Igors GUSEVS, Andrejs MARKITANOVS

Gavrila bija audiofils,
Gavrila radīja DAC...

Patiešām, kāpēc mēs paši neizgatavojam DAC? Vai tas vispār ir vajadzīgs? Noteikti! Ārējais pārveidotājs noderēs, pirmkārt, pirms 5 - 10 gadiem izdotu CD atskaņotāju īpašniekiem. Digitālās audio apstrādes tehnoloģija attīstās strauji, un ideja atdzīvināt vecas, bet iemīļotas ierīces skaņu, izmantojot ārēju DAC, šķiet ļoti vilinoša. Otrkārt, šāda ierīce var būt ļoti noderīga tiem, kam ir lēts modelis, kas aprīkots ar digitālo izvadi - tā ir iespēja pacelt savu skaņu jaunā līmenī.

Nav noslēpums, ka, veidojot lētu CD atskaņotāju, izstrādātājs atrodas stingros finansiālās robežās: viņam jāizvēlas pienācīgs transportlīdzeklis, maksimāli jāaprīko jaunais produkts ar katru pakalpojumu, priekšējā panelī jāparāda vairāk pogu ar daudzfunkciju indikatoru, utt., pretējā gadījumā Stingro tirgus likumu dēļ ierīce netiks pārdota. Pēc gada, kā likums, parādīsies jauns, kas dažkārt pēc skaņas nav labāks par veco (un bieži vien sliktāks), un tā tālāk bezgalīgi. Un lielākā daļa lielo uzņēmumu parasti maina visu modeļu klāsts katru pavasari...

Piešķirto līdzekļu parasti nepietiek augstas kvalitātes DAC un ķēdes analogajai daļai, un daudzi ražotāji atklāti ietaupa naudu. Tomēr šim noteikumam ir izņēmumi, ja šādi lēmumi tiek pieņemti apzināti, kā uzņēmuma tehniskās politikas elements.

Piemēram, mūsu audiofiliem labi zināmais japāņu S.E.S. savos modeļos CD2100 un CD3100 ievieto dārgu transportu ar lielu skaitu manuālo regulējumu, vienlaikus izmantojot vienkāršu DAC, kas acīmredzami neatbilst klasē mehānikai. Šīs ierīces uzņēmums pozicionē kā transportu ar vadības audio ceļu, un sākotnēji tās ir paredzētas darbam ar ārēju pārveidotāju. Ar TEAC VRDS 10 - 25 atskaņotājiem situācija ir nedaudz atšķirīga. Uzstādot augstas kvalitātes disku un dārgas TDA1547 (DAC 7) DAC mikroshēmas, inženieri nez kāpēc nolēma ietaupīt uz izejas posmiem. Viens Krievijas uzņēmums, zinot par šo modeļu īpašību, veic jaunināšanu, aizstājot ķēdes analogo daļu.

Par autoriem

Andrejs Markitanovs, Taganrogas Three V Sound Engineering Design Bureau inženieris. Izstrādā un nodod ražošanā DAC ar zīmolu Markan, kā arī regulāri piedalās Krievijas Hi-End izstādēs. Viņam patīk nestandarta risinājumi, viņš seko audio modei un vienmēr ir informēts par jaunākajiem sasniegumiem digitālo shēmu jomā. Viņš no galvas zina daudzu Crystal, Burr-Brown un Philips mikroshēmu kontaktus.

Nedaudz teorijas

Tātad, ir nolemts - mēs izveidosim DAC. Pirms sākam aplūkot diagrammu, būtu lietderīgi atšifrēt dažus vispārpieņemtus saīsinājumus:

S/PDIF (Sony/Philips digitālās saskarnes formāts)- standarts audio datu digitālai pārraidei starp ierīcēm (asinhronais interfeiss ar pašsinhronizāciju). Ir arī optiskais variants ar nosaukumu TosLink (no vārdiem Toshiba un Link). Gandrīz visi lēto CD atskaņotāju modeļi ir aprīkoti ar šo interfeisu, taču tagad tas tiek uzskatīts par novecojušu. Dārgās ierīcēs tiek izmantotas uzlabotas saskarnes, taču mēs par tām vēl nerunāsim.

DAC (DAC)- ciparu-analoga pārveidotājs.

IIS (Inter IC Signal Bus)- standarts sinhronai saskarnei starp ķēdes elementiem vienā ierīcē.

PLL (fāzes bloķēta cilpa)- fāzes bloķēšanas cilpas sistēma.

Uzsvars- priekšuzsvars.

Pašlaik CD audio formātam ir divas pilnīgi atšķirīgas digitālās analogās konvertēšanas metodes: viena bita un vairāku bitu. Neiedziļinoties sīkāk par katru no tiem, mēs atzīmējam, ka lielākā daļa dārgo DAC modeļu izmanto vairāku bitu konvertēšanu. Kāpēc dārgi? Lai pienācīgi īstenotu šo iespēju, ir nepieciešams kvalitatīvs daudzkanālu barošanas avots, sarežģīta izejas filtru iestatīšanas procedūra, dažos modeļos tas tiek darīts manuāli, un attīstītajās valstīs kvalificēta speciālista darbs nevar būt lēts. .

Tomēr viena bita pārveidotājiem ir arī daudz fanu, jo tiem ir unikāls skaņas piegādes raksturs, kura dažas funkcijas ir grūti sasniegt, izmantojot esošo vairāku bitu tehnoloģiju. Tie ietver viena bita DAC augstāku linearitāti zemā signāla līmenī un tādējādi labāku mikrodinamiku un skaidru, detalizētu skaņu. Savukārt daudzbitu DAC piekritēju arguments ir spēcīgāka emocionālā ietekme uz klausītāju, skaņas mērogs un atklātība, ko lieliski atveido t.s. “drive” un “ches”, ko īpaši novērtē roka cienītāji.

Teorētiski viena bita DAC ir nepieciešams ļoti liels takts ātrums, lai tie darbotos nevainojami. Mūsu gadījumā, t.i. 16 biti un 44,1 kHz, tam vajadzētu būt aptuveni 2,9 GHz, kas no tehniskā viedokļa ir pilnīgi nepieņemama vērtība. Ar matemātisku triku un dažādu pārrēķinu palīdzību to var samazināt līdz pieņemamām vērtībām dažu desmitu megahercu robežās. Acīmredzot tas izskaidro dažas viena bitu DAC skaņas funkcijas. Tātad, kurš no tiem ir labāks? Mēs aprakstīsim abas iespējas un izlemsim, kuru izvēlēties.

Galvenais, kas mūs vadīja, izstrādājot shēmu, bija tās ārkārtējā vienkāršība, kas ļauj pat audiofilam, kurš nav pieredzējis digitālajās tehnoloģijās, saprast ideju un īstenot to konkrētā dizainā. Tomēr aprakstītais DAC spēj ievērojami uzlabot budžeta ierīces skaņu, kas aprīkota ar koaksiālo digitālo izeju. Ja tavam spēlētājam tāda nav, tad nebūs grūti to organizēt pašam. Lai to izdarītu, vairumā gadījumu pietiek ar RCA savienotāja uzstādīšanu aizmugurējā sienā un tā signāla daivas pielodēšanu attiecīgajā plates vietā. Parasti mātesplates pamatversija tiek izgatavota vairākiem modeļiem vienlaikus, tikai tā tiek “iepakota” dažādos veidos, un uz tās ir jābūt vietai digitālās izejas ligzdas lodēšanai. Ja tas tā nav, jums būs jāmeklē ierīces shēma - autorizētos servisa centros, radio tirgos vai internetā. Nākotnē šis izkārtojums var kalpot kā objekts, lai to vēl vairāk uzlabotu, un beidzot ļaus mums panākt "maigu miglainību pār tīru attēlu".

Gandrīz visas šāda veida ierīces ir veidotas uz līdzīga elementa bāzes, elementu izvēle izstrādātājam nav tik plaša. Starp Krievijā pieejamajām mikroshēmām nosauksim Burr-Brown, Crystal Semiconductors, Analog Devices, Philips mikroshēmas. No S/PDIF signāla uztvērējiem CS8412, CS8414, CS8420 no Crystal Semiconductors, DIR1700 no Burr-Brown, AD1892 no Analog Devices tagad ir vairāk vai mazāk pieejami par saprātīgām cenām. Pašu DAC izvēle ir nedaudz plašāka, taču mūsu gadījumā optimāli šķiet izmantot CS4328, CS4329, CS4390 ar delta-sigma pārveidi, tie visvairāk atbilst kvalitātes/cenas kritērijam. Burr-Brown PCM63 daudzbitu mikroshēmām par 96 $, kas ir plaši izplatītas augstākās klases vai modernākās PCM1702 mikroshēmās, arī ir nepieciešami noteikta veida digitālie filtri, kas arī ir dārgi.

Tātad, mēs izvēlamies Crystal Semiconductors produktus, un mikroshēmu dokumentāciju ar detalizētu aprakstu, kontaktu un stāvokļa tabulām var lejupielādēt no vietnes www.crystal.com.

Pārveidotāju daļas
Pretestība
R1	220	1/4 w
R2	75	1/4 w
R3	2k	1/4 w
R4 - R7	1k	1/4 w
R8, R9	470 tūkst	1/4w ogleklis
Kondensatori
C1	1,0 µF	keramika
C2, C4, C8, C9	1000 µF x 6,3 V	oksīds
C3, C5, C7, C120	1 µF	keramika
C6	0,047 µF	keramika
C10, C11	1,0 µF	K40-U9 (papīrs)
Pusvadītāji
VD1	AL309	sarkana gaismas diode
VT1	KT3102A	npn tranzistors
U1	CS8412	digitālā signāla uztvērējs
U2	74HC86	TTL buferis
U3	CS4390	DAC

Pāriesim pie diagrammas

Tātad paliek jautājums: kuru shēmu izvēlēties? Kā jau minēts, tam jābūt nesarežģītam, atkārtojamam un ar pietiekamu skaņas kvalitātes potenciālu. Šķiet, ka obligāti ir jābūt arī absolūtam fāzes slēdzim, kas ļaus labāk koordinēt DAC ar pārējo audio ceļu. Mūsuprāt, šis ir optimālais variants: digitālais uztvērējs CS8412 un viena bita DAC CS4390, kas maksā apmēram 7 USD par lietu (labāk ir mēģināt atrast DIP opciju, tas ievērojami atvieglos uzstādīšanu). Šis DAC tiek izmantots labi zināmajā Meridian 508.24 atskaņotāja modelī, un Crystal to joprojām uzskata par labāko. Daudzbitu versijā tiek izmantota Philips TDA1543 mikroshēma. Viena bita pārveidotāja shēma izskatās šādi:

Rezistori R1-R7 ir maza izmēra, jebkura veida, bet R8 un R9 labāk ņemt BC sērijas vai importētās oglekļa. Elektrolītiskie kondensatori C2, C4, C8, C9 ir jābūt nominālam vismaz 1000 μF ar darba spriegumu 6,3 - 10 V. Kondensatori C1, C3, C5, C6, C7 ir keramikas. C10, C11 vēlams izmantot K40-U9 vai MBGCH (papīrs eļļā), bet der arī plēves K77, K71, K73 (uzskaitītas dilstošā prioritātes secībā). Transformators T1 ir paredzēts digitālajam audio, tā iegūšana nav problēma. Varat mēģināt izmantot transformatoru no bojātas datora tīkla kartes. Diagrammā nav parādīts U2 mikroshēmas strāvas pieslēgums, mīnus tiek piegādāts 7. posmam, bet plus 14.

Lai maksimāli palielinātu ķēdes skaņas potenciālu, ieteicams ievērot šādus uzstādīšanas noteikumus. Labāk ir veikt visus savienojumus ar kopējo vadu (apzīmēts ar GND ikonu) vienā punktā, piemēram, U2 mikroshēmas 7. tapā. Vislielākā uzmanība jāpievērš digitālā signāla ievades mezglam, kurā ietilpst ievades ligzda, elementi C1, T1, R2 un U1 mikroshēmas tapas 9,10.

Nepieciešams izmantot pēc iespējas īsākos komponentu savienojumus un vadus. Tas pats attiecas uz mezglu, kas sastāv no elementiem R5, C6 un U1 mikroshēmas tapām 20, 21. Elektrolītiskie kondensatori ar atbilstošiem keramikas šuntiem jāuzstāda tiešā tuvumā mikroshēmu barošanas tapām un jāsavieno ar tiem ar minimāla garuma vadītājiem. Diagrammā nav parādīts cits elektrolīts un keramiskais kondensators, kas ir tieši savienoti ar U2 mikroshēmas barošanas tapām 7 un 14. Ir arī nepieciešams savienot U2 mikroshēmas tapas 1, 2, 4, 5, 7, 9, 10.

Pēc pieredzes iegūšanas varēsiet pēc auss izvēlēties elektrolītisko un keramisko kondensatoru izmēru un veidu, kas atrodas strāvas ķēdēs katrā konkrētajā zonā.

Tagad daži vārdi par pašas ķēdes darbību. LED D1 kalpo, lai norādītu, ka digitālais uztvērējs U1 ir uztvēris signālu no transportēšanas un lasīšanas kļūdu klātbūtni. Normālas atskaņošanas laikā tam nevajadzētu iedegties. S1 tapas pārslēdz izejas signāla absolūto fāzi, līdzīgi kā mainās skaļruņu kabeļu polaritāte. Mainot fāzi, jūs varēsiet pamanīt, kā tas ietekmē visa ceļa skaņu. DAC ir arī de-uzsvaru korekcijas ķēde (kontakts 2/U3), un, lai gan nav izdots daudz disku ar priekšuzsvaru, šāda funkcija var būt noderīga.

Tagad par izvades shēmām. DAC mikroshēmas tieša savienošana ar izeju ir iespējama tikai caur savienojuma kondensatoriem, jo ​​CS4390 mikroshēmā jau ir iebūvēts analogais filtrs un pat izejas buferis. CS4329 un CS4327 mikroshēmas tika veidotas pēc līdzīga principa, arī CS4328 DAC bija laba analogā daļa. Ja jūs zināt, kā izveidot augstas kvalitātes zemas caurlaidības filtrus un saskaņošanas posmus, jums vajadzētu izmēģināt spēkus izcilajā CS4303 mikroshēmā, kurai ir izeja digitālais signāls un ļauj uzbūvēt izcili skanīgu ierīci, ja, piemēram, pieslēdz tai caurules buferi ar kenotrona jaudu.

Bet atgriezīsimies pie mūsu CS4390. Viena bita DAC konstruēšanas princips paredz ievērojama amplitūdas impulsa trokšņa klātbūtni iekšējās strāvas ķēdēs. Lai samazinātu to ietekmi uz izejas signālu, šādu DAC izvade gandrīz vienmēr tiek veikta, izmantojot diferenciālo ķēdi. Šajā gadījumā mūs neinteresē rekordlielas signāla-trokšņa vērtības, tāpēc katram kanālam izmantojam tikai vienu izeju, kas ļauj izvairīties no papildu analogo posmu izmantošanas, kas var negatīvi ietekmēt skaņu. Signāla amplitūda izejas ligzdās ir diezgan pietiekama normālai darbībai, un iebūvētais buferis labi tiek galā ar tādām slodzēm kā starpsavienojuma kabelis un pastiprinātāja ieejas pretestība.

Tagad parunāsim par mūsu ierīces barošanu. Skaņa ir tikai modulēts barošanas avots un nekas vairāk. Kāds ir ēdiens, tāda ir skaņa. Mēs centīsimies pievērst īpašu uzmanību šim jautājumam. Mūsu ierīces jaudas stabilizatora sākotnējā versija ir parādīta 2. attēlā

Šīs shēmas priekšrocības ir tās vienkāršība un skaidrība. Izmantojot kopēju taisngriezi, ķēdes digitālajām un analogajām daļām tiek izmantoti dažādi stabilizatori - tas ir obligāti. Tie ir izolēti viens no otra pie ieejas ar filtru, kas sastāv no C1, L1, C2, C3. Piecu voltu 7805 stabilizatoru vietā labāk ir uzstādīt regulējamus LM317 ar atbilstošiem pretestības sadalītājiem vadības izejas ķēdē. Pretestības vērtību aprēķinus var atrast jebkurā lineāro mikroshēmu atsauces grāmatā. LM317 salīdzinājumā ar 7805 ir plašāks frekvenču diapazons (neaizmirstiet, ka ne tikai D.C., bet arī platjoslas digitālais signāls), mazāks iekšējais troksnis un klusāka reakcija uz impulsu slodzi. Fakts ir tāds, ka tad, kad parādās impulsa troksnis (un to barošanas avots ir redzams un neredzams!), stabilizācijas ķēde, kas pārklāta ar dziļu negatīvu atgriezenisko saiti (nepieciešams iegūt augstu stabilizācijas koeficientu un zemu izejas pretestību), cenšas kompensēt to. Kā paredzēts shēmām ar OOS, notiek slāpēts svārstību process, uz kura tiek uzklāti jaunizveidotie traucējumi, kā rezultātā izejas spriegums pastāvīgi lec uz augšu un uz leju. No tā izriet, ka digitālo ķēžu darbināšanai ir ieteicams izmantot stabilizatorus, kuru pamatā ir diskrēti elementi, kas nesatur OS. Protams, šajā gadījumā avota izejas pretestība būs daudz lielāka, tāpēc visa atbildība par impulsa trokšņa apkarošanu tiek pārcelta uz šunta kondensatoriem, kas labi tiek galā ar šo uzdevumu, un tas labvēlīgi ietekmē skaņu. Turklāt noteikti ir jāizmanto atsevišķs stabilizators katrai digitālo mikroshēmu barošanas tapai kopā ar jaudas atsaistes elementiem (līdzīgi kā L1, C2, C3 2. attēlā).

Tas tiek darīts Markan DAC, un filtrs ar papildu digitālo trokšņu slāpēšanu un taisngriezis darbojas no atsevišķa tīkla transformatora tinuma, un ķēdes digitālo un analogo daļu papildu atvienošanai tiek izmantoti pat dažādi transformatori. Tas pats tiek darīts, lai vēl vairāk uzlabotu mūsu DAC, lai gan iesācējiem varat izmantot shēmu 2. attēlā, tā nodrošinās sākotnējo skaņas kvalitātes līmeni. Taisngriežā labāk izmantot ātras Schottky diodes.

Ķēdes daudzbitu versija

Parasti daudzbitu DAC darbībai ir nepieciešami vairāki dažādas polaritātes sprieguma avoti un ievērojams skaits papildu diskrētu elementu. No plašā mikroshēmu klāsta mēs izvēlēsimies Philips TDA1543. Šī DAC ir lieliskās TDA 1541 mikroshēmas “budžeta” versija, tā maksā santīmu un ir pieejama mazumtirdzniecībai mūsu valstī.

TDA 1541 mikroshēma tika izmantota Arcam Alpha 5 CD atskaņotājā, kas savulaik ieguva daudzas balvas, lai gan tas arī tika daudz kritizēts - pirmsūdens DAC, spēcīgi traucējumi, bet kāda skaņa! Šo mikroshēmu joprojām izmanto arī Naim atskaņotājos. TDA1543 ir lieliski piemērots mūsu mērķiem, jo... tam nepieciešams tikai viens +5V barošanas avots un nav nepieciešamas papildus detaļas. Mēs atlodējam CS4390 no digitālā uztvērēja un pievienojam TDA 1543 tā vietā saskaņā ar shēmu 1. 3.

Šeit ir nepieciešami daži papildu precizējumi. Visiem daudzbitu DAC ir strāvas izvade, un ir vairāki ķēžu risinājumi, lai pārveidotu signālu par spriegumu. Visizplatītākais ir darbības pastiprinātājs, kas savienots ar invertējošu ieeju DAC izejā. Strāvas-sprieguma pārveidošanu veic OS, kas to aptver. Teorētiski tas darbojas lieliski, un šī pieeja tiek uzskatīta par klasisku – to var atrast ieteiktajās opcijās jebkura daudzbitu DAC ieslēgšanai. Bet, ja runājam par skaņu, tad viss nav tik vienkārši. Lai ieviestu šo metodi praksē, jums ir nepieciešami ļoti augstas kvalitātes darbības pastiprinātāji ar labiem ātruma parametriem, piemēram, AD811 vai AD817, kas maksā vairāk nekā 5 USD gabalā. Tāpēc budžeta dizainā viņi bieži rīkojas citādi: viņi vienkārši savieno parasto rezistoru ar DAC izeju, un strāva, kas iet caur to, radīs sprieguma kritumu, t.i. pilns signāls. Šī sprieguma lielums būs tieši proporcionāls rezistora lielumam un caur to plūstošajai strāvai. Neskatoties uz šīs metodes šķietamo vienkāršību un eleganci, dārgu iekārtu ražotāji to vēl nav plaši izmantojuši, jo ir arī daudzas nepilnības. Galvenā problēma ir tā, ka DAC strāvas izeja nenodrošina sprieguma klātbūtni un parasti tiek aizsargāta ar diodēm, kas savienotas savstarpēji un rada ievērojamus traucējumus rezistorā saņemtajā signālā. Starp slaveni ražotāji Tiem, kas nolēmuši izmantot šo metodi, jāizceļ uzņēmums Kondo, kas savā M-100DAC izmanto rezistoru, kas uztīts ar sudraba stiepli. Acīmredzot tam ir ļoti maza pretestība, un arī izejas signāla amplitūda ir ļoti maza. Lai iegūtu standarta amplitūdu, tiek izmantoti vairāki cauruļu pastiprināšanas posmi. Vēl viens labi pazīstams uzņēmums ar netradicionālu pieeju strāvas sprieguma pārveides jautājumam ir Audio Note. Savos DAC šajos nolūkos tas izmanto transformatoru, kurā strāva, kas iet caur primāro tinumu, izraisa magnētisko plūsmu, kā rezultātā sekundārajā tinumā parādās signāla spriegums. Tas pats princips tiek īstenots dažos Markan sērijas DAC.

Bet atgriezīsimies pie TDA 1543. Šķiet, ka šīs mikroshēmas izstrādātāji nez kāpēc nav uzstādījuši aizsargdiodes pie izejas. Tas paver iespēju izmantot rezistoru strāvas-sprieguma pārveidotāju. Pretestības R2 un R4 attēlā. 3 ir tikai šim nolūkam. Norādītajos nominālos izejas signāla amplitūda ir aptuveni 1 V, kas ir pietiekami, lai tieši savienotu DAC ar jaudas pastiprinātāju. Jāpiebilst, ka mūsu ķēdes kravnesība nav īpaši liela un nelabvēlīgos apstākļos (starpsavienojuma kabeļa liela kapacitāte, jaudas pastiprinātāja zema ieejas pretestība utt.) skaņa var būt nedaudz saspiesta dinamikā un “izsmērēta” ”. Šajā gadījumā palīdzēs izejas buferis, kura shēmu un dizainu varat izvēlēties no daudzām esošajām opcijām. Var gadīties, ka dažās ražotajās TDA 1543 mikroshēmas versijās joprojām ir uzstādītas aizsargdiodes (lai gan specifikācijās šādas informācijas nav, un mēs arī nesaskārāmies ar konkrētām kopijām). Šajā gadījumā no tā būs iespējams noņemt signālu ar amplitūdu, kas nepārsniedz 0,2 V, un jums būs jāizmanto izejas pastiprinātājs. Lai to izdarītu, ir jāsamazina rezistoru R2 un R4 vērtība 5 reizes. Kondensatori C2 un C4 attēlā. 3 veido pirmās kārtas filtru, kas novērš augstfrekvences traucējumus no analogā signāla un veido vēlamo frekvences reakciju diapazona augšējā daļā.

Daudzos DAC projektos tiek izmantoti digitālie filtri, kas ievērojami vienkāršo izstrādātāja uzdevumu, izstrādājot analogo daļu, taču tajā pašā laikā digitālais filtrs uzņemas lielāko daļu atbildības par ierīces galīgo skaņu. Nesen no tiem ir sācis atteikties, jo kompetents analogais filtrs efektīvi nomāc augstfrekvences troksni un tam nav tik kaitīgas ietekmes uz muzikalitāti. Tieši tas tiek darīts Markan DAC, kas izmanto parasto trešās kārtas filtru ar lineāro fāzes raksturlielums, izgatavots uz LC elementiem. Mūsu diagrammā attēlā. 3, vienkāršības labad tiek izmantots pirmās kārtas analogais filtrs, kas vairumā gadījumu ir pilnīgi pietiekams, it īpaši, ja izmantojat cauruļu pastiprinātājs jauda, ​​un pat bez atgriezeniskās saites. Ja jums ir tranzistoru aprīkojums, tad pilnīgi iespējams, ka jums būs jāpalielina filtra secība (tomēr nepārspīlējiet, pārāk vēsa ķēde noteikti pasliktinās skaņu). Atbilstošās diagrammas un aprēķinu formulas atradīsit jebkurā pienācīgā radioamatieru uzziņu grāmatā.

Lūdzu, ņemiet vērā, ka rezistori R2, R4 un kondensatori C2, C4 atrodas tieši tajā vietā, kur rodas analogā skaņa. High End sākas no šejienes un, kā saka, "tālāk visur". Šo elementu (īpaši rezistoru) kvalitāte lielā mērā būs atkarīga no visas ierīces skaņas. Rezistori jāuzstāda oglekļa BC, ULI vai boron-carbon BLP (pēc to atlases pēc vienas un tās pašas pretestības, izmantojot ommetru), apsveicama ir arī importētās eksotikas izmantošana. Ir pieņemami jebkura veida kondensatori, kas uzskaitīti iepriekš. Visiem savienojumiem jābūt ar minimālu garumu. Protams, ir nepieciešami arī augstas kvalitātes izvades savienotāji.

Ko mēs saņēmām?

Es mēdzu slikti dziedāt pantiņus,
svilpa, kliedza un meloja...

(J.C. Jerome, "Trīs laivā"
neskaitot suni")

Nebūšu slinks atgādināt, ka pirms ierīces ieslēgšanas pirmo reizi rūpīgi jāpārbauda visa instalācija. Šādā gadījumā pastiprinātāja skaļuma regulatoram jābūt iestatītam uz minimālo pozīciju un pakāpeniski jāpalielina skaļums, ja izejā nav traucējumu, svilpošanas vai fona trokšņa. Esiet uzmanīgi un uzmanīgi!

Kopumā viena bita DAC ir raksturīga ļoti maiga, patīkama skaņa ar smalku detaļu pārpilnību. Šķiet, ka viņi visu savu skanējuma potenciālu met palīgā solistam, nospiežot citus muzikālā darba dalībniekus kaut kur otrajā plānā. Lielie orķestri mūziķu sastāvā ir nedaudz “samazināti”, cieš to skanējuma spēks un mērogs. Multibitu DAC pievērš vienlīdzīgu uzmanību visiem muzikālās darbības dalībniekiem, nevienu neatsvešinot un neizceļot. Dinamiskais diapazons ir plašāks, skaņa ir vienmērīgāka, bet tajā pašā laikā nedaudz attālināta.

Piemēram, atskaņojot labi zināmo dziesmu “I Put A Spell on You” Creedence Clearwater Revival izpildījumā caur daudzbitu DAC, tās enerģija tiek nodota lieliski, emociju spēcīgā plūsma ir vienkārši hipnotizējoša, tās veidotāju nodoms. kļūst skaidrs, mēs asi jūtam to, ko viņi mums gribēja pateikt. Sīkas detaļas ir nedaudz izplūdušas, taču, ņemot vērā iepriekš aprakstītās šādas skaņas piegādes dominējošās īpašības, tas nešķiet nopietns trūkums. Atskaņojot vienu un to pašu dziesmu caur viena bita DAC, attēls ir nedaudz atšķirīgs: skaņa nav tik liela, skatuve ir nedaudz pārvietota atpakaļ, bet skaņas veidošanas detaļas un nelieli pieskārieni ir skaidri dzirdami. Labi tiek nodots brīdis, kad mūziķis ģitāru pietuvina pastiprinātājam, panākot vieglu pastiprinātāja pašuzbudinājumu. Bet, klausoties Elvisu Presliju, viss viņa balss bagātības atklājas lieliski. Skaidri pamanāms, kā tas mainījās līdz ar gadiem, arī emocionālā ietekme uz klausītāju ir spēcīga, un pavadījums, nedaudz nobīdīts otrajā plānā, organiski iekļaujas kopējā ainā.

Tātad DAC veida izvēle ir jūsu ziņā vājās puses, patiesība, protams, ir kaut kur pa vidu. Neskatoties uz vienkāršību, aprakstīto ķēžu skaņas potenciāls ir diezgan augsts, un, radoši ievērojot dotos ieteikumus, gala rezultātam nevajadzētu jūs pievilt. Vēlam veiksmi!

Jautājumi no ķēdes izstrādātāja

Mūsu biznesā galvenais ir pareizi sākt! Man nav jāuztraucas par produktu līnijas izveidi no lētām patēriņa precēm līdz ļoti augstas klases precēm. par pamatu tika ņemts “mistiskais DAC”, kā to sauc internetā. No mazas mikroshēmas lielu noslēpumu netaisīšu, bet iesākumam tomēr saglabāsim intrigu.

Izveidojiet labu DAC Plānoju savu mīļoto jau kopš pagājušā gadsimta, bet kaut kā nesanāca un pārņēma prioritārāki uzdevumi. Un šeit, man par prieku, parādījās klients, no vienas puses, kas spēj novērtēt labu skaņu, no otras puses, kas gatavs samierināties ar zināmu “pašdarināto” līmeni gatavajā ierīcē. Protams, es darīšu visu iespējamo, lai mani klienti būtu apmierināti ar savu izvēli. Mani “pirmsražošanas” produkti zaudē salīdzinājumā ar populāru zīmolu sērijveida ierīcēm:

1. daļa montāžas tiek veikta ar zirnekļu tīkliem uz kurmju žurkām, nevis uz drukāšanas, kas pozitīvi ietekmē skaņas kvalitāti, bet diemžēl nebūs pieejams ražošanas paraugos;
2. Es neskopojos ar tādiem sīkumiem kā pārsprieguma aizsargs vai šunta kondensatori, kurus, starp citu, ne reizi vien ir pieķērušas atzītas iestādes;
3. Mans “zīmols” šaurās aprindās vēl nav īpaši plaši pazīstams :)

Sāksim, pievērsiet uzmanību...

Kur sākt? Pareizi, vislabāk ir sākt ar gatavu ierīci, pat vienkāršu, bet satur galvenās sastāvdaļas. Ķīnā ASV $ 50 Es iegādājos kopumā labu komplektu DAC pašmontāžai. Kā jau teicu, ķīniešu ekonomikas ģēnijs neizceļas ar īpašiem tehniskiem dotumiem, tāpēc viss tajā komplektā bija minimums, tieši pēc datu lapām, izņemot to, ka komplekta veidotāji uzbūvēja ēdienu, kā viņiem likās , ļoti kvalitatīvi: tie ielīmēja "KRENOK" ar vītnēm, bet komplektos bija ļoti piemēroti R-kodolu transformatori.

Šajā posmā uzdevums nebija kaut kā īpaši vadīt digitālo uztvērēju vai DAC, tāpēc man tīri labi derēja vadu minimālistiskā S/PDIF->I2S->DAC ķēde.

Es apzināti nemēģināju atrast DAC ar USB ieeju. Iemesls ir vienkāršs: dators rada lielu troksni un nav vēlēšanās visu šo atkritumu ielaist audio ierīcē. Protams, ir metodes, bet es joprojām neesmu saskāries ar vienu DAC ar pareizu USB ieejas atsaisti (ierīces 1K zaļai un lielākai, kā arī produkti no krievu “kreisās” audio neskaitās) .

Es uzskatu par nepieciešamu atzīmēt, ka, neskatoties uz visām manām ķibelēm par shēmas dizainu utt., iespiedshēmas plates kvalitāte ir vienkārši lieliska!

Pārņemt situācijas kontroli savās rokās

DAC dokumentācijā vienā vietā ir rakstīts, ka analogā jaudas kāja ir jāapiet ar 10 μF elektrolītu un 0,1 μF keramiku. Diagrammā 18. posms ir apiets tieši šādi.

Nedaudz tālāk tajā pašā dokumentā ir teikts, ka ir ieteicams apiet 17. tapas ievadi ar 10 μF elektrolītu un 0,1 μF keramiku. Izstrādātājs rīkojās pilnībā, apzinīgs biedrs, vienkārši lieliski!

Citā vietā dokumentācijā teikts, ka 17 kāja Var palaidiet to tieši uz analogo jaudu. Tas ir tas, ko mēs redzam diagrammā :)

Smieklīgi ir tas, ka ne tikai shēmā, bet arī uz iespiedshēmas plates viss ir izkārtots šādi: ar diviem elektrolītiem un diviem 0,1 μF kondensatoriem, ar īsu tieši starp mikroshēmas 17. un 18. kāju ( ceļš uz kondensatoriem no 17. kājas iet zem mikroshēmas korpusa) :

Viss nāca tik netīrs no rūpnīcas. Kā es to mazgāju, tas ir cits stāsts :)

Īpaši zinātkārajiem: mikroshēmas korpusa kāju solis ir 0,65 mm.

Reiz vietnē VKontakte es uzgāju lielisku attēlu no sava drauga Vadiča-Borisiča: " pretestība ir veltīga". Lūk, tas mani iedvesmoja, šeit tas ir tikpat bezjēdzīgi kā dublētie šunta kondensatori iepriekš redzamajā diagrammā, es speciāli jums pārzīmēju "shēmu":

Man vajadzēja kontrolēt to, kas notiek 17. kājā. Man vajadzēja viņu sagriezt dzīvam. Labi, ka viņi vēl nav ielikuši džemperi zem mikroshēmas - izredzes atlodēt vienu SSOP korpusa kāju kaut kā nav iepriecinošas.

Viduvējības iet pāri robežai

Kurš digitālais-analogais pārveidotājs ir pilnīgs bez darbības pastiprinātājiem?

Pareizi, tikai augstas kvalitātes DAC. Tāpēc es vienkārši nepielodēju pieticīgo filtru NE5532. Varbūt bija tā vērts, lai būtu ko klausīties salīdzinājumam un pārliecināties, cik nepārliecinoši spēlē dziļās cilpas atbalstītie op-amps... Bet man jau ir cienījama ražotāja CD atskaņotājs, kurš ļoti cītīgi atskaņo ļoti viduvēju op-amps, lai gan paslēpti aiz skanīgā nosaukuma HDAM un pielodēti mazos ekrānos. Un ir daudz citu līdzīgu “paraugu”.

Mācieties, mācieties un... domājiet!

Varbūt uz visiem, bez izņēmuma, DAC no “debesu impērijas” ražotājiem es redzu tās pašas lokomotīves no “KRENOK” (foto labajā pusē nav mans, noķerts internetā). Izvēršot seriālos sprieguma stabilizatorus, izstrādātāji acīmredzami cenšas panākt labāku barošanas avota izolāciju un samazināt traucējumu iekļūšanu no digitālās daļas uz analogo daļu. Diemžēl masām ķēdes dizainā trūkst tā, ko es saucu par “pašreizējo domāšanu”. Patiesībā viss ir vienkārši un... mazliet skumji.

Paskatieties uz kādu LM317 no izejas puses. Jūs, iespējams, atradīsit 10 µF elektrolītu un dažus citus mazus konteinerus. Tagad novērtēsim laika konstanti šajā shēmā: vienkārši apskatiet datu lapu un pārliecinieties, ka "kloķa" izejas pretestība ir ļoti maza, ko vēlējās integrētā stabilizatora izstrādātāji. Ja godīgi, man tagad ir slinkums skaitīt, bet traucējumi frekvencēs, piemēram, no 100 kHz un zem ruļļa “redz” tieši tā izejā, tas ir, vadības elektrodā un, kā tas bija paredzēts, pārraida šos signālus. pulsācijas “augšup straumi pēc komandas”, cītīgi cenšoties uzturēt spriegumu izejot.

Strāvas svārstības sasniedz augstāka sprieguma stabilizatora izeju. Ievērojot to pašu loģiku, diezgan augstfrekvences strāvas izmaiņas joprojām gandrīz netraucēti plūst visā stabilizatoru ķēdē. Un viņi svilpo un trokšņo visiem apkārtējiem.

Es redzu, ka vienīgais racionālais labums divu lineāro stabilizatoru lietošanā pēc kārtas ir tas, ka mazie precīzijas stabilizatori parasti nepieļauj lielus ieejas spriegumus, un komplekti DAC pašmontāžai bieži nonāk lodēšanas iekārtu rokās, kas bieži vien to nedara. pat jāmeklē dokumenti par izmantotajām sastāvdaļām un komplektiem joprojām vajadzētu darboties...

Pietiekami augstas frekvences traucējumu izplatību var viegli novērst, pievienojot ķēdei... parastos rezistorus. Vienkārši RC filtri pa ieeju Lineārie stabilizatori nodrošinās lielisku RF pulsāciju atsaisti abos virzienos, strauji samazinot "attālumu" ķēdē, kur sasniedz pārsprieguma strāvas (ieskaitot "zemes" vadu!)

Tātad barošanas avotā ir notikušas lielas izmaiņas. Diemžēl neiztika arī bez pāris izgrieztām sliedēm un piekaramās instalācijas.

Dažreiz mazs rezistors ir daudz efektīvāks nekā liels kondensators:

Mēs cienām savu senču mantojumu

Stulba tilta vietā taisngriežā ieliekam superātrās diodes, kas ievērojami samazina pašreizējos “triecienus”, kad diodes tiek izslēgtas. Šis paņēmiens ir diezgan populārs un diezgan nozīmīgs, tāpēc mēs to arī izmantosim:

Starp citu, tieši izpratnes trūkums par to, kā atsaistīt lineāros stabilizatorus pie HF, liek rūpīgajiem izstrādātājiem sākt uzstādīt atsevišķu transformatoru katram ķēdes blokam. Vēl viens ļoti populārs, bet arī dārgs risinājums sērijveida stabilizatoru problēmai: strāvas avotu un paralēlu stabilizatoru kombināciju izmantošana. Šajā gadījumā ar atsaisti viss ir kārtībā, bet jauda ir jāizkliedē ar ievērojamu rezervi.

Neprasīsim pārāk daudz no "vaļa"

Lai aprakstītu virkni eksperimentu ar dažādiem stabilizatoriem, ir nepieciešams atsevišķs raksts. Šeit es tikai atzīmēšu, ka Vidējās Karalistes izstrādātājiem par godu viņu izvēlētais LDO stabilizators lm1117 var labākais variants no komerciāli ražotiem un salīdzinoši pieejamiem integrētiem stabilizatoriem. Visādi 78XU, LM317 un citi tamlīdzīgi vienkārši atpūšas nesaskaņoti augstās izejas pretestības dēļ (mērot 100 KHz). Diemžēl precizitāte LP2951 iekļuva tajā pašā grozā. TL431 darbojas nedaudz labāk šunta stabilizatora ķēdē, taču tam ir savs stāsts: TL431 var būt ļoti atšķirīgs atkarībā no tā, kurš tos ir izveidojis. 1117 uzvaras ar zemes nogruvumu. Diemžēl tas izrādās arī trokšņainākais stabilizators. Dārd un čīkst, gan ar slodzi, gan bez.

Man pašam bija jāsaliek stabilizators, izmantojot atsevišķas sastāvdaļas. Tikai no diviem pieticīgiem tranzistoriem, sekojot HotFET ideoloģijai, mums izdevās “izspiest” visu, kas integrētajā dizainā prasa desmitiem tranzistoru un joprojām pietrūkst. Protams, lai nodrošinātu “saldā pāra” darbu, bija nepieciešami vēl vairāki aktīvāki komponenti... bet tas jau ir pavisam cits stāsts.

Interesants makro fotografēšanas rezultāts: ar neapbruņotu aci nepamanīju, ka tāfele nav pilnībā nomazgāta no plūsmas.

Polimēri valda riestā

Jaunākā modifikācija, kuras mērķis bija panākt visprecīzāko skaņas pārraidi, bija barošanas avota “izlīdzināšana”.

Kritiskās vietās parastie (kaut arī labi ChemiCon) alumīnija elektrolīti no komplekta tika aizstāti ar cietvielu alumīnija Sanyo OS-CON. Tā kā paralēli savācu divus identiskus komplektus, bija iespēja noorganizēt “A/B” testēšanu. Atšķirība ir tikko dzirdama, bet tā ir! Bez signāla ar parastajiem elektrolītiem ar (ļoti) lielu pastiprinājumu austiņās bija noteikta "trokšņu telpa". Polimēru elektrolīti mūs ieved absolūtā.

Sanyo OS-CON - violetas mucas bez iecirtuma uz vāka.

Ja negribi domāt ar galvu, strādā ar rokām

Gandrīz visās platēs un DAC komplektos, kuros izmanto digitālo uztvērēju CS8416, ķīnieši ievietoja pārslēgšanas slēdzi, lai lietotājs varētu izvēlēties starp optisko un vara S/PDIF ieeju (foto labajā pusē ir tipisks internetā noķerts piemērs). Tātad: tur nav nepieciešams slēdzis, uztvērēja mikroshēma var viegli noklausīties divas ievades bez jebkādas ārējas palīdzības, vai tas būtu rupjš pārslēgšanas slēdzis vai viedais mikrokontrolleris.

Es dalos ar jums triku, ko pamanīju pašu Cristal Semiconductor demonstrācijas panelī. Pietiek pieslēgt, piemēram, vara S/PDIF pie RXN, bet optiskā TOSLINK uztvērēja izvadi pie RXP0.

Es ceru, ka nav nepieciešams paskaidrot, kā tas darbojas? 😉

Pat atsauces dizainā uzņēmumi saskrūvēja un aizmirsa šunta kondensatoru TORX barošanas blokā 🙁

Ekonomika vai analfabētisms?

Var būt ļoti noderīgi izlasīt ražotāju dokumentāciju, īpaši tos, kas veido tieši tādas mikroshēmas, par kurām audiofili pēc tam zvēr. Es atklāju pašu slepenāko noslēpumu: atsauces projektēšanas panelis, novērtēšanas panelis un līdzīgas ražotāju “zondes” parasti satur piemērus. lasītprasme to pašu mikroshēmu izmantošana. Turklāt visus šos dēļus nemaz nav nepieciešams iegādāties, un šādu “paraugu” cenu zīmes var būt ļoti dažādas: 50, 400 un var pārsniegt tūkstoti. Bet, mani dārgie izstrādātāji, visu šo dēļu dokumentācija ir publiski pieejama! Labi, labi mācīt.

Tātad, ko ķīnieši neizlasīja vai ietaupīja: pieticīgi šunta keramikas kondensatori ar 1000 pF paralēli 10 μF un 0,1 μF. Šķiet - kāpēc, jo ar šādiem kondensatoriem mēs apiet frekvences no desmitiem megahercu un augstākas. Tiek uzskatīts, ka audio diapazons ir līdz 20 kHz, labi, līdz simtiem kHz. Taču neviens nav atcēlis digitālo daļu pārveidotājā no ciparu-analoga. Tātad tieši traucējumi desmitiem megahercu frekvencē brīvi iet cauri lētiem pašbūvētiem DAC, izraisot visu PLL bailēs drebēšanu un tādējādi radot ideālus apstākļus šausminošai trīcēšanai.

Vēl viens populārs veids, kā ietaupīt uz sērkociņiem

Absolūtais vairums gan digitālo audio avotu, gan ciparu-analogo pārveidotāju ražotāju ietaupa 30...50 centus uz katru ierīci. Mēs, lietotāji, par to maksājam. Lasiet sīkāk.

Kas gan ir augstākās klases bez lampām?

Mani uzjautrina spuldzes-DAC un lampu-austiņu-pastiprinātāju bari cenu diapazonā no pusotra simta līdz simtiem dolāru, kas nesen pārpludinājuši tirgu. Šķiet, ka cilvēkiem patīk, kā spuldze šņāc un deformē. pie 15...24 voltu anoda Tomēr visu šādu DAC un pseido-cauruļu pastiprinātāju problēmu analīze ir atsevišķa raksta tēma, bet ne tikai viena.

(foto labajā pusē ir piemērs, man nav šādas lampas)

Bagātīga tēma. Es šeit vienkārši nosmelju virsmu un vispār nepieskāros analogajai daļai. Un cik interesanti var būt pareizi izkārtot “zemi” vai organizēt vienkāršu un tomēr ērtu ierīces vadību. Un ko ir vērti vājinātāji - galu galā jūs varat izvēlēties tos ar dažādām pretestībām, veidot tos pēc dažādām topoloģijām un iekļaut tos dažādas daļas traktā. Avotu saskaņošana ar slodzi ir ļoti, ļoti interesants jautājums, ziniet!... Bet šodien man ir pienācis laiks pabeigt.

BOM vai materiālu saraksts

Protams, lieta neaprobežojas tikai ar piecdesmit dolāriem. Keramikas kondensatori no komplekta tika aizstāti ar plēvi. Bija jāpievieno Schottky diodes, augstas kvalitātes elektrolīti un daudz kas cits, nemaz nerunājot par korpusu. Un, protams, mans HotFET pastiprinātājs: tikai 2 (divas) pastiprināšanas pakāpes no DAC izejas līdz austiņām vai pastiprinātāja izejai. Ne vairāk, ne mazāk, bet pašā pastiprinātājā stereo versijā saskaitīju 32 tranzistorus. Jā, visi tranzistori ir JFET un noplicināšanas MOSFET. Nekādā gadījumā Es nevaru iekļauties zaļajās piecdesmit kapeikās pat komponentu ziņā 🙂 Ņemiet vērā, ka tas ir bez audiofila ezotērikas. Nu jā, man arī ir savs viedoklis šajā jautājumā. Galu galā ir cilvēki, kuri uzskata, ka, uzstādot “pareizos” komponentus, jebkura ķēde var radīt skaņu. Ja tu, dārgais lasītāj, esi no viņu rindām, māci mani, es uzklausīšu, strīdēšos, klausīšos un pastāstīšu visiem par savu pieredzi tieši šajā vietnē.

Kur tad ir solītā bezmaksas dāvana???

Draugi, šis raksts ir tikai pārdomas, piezīmes malās, tas bija karsti uzrakstīts uz Ķīnas DAC pārtaisīšanas papēžiem. Es pats nekad vairs neiesaistīšos šādā avantūrā: lai gan sanāca labi, laika un pūļu ziņā tas bija pārāk dārgi. Un es to nevienam neiesaku. Kad tiku galā ar to komplektu, inde vienkārši izplūda ārā, kas arī atspoguļojās rakstā :) Atvainojos par nedaudz augstprātīgo pasniegšanas stilu un ja neattaisnoju Jūsu cerības un nepiedāvāju gandrīz bezmaksas izplatīšanu augstas klases DAC iedzīvotājiem 😉

Ja jūs interesē, lūdzu, paziņojiet man. Materiālu tvertnēs joprojām ir daudz, bet spēks, motivācija to visu publicēt un formalizēt galvenokārt nāk no manu lasītāju atsauksmēm un komentāriem.

Pēdējās desmitgadēs digitālās audio iekārtas attīstās straujā tempā. Papildus tam, ka parādās plašs digitālo pastiprinātāju klāsts, parādās arī jauni digitālie audio formāti. No vienas puses, augstas kvalitātes skaņas cienītāji ir gandarīti par skaņas kvalitātes pieaugumu, bet, no otras puses, viņus apbēdina, jo jaunu formātu ieviešanas dēļ viņiem ir pastāvīgi jāatjaunina sava audio sistēma.

Situāciju var glābt ar atsevišķu digitālais-analogais pārveidotājs(DAC). Lai pārslēgtos uz jaunu formātu, tas būs tikai jāatjaunina, un dažreiz pietiks tikai ar vienu no tā blokiem, piemēram, S/PDIF uztvērēju. Turklāt atsevišķajam DAC ir vēl viena priekšrocība – tā ir universāla iekārta un ļauj audio sistēmai pieslēgt dažādus digitālos avotus no CD/DVD atskaņotāja, datora vai tīkla atskaņotāja.

Šajā rakstā ir aprakstīta DAC shēma un dizains, kas spēj darboties ar paraugu ņemšanas frekvenci 32–96 kHz. Autors apzināti neieviesa atbalstu 192 kHz standartam, jo ​​uzskata to par mazāk izplatītu. Galvenais uzsvars šajā ierīcē tiek likts uz bezkompromisu kvalitāti. Izmantotā elementu bāze nav ļoti jauna, bet pieejama. Protams, daudziem radioamatieriem lielākā daļa komponentu ir savās tvertnēs, kas ļaus viņiem viegli atkārtot šo dizainu vai uzlabot esošo DAC uz augstāku līmeni.

DAC SPECIFIKĀCIJAS

Funkcijas un iespējas:

• koaksiālās un optiskās ieejas,
• darbojas ar paraugu ņemšanas frekvenci 32-96 kHz,
• 2 ciparu izlases ātruma indikators,
• 8x pārmērīga iztveršana,
• 24 bitu digitālais filtrs,
• 24 bitu digitālā-analogā pārveidotāji,
• digitālais deuzsvars (iepriekš kropļojuma korekcija),
• pārslēdzami trešās kārtas analogie filtri (Bessel un Butterworth),
• atsevišķs barošanas avots digitālajām un analogajām shēmām.

Tehniskie parametri:

nominālais izejas spriegums	2,1 V (RMS)
nominālais ieejas spriegums koaksiālā ieeja	0,5 V (pretestība 75 Ω)
frekvenču diapazons (-3 dB)	0–fs/2 (fs=32/44,1/48 kHz)
	0–42 kHz (fs = 88,2/96 kHz)
analogā filtra izslēgšanas frekvence	26 kHz (Butterworth frekvencēm fs = 32/44,1/48 kHz)
	42 kHz (Bessel frekvencēm fs = 88,2/96 kHz)
izejas pretestība	100 Ω
signāla un trokšņa attiecība	≥ 114 dBa
kropļojums+troksnis	0,0016% (44,1 kHz, 16 biti)
	0,001% (48 kHz, 24 biti)
	0,0008% (96 kHz, 24 biti, b = 22 kHz)
intermodulācijas kropļojuma koeficients (60 Hz/7 kHz, 0 dB)	0.0035%
kanālu atdalīšana (1 kHz)	>115 dB
dinamiskais diapazons	>100 dB

Mērījumi tika veikti šādās slēdža pozīcijās (skatīt zemāk):

s1	s2	s3	s4
-1 atlaide	-1 ieslēgts	-1 ieslēgts	-1 atlaide
-2 off	-2 off	-2 ieslēgts	-2 off
-3 off	-3 off	-3 ieslēgts	-3 off
-4 ieslēgts	-4 off	-4 off	-4 ieslēgts
		-5 ieslēgts
		-6 atlaide
		-7 atlaide
		-8 off

BLOKAS DIAGRAMMA

DAC dizains ir izgatavots 4 bloku veidā, no kuriem katrs ir samontēts uz atsevišķas iespiedshēmas plates:

• barošanas avots ± 12 V un +5 V,
• digitālais uztvērējs un displeja draiveris,
• 2 ciparu displejs,
• digitālais filtrs, tiešais digitālais-analogais pārveidotājs un izejas analogie filtri.

Blokshēma ir parādīta attēlā:

noklikšķiniet, lai tuvinātu

Barošanas avots sastāv no +5 V sprieguma regulatora digitālajām shēmām (uztvērējs un digitālais filtrs) un ±12 V sprieguma regulatora analogo ķēžu un releju barošanai. Turklāt no šiem spriegumiem ar papildu stabilizatoru palīdzību tiek iegūti ±5 V spriegumi DAC mikroshēmas barošanai.

Digitālā audio uztvērēja plate satur arī displeja draiveri, kas ļauj kontrolēt pulksteņa signāla frekvenci. Pats displejs sastāv no diviem 7 segmentu LED moduļiem, kas norāda paraugu ņemšanas frekvenci: 32 kHz, 44 kHz (44,1 kHz patiesībā), 48 kHz, 88 kHz (88,2 kHz patiesībā) vai 96 kHz.

Uztvērēja aparatūras konfigurācijai tiek izmantots 4 kontaktu DIP slēdzis. Atsauces pulksteņa signālu ģenerē augstas precizitātes 6,144 MHz kristāla oscilators, lai noteiktu ieejas signāla frekvenci un fāzes bloķēšanas cilpu (PLL).

Uztvērēja izvadā dati par iztveršanas ātrumu un statusa bitiem ir jauktā veidā. Lai tos atdalītu, tiek izmantots IC5. Izejas dati tiek ierakstīti mikroshēmas reģistros un normālā režīmā izejas signāli ir statiski. Šādai indikācijai (pretstatā dinamiskajai) ir nepieciešams daudz mazāks strāvas stiprums, un rezultātā tā rada mazāku traucējumu.

10 dzīslu plakanu kabeli izmanto, lai savienotu digitālo uztvērēja plati ar displeja plati. Uztvērēja plate ir savienota ar DAC plati un izvades filtriem, izmantojot 16-dzīslu plakano kabeli. Tas pats kabelis pārraida +5V spriegumu no uztvērēja plates, lai darbinātu digitālo filtru, kā arī pārslēgšanās signālu uz izejas filtru ar divkāršu vidējo frekvenci, ja ieejā tiek uztverts signāls ar frekvencēm 88,2 kHz vai 96 kHz.

“MUTE” signāls tiek ģenerēts, ja uztvērēja ieejā nav signāla vai kad PLL sistēma nevar bloķēt frekvenci. Tas tiek noņemts no IC1 kontakta 5 (ERF) un tiek izmantots, lai kontrolētu izejas releju (izslēdz DAC izeju).

Uztvērēja un digitālā filtra atiestatīšanas signāls veido R6-C13, un to invertē IC5. Signāls par slāpēšanas klātbūtni no digitālā uztvērēja tiek pārsūtīts uz digitālo filtru, kas nodrošina kropļojumu korekciju. Divpadsmit DIP slēdži ļauj iestatīt dažādus filtra parametrus: ievades un izvades datu formātus, bitu skaitu, filtra raksturlielumus un citus.

Digitālais filtrs kontrolē divas DAC mikroshēmas: vienu kreisajam un vienu labajam kanālam. Katra DAC izejas signāls ir strāva. Šī izvēle nav izdarīta nejauši. Strāvas izvade nodrošina labu linearitāti, zemu trokšņa līmeni, zemu nobīdes spriegumu un lielu pagrieziena ātrumu. Jā, parasti DAC ar strāvas izvadi ir dārgāki, bet skaņas kvalitāte (kā likums) tiek nodrošināta augstākā līmenī.

Analogais izvades filtrs ir nepieciešams, lai noņemtu atlikušos pārtveršanas produktus un augstfrekvences troksni no izejas signāla. Lai paplašinātu paraugu ņemšanas frekvenču diapazonu, ķēde izmanto divus izejas filtrus ar dažādām izslēgšanas frekvencēm. Filtru pārslēgšana tiek veikta, izmantojot divus relejus. Tā kā filtra pretestība ir pietiekami augsta, katram kanālam bija nepieciešams izmantot atsevišķu releju, lai nepasliktinātu kanālu atdalīšanu.

Filtra izejas pretestība ir tikai 100 omi, tāpēc, lai ieviestu funkciju “MUTE”, varat izmantot vienu releju, nepasliktinot ierīces veiktspēju. Šī funkcija ļauj atbrīvoties no klikšķiem un trokšņiem ierīces izvadē pārejas procesu laikā, kad tas ir ieslēgts, vai kļūdām ievades datu nolasīšanā.

SĒTES DIAGRAMMA (DIGITAL UZTVERTĀJS)

Shematiska diagramma Digitālā uztvērēja un displeja draivera bloks ir parādīts attēlā:

noklikšķiniet, lai tuvinātu

Digitālā uztvērēja IC1 galvenais uzdevums ir atšifrēt S/PDIF datu plūsmu seriālā datu formātā, ko var pārsūtīt uz DAC mikroshēmām. Uztvērēja mikroshēma atrodas uz atsevišķas iespiedshēmas plates, lai koaksiālos un optiskos ievades savienotājus varētu novietot ērtākajā vietā uz ierīces korpusa.

Ieejas pretestība, kuras tradicionālā vērtība koaksiālajai ieejai ir 75 omi, tiek noteikta ar rezistora R1 vērtību. Optiskā ieeja ir ieviesta plaši izmantotajā IC2 mikroshēmā. Signāls no tā izejas tiek padots uz IC1 ieeju caur dalītāju R1-R2, kura rezistoru vērtības ir atlasītas tā, lai signāls pie R1 būtu nedaudz lielāks (0,6 V) nekā standarta vērtība. koaksiālā ieeja (0,5 V).

Izmantojot optisko ieeju, ir jāuzstāda džemperis JP1. Koaksiālo ieeju šajā gadījumā nevar izmantot!

Rezistori R7-R10 ir nepieciešami, lai novērstu augstfrekvences "zvanīšanu", ko izraisa kapacitatīvā slodze, ko veido savienojošais kabelis un digitālā filtra ieejas kapacitāte.

Digitālā uztvērēja darbības režīms tiek iestatīts pēc līmeņiem pie ieejām M0-M3. Plašāku informāciju par darbības režīmiem var atrast CS8414 mikroshēmas atsauces rokasgrāmatā. Ieteicamais režīms ir I2S, jo šajā režīmā bitu skaits principā nav fiksēts: tas var būt 16 bitu dati vai 24 biti. Tāpēc ir nepieciešams iestatīt DIP slēdžus S1 uz S1-4 ON (M1 = 1) un pārējos OFF (M0 = M2 = M3 = 0).

Iespēja izvēlēties dažādus digitālā uztvērēja darbības režīmus tika izstrādāta, ņemot vērā iespējamo turpmāko funkcionalitātes paplašināšanos vai dizaina atjauninājumus. Tas arī ļauj izmantot uztvērēja plati, lai strādātu kopā ar cita veida DAC.

Lai samazinātu troksni un traucējumus, kvarca oscilatora mikroshēma IC3 atrodas pēc iespējas tuvāk IC1 mikroshēmas atbilstošajai ieejai (FCK), un barošanas kopne ir aprīkota ar filtru elementos L3, C10, C11. Atsevišķi filtri ir uzstādīti arī citu mikroshēmu barošanas kopnēs.

No demultipleksera IC5 izejām caur savienotāju K2 signāli (kā arī +5V ​​barošanas spriegums un kopējais vads) tiek nosūtīti uz displeja bloku, kas ar 10-dzīslu kabeli savienots ar uztvērēja plati. Lai vienkāršotu ķēdi un samazinātu komutācijas ķēdes, tiek izmantots divciparu septiņu segmentu indikators, tāpēc dažiem ieejas signāla paraugu ņemšanas ātrumiem decimālpunkts un daļdaļas tiek izlaistas. Ja ievades datu nolasīšanā rodas kļūda (ERF signāls ir aktīvs), displejā parādīsies divas svītras. Tā kā displeja bloks ir novietots uz atsevišķas iespiedshēmas plates, to ir ērti uzstādīt jebkurā piemērotā vietā aiz ierīces priekšējā paneļa.

Informācija par pulksteņa frekvence Ieejas signāls tiek izmantots ne tikai indikācijai, bet arī DAC izejas analogo filtru izslēgšanas frekvences kontrolei.

Signāls par iepriekšēju kropļojumu esamību ierakstā no uztvērēja izejas tiek padots uz digitālo filtru. Nav norādes par šo režīmu, jo kompaktdiski ar šādiem ierakstiem ir diezgan reti. Bet, tā kā tie pastāv, šim DAC ir iespēja apstrādāt jebkādus priekš kropļojumus, un to apstrāde digitālajā filtrā ļauj atbrīvoties no nepieciešamības pārslēgt papildu RC shēmas analogajā filtrā.

Turpinājums...

Raksts sagatavots, pamatojoties uz žurnāla “Elector” materiāliem,
galvenā redaktora bezmaksas tulkojums "Radio avīzes".

Vienkāršākais digitālais-analogais pārveidotājs (DAC) ir viena bita pārveidotājs. Kā tāds DAC var kalpot vienkāršs pastiprinātājs-limiters, kuru var izmantot. Īpaši piemērots ir tas, kas izgatavots, izmantojot CMOS tehnoloģiju, jo šajā tehnoloģijā viena un nulles izejas strāvas ir vienādas. Šāds ciparu-analogs pārveidotājs ir parādīts 1. attēlā.

1. attēls. Viena bita digitālā-analogā pārveidotāja (DAC) shematiskā diagramma

Viencipara DAC pārvērš skaitļa zīmi analogā formā. Pārveidošanai no digitālās uz analogo ar ļoti augstu paraugu ņemšanas frekvenci, kas ir daudzkārt augstāka par Koteļņikova frekvenci, šāds pārveidotājs ir pilnīgi pietiekams, tomēr vairumā gadījumu ir nepieciešams lielāks bitu skaits augstas kvalitātes ciparu-uz- analogā pārveidošana. Ir zināms, ka bināro skaitli apraksta ar šādu formulu:

(1)

Lai pārveidotu digitālo bināro kodu spriegumā, varat tieši izmantot šo formulu, tas ir, izmantot analogo papildinātāju. Mēs iestatīsim strāvas, izmantojot rezistorus. Ja rezistori viens no otra atšķiras ar koeficientu divi, tad arī strāvas ievēros bināro likumu, kā parādīts formulā (1). Ja reģistra izejā atrodas loģiskais, tas, izmantojot rezistoru, tiks pārveidots par strāvu, kas atbilst bināram bitam. Šajā gadījumā spriegums darbosies kā ciparu-analogais pārveidotājs. DAC shēma, kas darbojas saskaņā ar aprakstīto principu, ir parādīta 2. attēlā.

2. attēls. Četru bitu digitālā-analogā pārveidotāja shematiskā diagramma ar svara strāvu summēšanu

Diagrammā, kas parādīta 2. attēlā, otrā spailes potenciāls ir nulle. Tas tiek panākts ar paralēlu negatīvu atgriezenisko saiti, kas samazina operētājsistēmas pastiprinātāja ieejas pretestību. Pārvades koeficients tiek izvēlēts, izmantojot rezistoru, kas savienots no izejas uz darbības pastiprinātāja ieeju. Ja ir nepieciešams vienotības pārneses koeficients, tad šai pretestībai jābūt vienādai ar paralēlā pretestība visi rezistori, kas savienoti ar paralēlā reģistra izejām. Aprakstītajā ierīcē zemas kārtas strāva būs astoņas reizes mazāka nekā augstākās pakāpes strāva. Lai samazinātu reāla darbības pastiprinātāja ieejas strāvu ietekmi, starp tā neinvertējošo ieeju un kopējo vadu ir pievienots rezistors ar pretestību, kas vienāda ar visu pārējo rezistoru paralēlo savienojumu.

Ņemot vērā, ka visu reģistra bitu izejā ir vai nu nulles spriegums vai vienāds ar barošanas spriegumu, operacionālā pastiprinātāja izejā spriegums darbosies diapazonā no nulles līdz mīnus barošanas spriegumam. Tas ne vienmēr ir ērti. Ja jums ir nepieciešams, lai ierīce darbotos no viena strāvas avota, tad tā ir nedaudz jāmaina. Lai to izdarītu, operacionālā pastiprinātāja neinvertējošajai ieejai pieslēdziet spriegumu, kas vienāds ar pusi no barošanas. To var iegūt no pretestības sprieguma dalītāja. Nulles strāva un viena reģistra izejas posma strāva in jauna shēma jāsakrīt. Tad spriegums pie operatīvā pastiprinātāja izejas mainīsies diapazonā no nulles līdz barošanas spriegumam. Digitālā-analogā pārveidotāja shēma ar vienpolu barošanas avotu ir parādīta 3. attēlā.

3. attēls. Viena barošanas D/A pārveidotājs

3. attēlā redzamajā shēmā izejas strāvas un sprieguma stabilitāti nodrošina paralēlā reģistra barošanas sprieguma stabilitāte. Tomēr digitālo mikroshēmu barošanas spriegums parasti ir ļoti trokšņains. Šis troksnis būs arī izejas signālā. Daudzbitu digitālā-analogā pārveidotājā tas nav vēlams, tāpēc tā izejas slēdži tiek darbināti no ļoti stabila, zema trokšņa līmeņa pārveidotāja. Pašlaik šādas mikroshēmas ražo vairāki uzņēmumi. Piemēri: ADR4520 no Analog Devices vai MAX6220_25 no Maxim Integrated.

Ražojot vairāku bitu digitālo-analogo pārveidotājus, ir nepieciešams ražot rezistorus ar augstu precizitāti. Iepriekš tas tika panākts ar rezistoru apgriešanu ar lāzeru. Pašlaik kā strāvas avoti parasti tiek izmantoti nevis rezistori, bet gan strāvas ģeneratori uz lauka efekta tranzistoriem. Lauka efekta tranzistoru izmantošana var ievērojami samazināt DAC mikroshēmas izmēru. Šajā gadījumā, lai palielinātu strāvu, tranzistori ir savienoti paralēli. Tas ļauj sasniegt augstu pašreizējās atbilstības precizitāti binārajam likumam ( i 0 , 2i 0 , 4i 0 , 8i 0 utt.). Augsts konversijas ātrums tiek sasniegts ar zemu slodzes pretestību. Digitālā koda pārveidotāja ķēde izejas strāvā, kas darbojas pēc aprakstītā principa, ir parādīta 4. attēlā.

4. attēls. Iekšējā DAC ķēde ar strāvas summēšanu

Protams, 4. attēlā redzamie elektroniskie slēdži ir arī lauka efekta tranzistori. Tomēr, parādot tos diagrammā, jūs varat sajaukt, kur atrodas atslēga un kur atrodas strāvas ģenerators. Tā kā lauka efekta tranzistors var vienlaikus darboties kā strāvas ģenerators un elektroniskais slēdzis, tie bieži tiek apvienoti, un binārais likums tiek veidots, izmantojot, kā parādīts 5. attēlā.

5. attēls. Iekšējā DAC ķēde ar vienādu strāvu summēšanu

Mikroshēmas, kas izmanto strāvas summēšanas risinājumu, piemērs ir AD7945 DAC. Tajā strāvu summēšana tiek izmantota, lai veidotu nozīmīgākos bitus. Lai strādātu ar zemas kārtas cipariem, . Operacionālo pastiprinātāju parasti izmanto, lai pārveidotu izejas strāvu spriegumā, taču tā pagrieziena ātrumam ir būtiska ietekme uz digitālā-analogā pārveidotāja darbību kopumā. Tāpēc DAC ķēde ar darbības pastiprinātāju tiek izmantota tikai platjoslas shēmās, piemēram, audio vai televīzijas signāla pārveidošanā.

6. attēls. Digitālā-analogā pārveidotāja binārais kods-spriegums

Literatūra:

Kopā ar rakstu “Digital-to-analog converters (DAC) ar strāvas summēšanu” lasiet:

http://site/digital/R2R/

http://site/digital/sigmaadc.php

DAC– ciparu-analogie pārveidotāji – ierīces, kas paredzētas diskrētu (digitālu) signālu pārvēršanai nepārtrauktā (analogā) signālā. Konvertēšana tiek veikta proporcionāli signāla binārajam kodam.

DAC klasifikācija

Pēc izejas signāla veida: ar strāvas izvadi un sprieguma izvadi;

Pēc digitālā interfeisa veida: ar seriālo ievadi un ar paralēlu ievades koda ievadi;

Pēc DAC skaita mikroshēmā: vienkanālu un daudzkanālu;

Pēc ātruma: mērens ātrums un liels ātrums.

Pamata DAC parametri:

1. N – bitu dziļums.

2. Maksimālā izejas strāva.

4. Atsauces sprieguma lielums.

5. Izšķirtspēja.

6. Vadības sprieguma līmeņi (TTL vai CMOS).

7. Konversijas kļūdas (izvades nulles nobīdes kļūda, absolūtā konversijas kļūda, konversijas nelinearitāte, diferenciālā nelinearitāte). 8. Conversion time – laika intervāls no koda uzrādīšanas (iesniegšanas) līdz izejas signāla parādīšanās brīdim.

9. Analogā signāla nostādināšanas laiks

Galvenie DAC elementi ir:

IC var iebūvēt pretestības matricas (dalītāju komplektu ar noteiktu TCR, ar noteiktu novirzi 2%, 5% vai mazāk);

Slēdži (uz bipolāriem vai MOS tranzistoriem);

Atsauces sprieguma avots.

Galvenās shēmas DAC konstruēšanai.

21. ADC. Vispārīgi noteikumi. Paraugu ņemšanas biežums. ADC klasifikācija. Paralēlā ADC darbības princips.

Pēc darbības ātruma ADC iedala:

1. Paralēlās konversijas ADC (paralēlie ADC) - ātrgaitas ADC, ir sarežģīta GHz vienības aparatūras izmantošana.izšķirtspēja N = 8-12 biti, Fg = desmitiem MHz

2. Secīgas tuvināšanas ADC (secīga skaitīšana) līdz 10 MHz. izšķirtspēja N = 10-16 biti, Fg = desmitiem kHz

3. Integrējot simtiem Hz ADC.izšķirtspēja N = 16-24 biti, Fg = desmiti

4. Sigma-delta ADC vienības MHz.izšķirtspēja N = 16-24 biti, Fg = simtiem Hz

22. Sērijas skaitīšanas ADC. Darbības princips.

23. Secīgu tuvinājumu ADC. Darbības princips.

Šis kods no RPP izejas tiek ievadīts DAC, kas rada atbilstošo spriegumu 3/4Uinmax, ko salīdzina ar Uin (uz CC) un rezultāts tiek ierakstīts tajā pašā bitā ar ceturto pulksteņa impulsu. Pēc tam process turpinās, līdz ir analizēti visi cipari.

SAR ADC konversijas laiks:

tpr = 2nTG, kur TG ir ģeneratora impulsa atkārtošanās periods; n – ADC bitu ietilpība.

Šādi ADC ir mazāki ātrumā nekā paralēlā tipa ADC, taču tie ir lētāki un patērē mazāk enerģijas. Piemērs: 1113PV1.

24. Integrējošā tipa ADC darbības princips.

Integrējošā ADC darbības princips ir balstīts uz diviem pamatprincipiem:

1. Ieejas sprieguma pārvēršana frekvencē vai impulsa ilgumā (laikā)

Uin → f (VLF — sprieguma-frekvences pārveidotājs)

2. Pārvērtiet frekvenci vai ilgumu (laiku) uz ciparu kodu

f → N; T→N.

Galvenās kļūdas cēlonis ir VLF.

Šāda veida ADC veic pārveidošanu divos posmos.

Pirmajā posmā tiek integrēts ieejas analogais signāls, un šī integrētā vērtība tiek pārveidota impulsu secībā. Impulsu atkārtošanās ātrumu šajā secībā vai to ilgumu modulē ieejas signāla integrētā vērtība.

Otrajā posmā šī impulsu secība tiek pārveidota par ciparu kodu - tiek mērīta tā frekvence vai impulsa ilgums.