзисторов в соответствии с входным цифровым кодом. Оставшиеся 5 разрядов обеспечиваются 32 резисторами (2ⁿ где n=5).

Фирменный блок DEMотсутствует – это основное упрощение относительно TDA1541. Как следствие, физическое разрешение снизилось до 12-13 бит. Некоторые конструкторы соединяют параллельно несколько пар микросхем (нормализация распределения отклонений характеристики преобразования n-го количества элементов), чтобы улучшить итоговую линейность всего устройства, но у такого схемного решения тоже есть определенные недостатки и на мой взгляд весомого смысла не имеет. Если и хочется усложнить конструкцию, то приоритетным, на мой взгляд, являются аналоговый блок и источник питания. Основное преимущество TDA1543 для начинающего ЦАПостроителя заключается именно в простоте применения.

Аналоговый блок – это то место, где, собственно, «рождается» звук. Применяемое схемное построение, элементная база, качество питания, электромагнитная защищенность, все это приходится учитывать при проектировании этого узла. Назначение этого функционального блока – преобразование тока в напряжение (если ЦАП с токовым выходом), приведение его к стандартному уровню (2В RMS), фильтрация- восстановление исходного аналогового сигнала.

Поскольку TDA1543 обладает токовым выходом, необходим каскад преобразования тока в напряжение. Данный узел может быть выполнен пассивным, на резисторе, или на активных элементах (ОУ, транзисторы). Принцип пассивного метода заключается в падении напряжения на резисторе при прохождении через него тока U=IхR (закон Ома). Увы, за простотой такого способа преобразования скрывается серьезный недостаток. Любой ЦАП с токовым выходом проектируется и калибруется при работе на нулевое входное сопротивление. При нагрузке же токового выхода на большое сопротивление (чем особенно грешат китайские аудио-инженеры и просто ленивые конструкторы ☺) появится переменное напряжение значительной амплитуды, которое будучи приложенное к токовым ключам ЦАПа, вызовет нарушение передаточной характеристики, т. е. приведет к росту искажений. Если рассматривать TDA1543, в даташите нормируется максимальная величина этого напряжения (VOC(AC)=50 мВ ), при котором передаточная характеристика соответствует заявленной линейности. Это означает, что если использовать в качестве преобразования резистор малого сопротивления, при котором еще не нарушается линейность ( в нашем случае R=U/Iвых=0,05/0,0023=21 Ом, где Iвых=2,3 мА-максимальный размах выходного тока, соответствующей полной шкале преобразования), то неизбежным становится дальнейшее усиление. Требования по линейности, шумовым параметрам, качеству питания, предъявляемые к последующему усилителю напряжения становятся весьма высокими, что непременно вызовет усложнение и/или удорожание этого узла.

Использование активного метода преобразования тока в напряжение посредством токового приемника на основе интегрального операционного усилителя (ОУ) свободно от вышеописанных недостатков (входное сопротивления такого преобразователя практически нулевое), но несет в себе некоторые особенности. ОУ представляет собой замкнутую саморегулируемую (посредством глубокой общей отрицательной обратной связи (ООС) ), систему. Минимально кратковременные изменения сигнала должны отрабатываться этой системой с высокой скоростью и точностью, т. е. налагаются определенные требования на полосу рабочих частот, скорость и устойчивость ОУ как линейного безинерционного устройства. Выходной сигнал ЦАПа представляет собой смесь звуковых (собственно полезный сигнал) и огромное количество комбинированных внеполосных составляющих весьма высокой частоты (продукты дискретизации, глитч- помехи, ВЧ-шумы), что для ОУ является серьезным испытанием и вынуждает применять специфичные быстродействующие широкополосные приборы с высокой перегрузочной способностью входа, которые к тому же должны обладать высоким субъективным качеством звучания. Разводка печатной платы под такие высокоскоростные ОУ (AD744, AD8066, OPA827, LME49880 и т. д.) требует определенного опыта и наличия контрольно-измерительной аппаратуры для контроля устойчивости. Да и цена и доступность подобных микросхем может вызвать некоторые сложности, особенно любителям «глубинки». Но вопреки этим незначительным недостаткам, преобразователи ток-напряжение на основе ОУ пользуются массовой популярностью, демонстрируют превосходные, для качественных грамотных реализаций, объективно измеряемые (уровень искажений ниже -110…-120 дБ) параметры и звучание.

Несколько особняком стоят так называемые безосные дискретные преобразователи ток-напряжение. Как правило схемное их построение – это разновидность токового конвейера, или более упрощенная реализация – включение с общей базой (ОБ), общим затвором (ОЗ) или общей сеткой (ОС), для биполярного, полевого транзистора и электровакуумного триода, соответственно. Особенность такого включения – низкое входное сопротивление, превосходные динамические параметры, а так же отсутствие общей ООС, а значит и связанные с ней специфические искажения. Общая линейность такого преобразователя определяется линейностью активного элемента(ов) и конечно уступает схемам с ООС, но есть некоторые особенности, обусловленные чувствительностью человеческой системы «ухо-мозг» воспринимать искажения. Такие однотактные преобразователи вносят преимущественно гармонические искажение низких порядков, к которым человеческое ухо наименее чувствительно. Cледует отметить, что у подобных схемных дизайнов есть немало поклонников, которые весьма скептически настроены на применение глубокоосных схем и ОУ вообще, например известный на просторах рунета аудио-инженер Игорь Семынин (Semigor). Для простого ЦАПа на TDA1543 такая схемная реализация очень удачно подходит: проста, не требует редких дорогостоящих активных компонентов, к тому же позволяет легко экспериментировать с разными транзисторами.

Как было указано ранее, еще одним функциональным назначением аналогового блока является фильтрация выходного сигнала от внеполосных составляющих и приведение (восстановление) его к изначальному виду. На выходе преобразователя ток- напряжение аналоговый сигнал имеет дискретно-ступенчатую форму, такова особенность импульсно-кодовой модуляции принятой в стандарте CDDA. Не углубляясь в теорию отмечу, что приведение сигнала в соответствие с теоремой Котельникова- Шенонна к исходной плавной форме требует применение аналогового фильтра очень высокого порядка с бесконечным подавлением на половинной частоте дискретизации, который физически не реализуем. Для устранения этого принципиального недостатка, как было указано ранее, и используются цифровые фильтры-интерполяторы, позволяющие увеличить количество дискретных отсчетов, сместить продукты дискретизации выше по диапазону и отфильтровать их простым аналоговым фильтром 2- го или 3-го порядка, тем самым максимально восстановить сигнал. Для NOS-ЦАПов в теории все выглядит совсем печально, но хорошая новость состоит в том, что человеческая система «ухо-мозг» является уникальным адаптивным фильтром, способным проинтегрировать даже «жуткий» ступенчатый сигнал на выходе таких устройств. Учитывая такие субъективные особенности человеческого восприятия, смысла в значительном усложнении нет и достаточно использовать аналоговые фильтры 3-го, 2- го и даже 1-го порядка с частотами среза 30-90 кГц. Но поскольку выход NOS-ЦАПов изобилует высокочастотными составляющими, подключение их к традиционным широкополосным многокаскадным транзисторным усилителям мощности приведет к повышенному значению интермодуляционных продуктов на выходе, а в некоторых особо опасных случаях, даже может вызвать повреждение твитера акустической системы.

Выход аналогового блока должен обладать низким выходным сопротивлением и корректно работать на низкоомную сложную нагрузку, например наушники. Это обеспечит весьма удобную универсальность ЦАПа, с возможностью непосредственного прослушивания на головные телефоны, а так же нивелирует особенности звучания в зависимости от конструкции и качества межблочных соединительных кабелей.

После описания всех основных функциональных блоков ЦАПа остается открытым вопрос питания. Мой опыт мне указывает на весьма значительное влияние используемой схемотехники и элементной базы для построения питающих цепей на итоговое звучание всего устройства. Пресловутая «жесткость», «мыльность» и т. д. все эти не лестные отзывы в звучании устройства могут быть обусловлены неправильной, безграмотной организацией питающих цепей. В бюджетных промышленных ЦАПах питание проектируется по остаточному принципу, а в внутренних звуковых картах, позиционируемых даже как аудиофильские (например популярная Asus Xonar Essence ST) вообще балансирует на грани инженерного идиотизма. И если в цифровом блоке возможно применение недорогих интегральных стабилизаторов, то аналоговый блок и микросхема-ЦАП налагают определенные требования на качество и чистоту выходного напряжения и особенности стабилизаторов: их переходная характеристика и устойчивость, линейность, шумовые параметры, низкий и стабильный импеданс в широкой полосе частот. Собственно, под качественным питанием подразумевается в том числе и борьба с высокочастотными помехами проникающих через сеть и первичные питатели, так и минимизация влияния помех излучаемых цифровым блоком. Для устранения помех и снижения взаимного влияние узлов друг на друга применяются различные активные схемотехнические методы и пассивные способы: раздельные стабилизаторы, локальные LC и RC развязки, многообмоточные трансформаторы и раздельные трансформаторы. Особое внимание необходимо уделять топологии печатной платы: экранировке чувствительных аналоговых узлов, оптимальной трассировке питающих и сигнальных проводников, грамотной организации слоя «земли».

Отдельно хочется отметить особенности работы стабилизаторов напряжения для аналоговых узлов. Каждый стабилизатор имеет в своем составе источник опорного напряжения, усилитель рассогласования и регулирующий элемент (транзистор). В зависимости от включения регулирующего элемента относительно нагрузки существуют последовательные и параллельные стабилизаторы.

В последовательном (1)-потребляемый ток протекает по длинной цепи, затрагивая выпрямитель, что вызывает корреляцию тока нагрузки переключательными помехами диодов выпрямительного моста и помехами проникающими с первичной обмотки трансформатора. В параллельном (2) стабилизаторе существует постоянство потребления тока от первичных узлов питания, а локальный ток нагрузки течет в малом контуре, замыкающимся на регулирующем транзисторе, тем самым исключая мультипликативные (наведенные) помехи. Субъективно аналоговые каскады, питаемые от стабилизаторов параллельного типа, звучат естественнее, чище и мягче. Недостатки – низкий КПД, нагрев, применение теплоотводов в конструкции, динамические ограничения потребляемого тока. Но эти недостатки, на мой взгляд, не столь существенны относительно субъективных преимуществ параллельных стабилизаторов именно для питания ответственных маломощных аналоговых узлов.

Следует отметить, что устройства со смешанными сигналами, к которым относятся ЦАПы, налагают определенные требования на тип и особенности проектирования печатной платы. Для сложных высокоcкоростных устройств, содержащих определенное количество цифровых микросхем, излучающих широкий спектр помех и находящиеся в непосредственной близости с чувствительными аналоговыми узлами весьма рекомендуются двух и более слойные печатные платы. Для двухслойных плат один слой полностью выделяется под «землю», обеспечивая таким образом низкий импеданс для высокочастотных возвратных токов в цифровой части и низкий импеданс и экранировку в аналоговой части, а во втором слое разводятся сигнальные и питающие линии. Слой «земли» на плате делится на цифровой и аналоговый, соединяясь возле микросхемы-преобразователя, находящейся на аналоговой стороне. В особо ответственных местах «земляной» слой выполняется секторальным, обеспечивая минимальное влияние возвратных токов разных узлов схемы друг на друга. В цифровой части настоятельно рекомендуется применять электронные компоненты предназначенные для поверхностного монтажа, обладающие минимальной индуктивностью выводов.

Односторонние печатные платы на данный момент времени являются архаизмом, но все же могут применятся для простых неответственных устройств, содержащих малое количество низкоскоростных цифровых микросхем. К тому же сложность изготовления такой платы не высока и позволяет ее выполнить даже в домашних условиях. При проектирований данного простого ЦАПа было принято решение использовать одностороннюю плату.

С учетом всех вышеописанных принципов был спроектирован и изготовлен ЦАП на основе микросхемы-преобразователя TDA1543. Выполнен по NOS-архитектуре, имеет коаксиальный S/PDIF вход и поддерживает формат до 24/96 включительно. Допускает прямое подключение наушников сопротивлением 40-100 Ом.

Вход устройства имеет трансформаторную гальваническую развязку от источника. Применяемый высокочастотный трансформатор кроме, собственно, развязки, обеспечивает подавление синфазных помех наведенных на S/PDIF кабель. При повторении конструкции настоятельно рекомендуется применять трансформаторы именно такого типа. В качестве цифрового приемника используется DIR9001, вход которой принимает сигналы TTL уровня (выше 2,4В). Поскольку стандартный S/PDIF интерфейс имеет более низкое значение (около 0,5 в), возникает необходимость использования дополнительного формирователя уровня, в данном случае реализованного на дифференциальном драйвере – sn75176. Небольшие резисторы (33 Ом), включенные в линию передачи цифровых сигналов повышают стабильность работы.

Преобразователь ток-напряжение выполнен на полевом транзисторе IRF610, включенным по схеме с общим затвором. Выбор транзистора такого типа обусловлен относительно линейной передаточной характеристикой и высокой перегрузочной способностью. Идентичный транзистор (IRF610), включенный как диод, задействован в цепи создания начального напряжения смещения и необходим для термостабилизации всего узла. Конденсатор 1000 пФ включенный параллельно резистору 1,5 кОм, преобразователя ток-напряжение, образует фильтр нижних частот первого порядка с частотой среза около 100 кГц.

В качестве выходного буфера применяется транзистор средней мощности (BD135) c достаточно большим (40 ма) током покоя, включенный эмиттерным повторителем, обеспечивая низкое выходное сопротивление и необходимые токовые возможности при работе на любую нагрузку. Каскад работает в линейном режиме (класс А) и вносит минимальные искажения преимущественно низких порядков.

Питание в данном ЦАПе организовано по принципу «каждому потребителю свое». Используются раздельные трансформаторы для питания цифровой и аналоговой части и отдельные стабилизаторы на каждый питаемый узел. В первичной цепи трансформаторов применяется простейший LC-фильтр для подавления помех сети. Для снижения собственных помех переключения выпрямителя применяются диоды Шоттки и небольшие резисторы-ограничители тока заряда емкостей. В цифровой части на входе перед стабилизаторами присутствует RC-фильтры с большой постоянной времени, а в непосредственной близости у ног питания цифровых микросхем локальные LC-фильтры, состоящие из ферритовой «бусины» индуктивностью 220 нГн и конденсатора емкостью 100 нФ. Данные схемотехнические методы позволили значительно снизить уровень помех генерируемых цифровой частью и исключить их влияние на аналоговый тракт.

В цифровом блоке применены недорогие трехвыводные интегральные стабилизаторы (L7805, 78L33). Для обеспечения устойчивой работы их выходы отвязаны от низкоимпедансных блокирующих емкостей (10 мкФ) небольшими сопротивлениями (1 Ом).

Стабилизатор микросхемы-ЦАП и аналоговой части дискретный, параллельного типа. Состоит из источника стабильного тока (ИТ), выполненного на LM317, источника опорного напряжения, реализованного на стабилитроне BZX55C, а в качестве усилителя рассогласования и регулирующего элемента использован составной транзистор-Дарлингтона ( TIP132) с большим значением коэффициента усиления по току, обеспечивая таким образом малое выходное сопротивление и высокий коэффициент стабилизации всего стабилизатора. Суммарный потребляемый ток стабилизаторами микросхемы-ЦАПа и аналогового блока от первичного питателя постоянен и составляет 240 мА. Для корректной работы стабилизатора аналоговой части, входное нестабилизированное напряжение должно быть не ниже +20В, а фильтрующая емкость выпрямителя 10000-30000 мкФ.

Конструктивно ЦАП состоит из 2 модулей. Модуль первичных питателей, включающий входной фильтр, трансформаторы, выпрямительные мосты и фильтрующие конденсаторы, выполнен на односторонней печатной плате размером 100х160 мм. Непосредственно модуль ЦАП выполнен на односторонней печатной плате размером 100х80 мм. Вид со стороны SMD компонентов.

Топология слоя «земли» оптимизирована для наименьшего влияния возвратных токов разных узлов схемы, а для минимизации ее «изрезанности», нарушающую общность низкого импеданса, неответственные линии выполнены медными проводниками, на стороне компонентов. В цифровой части повороты токонесущих дорожек выполнены под 45 градусов, а особо ответственные высокочастотные сигнальные линии – плавные, без резких изгибов. Большинство компонентов цифровой части SMD типа, расположены в непосредственной близости к цифровым микросхемам. Внешний вид смонтированного модуля ЦАП приведен ниже.

Элементная база была выбрана по принципу «разумной минимальной достаточности». В цифровом блоке применены преимущественно компоненты предназначенные для поверхностного монтажа (SMD): керметные резисторы типоразмера 1206, керамические многослойные (X7R) конденсаторы типоразмера 0603 фирмы Hitano; конденсаторы блокировки после стабилизаторов – танталовые, типоразмера А, Samsung. Конденсаторы в цепи фильтрации ФАПЧ DIR9001 – малогабаритные полипропиленовые выводные Hitano. Индуктивности-«бусины» типоразмера 1206. Резисторы преобразователя ток-напряжения (1,5кОм) требуют особого выбора, т. к. от них зависит звуковой почерк всего устройства. Весьма желательно использовать металлопленочные или фольговые резисторы именитых фирм (Vishay, Caddock, Dale), но их высокая стоимость и доступность вызывает определенные сложности. Как компромиссный вариант были применены выводные угольно-пленочные резисторы фирмы Hitano. Тип фильтрующих конденсаторов преобразователя так же весьма критичен и влияет на итоговое субъективное звучание. Были применены керамические однослойные (NPO) SMD конденсаторы, но возможно использование качественных полипропиленовых или полистирольных емкостей. Конденсаторы на входе перед стабилизаторами – электролитические низкоимпедансные CapXon LZ (рабочее напряжение 25 В). Блокирующие конденсаторы после аналоговых стабилизаторов – электролитические низкоимпедансные Hitano EXR ( 25 В), а в непосредственной близости возле TDA1543 и выходных транзисторов – пленочные полипропиленовые. Конденсаторы на выходе буфера Nichicon Fine Gold (16 В), но возможно применение других качественных емкостей: Elna Silmic, Elna Cerafine, NichiconMuse и т. п. Фильтрующие конденсаторы первичного питателя цифровой части Hitano EXR, аналоговой – Samwha SD. Эмиттерные резисторы выходных транзисторов угольно-пленочные, мощностью 1 Вт, Hitano. Резисторы ИТ стабилизатора – МЛТ-1. Входной импульсный трансформатор FC-518LS был демонтирован с сетевой карты. Cинфазный дроссель подавления сетевых помех 1030R7 фирмы Murata. Конденсатор помехоподавляющий Х2 MKP Hitano. Трансформаторы питающие – герметичные, для монтажа на печатную плату, мощностью 7,5 VA, фирмы «ТорТранс». Напряжения вторичных обмоток 9В для цифровой и 15В для аналоговой части. Микросхема-ЦАП установлена в панельку DIP-8 цангового типа. Для отвода тепла от источников тока стабилизаторов использован теплоотвод общей площадью около 15 см², представляющий собой алюминиевую пластину толщиной 2 мм и размером 45х15 мм.

Активные компоненты, используемые в устройстве, в основном представлены фирмами International Rectifier (выпрямительные диоды Шоттки 10BQ100, транзисторы IRF610, диод BYD37J) и ST Microelectronics (транзисторы BD135, TIP132, стабилизаторы L7805, 78L33, LM317). Формирователь уровня SN75176 и цифровой приемник DIR9001 от Texas Instruments.

Возможно применение и иных типов пассивных и активных компонентов, все зависит от возможностей конструктора и его личных пристрастий. Допускается отклонение номиналов электролитических конденсаторов в сторону увеличения. Конечно, использование ширпотребных компонентов низкого качества скажется на итоговом субъективном звучании, или даже на стабильности и работоспособности всего устройства. В частности, следует крайне осторожно отнестись к замене конденсаторов фильтра ФАПЧ микросхемы-приемника DIR9001. В даташите приведена рекомендация – однослойноя керамика (NP0) или качественные пленочные конденсаторы, их габариты должны быть минимальными, а диэлектрик качественным (не лавсан).

Правильно собранное устройство требует минимальной наладки. На принципиальной схеме в скобках указаны контрольные напряжения в данных точках. На первичном этапе, не подключая активные компоненты, рекомендуется проверить напряжения на входе и выходе стабилизаторов. В процессе наладки авторского экземпляра была обнаружена странная особенность интегрального стабилизатора L7805, его выходное напряжение не соответствовало технической характеристике и имело “плавающий” характер. Замена на другой экземпляр, купленный у другого поставщика, полностью решило проблему. Параллельные стабилизаторы не желательно эксплуатировать в ненагруженном режиме, поэтому в процессе наладки их необходимо нагрузить резисторами: для микросхемы-ЦАП – 100 Ом, для аналоговой части – 150 Ом. Только после контроля выходных напряжений стабилизаторов возможен полноценный запуск всего устройства и проверка напряжений в остальных ключевых точках. В виду технологического разброса источника опорного напряжения (Vref) микросхемы TDA1543, возможно придется скорректировать начальный выходной ток, соответствующий середине шкалы преобразования и соответственно напряжение на эмиттерах выходных транзисторов. Выходной ток устанавливается подбором резистора, соединяющую 7 ножку микросхемы с “землей” в установившемся тепловом режиме (при прогреве 5-10 мин). При указанном на схеме номинале (1к) он равен 5,3 ма, а напряжение на выходе приблизительно равно Uпит/2.

ЦАП смонтирован в корпусе из белого твердого пластика с металлическими стенками-панелями, окрашенными снаружи в матовый черный цвет. На фронтальной панели находится тумблер питания, а на тыловой RCA разъемы цифрового входа, аналоговых выходов и гнездо плавкого сетевой предохранителя. Модуль первичных питателей размещен на максимальном удалении от модуля ЦАПа и соединяется с питающими клеммами последнего посредством свитых проводников. Ввод цифрового сигнала с RCA разъема на клемму платы ЦАПа выполнен коротким участком витой пары. Внешний вид собранного устройства со снятой верхней крышкой приведен ниже.

Субъективная оценка звучания ЦАПа проводилась на следующей системе. В качестве цифрового источника выступил компьютер на ОС Windows 7 (64 bit), а вывод S/PDIF потока осуществлялся посредством звуковой карты Creative Audigy 4. S/PDIF кабель – экранированная витая пара длиной около метра. Программный плеер – Album Player версии 2.108 с пресетом full memory, модуль вывода – kernel streaming. В процессе прослушивания для CDDA-записей задействовался программный ресемплер SoX, встроенный в модуль DSP данного плеера. Отмечу, что отдал предпочтение именно режиму с цифровой фильтрацией и передискретизацией до 96кГц. Hi-Res записи (24/96) прослушивались в NOS режиме, с принудительной установкой разрядности выводимого потока 16 bit в настройках плеера. К ЦАПу поочередно подключались наушники: Audio- Technica ATH-M30, SonyMDR-MA500, AKG K301 XTRA.

Вопреки самым скептическим опасениям, качество звука порадовало с первых минут прослушивания. Общий характер подачи музыкального материала выделяется плотностью и насыщенностью среднечастотного диапазона, на качественных записях прослушивание весьма эмоционально увлекательно и приятно. Разрешение данного простого ЦАПа находится на среднем уровне, но позволяет с легкостью замечать технические огрехи в записях. Построение виртуальной сцены отличается уверенной проработкой в глубину. Устройство нельзя назвать нейтральным, оно тяготеет к некоторому выделению среднечастотного диапазона. Особенно эффектно воспроизводится вокал и инструменты данной частотной области, кстати, наиболее чувствительной и информационно важной для человеческого восприятия. Из недостатков можно отметить несколько «вальяжную» подачу музыкального материала, что негативно сказывается при воспроизведении быстрых, динамичных жанров.

В процессе проработки вариантов и экспериментальной оценки влияния питания, модуль первичных питателей менялся на более простой: отсутствие входного синфазного дросселя и токоограничивающих резисторов после диодного моста, единственный трансформатор с двумя вторичными обмотками. Надо отметить, что подобное построение питающих узлов имеет большинство бюджетных промышленных аппаратов. При контрольном прослушивании была выявлена явная деградация качества звучания, субъективно выражающаяся прежде всего в уменьшении эшелонированности сцены и общей «замыленности» звукового полотна. Остается только догадываться о том, какой звук могут выдавать китайские поделки на TDA1543, независимо от количества установленных в них микросхем-преобразователей: 8, 16 … 256. Низкий инженерный уровень построения подобных устройств, вкупе с посредственной элементной базой и ужасным питанием ( применение низкокачественных ширпотребных импульсных блоков питания) просто не даст реализовать потенциал даже такого примитивного преобразователя как TDA1543.

В заключение хотелось бы сказать, что к проектированию и изготовлению своего первого в жизни цифроаналогового преобразователя необходимо отнестись со всей серьезностью и ответственностью. Это тот класс устройств, где мысли: «а спаяю я простенький ЦАПик на выходных на макетке» необходимо отбрасывать, поскольку простота обманчива. Но первый грамотно спроектированный удачный аппарат, который будет радовать своим звучанием, непременно мотивирует следовать далее по этому увлекательному пути в мире цифрового звука.

Николай Штаюра

Краматорск, 2016 г.

Похожие страницы

radio.zenway.ru

Tda1543 цап – ЦАП TDA1543 v3 – для продвинутых слушателей

ЦАП TDA1543 v3 – для продвинутых слушателей

Бюджетный ЦАП на микросхеме TDA1543 преобразователь кт602 чип хорошего звука

История создания

Выбор микросхемы DAC -а

Преобразователь ток напряжение – Резистор

Интиллигентный звук

Преобразователь на КТ602

Ссылки по теме

ЦАПы на TDA1543 — слышь, боярин, не езди до конечной ¯_(ツ)_/¯ – Цифровые источники

🚲 Стерео-ТУР: Wavelength Audio Brick USB DAC v.2 — ламповый кирпич — ЗАВЕРШЕН

Бюджетный DAC на микросхеме TDA1543 преобразователь ток напряжение кт602

История создания

Выбор микросхемы DAC -а

Преобразователь ток напряжение – Резистор

Интиллигентный звук

Преобразователь ток напряжение на КТ602

P.S. Во второй части подробно рассмотрен чиcтовой вариант DAC -а 0,1 и серийные образцы в разной комплектации.

Ссылки по теме:

🇫🇷 Здравствуйте, у вас найдется минутка поговорить о господе нашем DAC3 TDA1543? — ЗАВЕРШЕН – Стерео-ТУР

ЦАП начального уровня | журнал SalonAV

Об авторах

Немного теории

Переходим к схеме

Мультибитовый вариант схемы

NOS-ЦАП начального уровня

Больше новостей

Добавить комментарий Отменить ответ