Блок  внешнего ЦАПа

    На создание данного проекта меня подтолкнуло желание добиться от  имеющегося у меня проигрывателя компакт-дисков Pioneer PD-S802 более качественного звучания.  Анализ схемы  и обследование CD-проигрывателя с помощью осциллографа  выявили "слабые" места аппарата - шумное  питание на выходе дешёвых стабилизаторов,  древние ОУ NJ5532 в аналоговой части, большой шум цифровых сигналов на шине I2S, примитивный тактовый генератор на инверторах. Попытки твика в виде установки по принципу каждому потребителю-свой стабилизатор,  замены не терпящих большой разницы дифференциального напряжения между входами ОУ 5532 на более качественные в этом плане ОРА132 изменили ситуацию не кардинально. Основными претензиями к звуку было слишком яркое звучание, отсутствие глубины сцены (источники звука  как будто были сделаны из картона), размытые звуковые образы. Стало ясно, что проще сделать внешний ЦАП, чем устранять врождённые недостатки имеющегося. К этому решению также подтолкнули публикации в Интернете как зарубежных (Шелдон, Толонен, Тент), так и наших конструкторов ЦАП.

    Отправными точками при разработке схемы явились следующие принципы :
       Передача данных из  Pioneer PD-S802 (далее -транспорт) в блок внешнего ЦАПа осуществляется в формате I2S с помощью LVDS-приёмопередатчиков по кабелю САТ5 (витая пара)  в дифференциальном виде(задействовано 3 пары  проводников). Собственный генератор в Пионере ампутирован  и  тактовая частота 384Fs  передаётся в транспорт из модуля ЦАПа по оставшейся 4-й витой паре.  

         Конструктивно модуль внешнего ЦАПа выполнен на четырёх платах, находящихся в отдельном корпусе


вид сверху, DAC
  1.  плата приёмников  сигналов I2S и передатчика  тактового сигнала со своим собственным выпрямителем и стабилизатором (вторая такая-же плата, за исключением того, что вместо м/схем приёмников впаяны м/схемы передатчиков, а вместо  м/схемы  передатчика  впаяна  м/схема приёмника,   установлена в транспорте),
  2.  плата первичных стабилизаторов (4 питания)
  3.  плата генератора
  4.  основная плата  ЦАПа.
    Схемы  узлов блока ЦАП представлены в соответствующем разделе.
    Цифровые узлы питаются от первого  трансформатора (три обмотки), аналоговая часть и генератор от   второго трансформатора (три обмотки).

    Плата первичных стабилизаторов содержит  четыре не связанных общей землёй первичных источников питания:
    Выпрямители выполнены на диодах Шоттки,  стабилизаторы на LM317/LM337.

       Генератор  выполнен  по схеме, взятой с сайта  Д.Андронникова,  на  ЭСЛ -логике К500ЛП116 и быстродействующем  компараторе AD8611.

    Основная плата ЦАПа имеет три раздельные земли.  На  плате  ЦАПа  находятся  цифровой фильтр DF1706 (расположен на цифровой земле DGND), гальваническая развязка для цифровых сигналов с выхода ЦФ  выполнена на ISO150, триггеры пересинхронизации сигналов данных левого и правого канала, BCKO, WCKO выполнены на быстродействующем регистре  74ABT574, (расположен на цифро-аналоговой земле  GND1),  легендарная микросхема ЦАП AD1865N-K (цифровая часть микросхемы находится  на цифро-аналоговой земле GND1, аналоговая часть  находится  на аналоговой земле AGND), преобразователь ток-напряжение выполнен на ОУ с токовой обратной связью AD811, выходной буфер, совмещенный с ФНЧ 2-го порядка, выполнен на  OPA627.
    Перемычками группы JP1 осуществляется управление форматом входных данных,  поступающих на  ЦФ,  перемычки  группы JP2 используются для выбора тактовой  частоты   на выводе CLKO (XTI или XTI/2) и для выбора полярности входного сигнала LRCK.  Перемычка JP3 используется для выбора режима sharp/slow частотной функции фильтра. Сигнал тактовой частоты   генератора 384Fs поступает на  вход CLK регистра  пересинхронизации. Поскольку тактовый генератор имеет прямой и инверсный выходы, то комбинациями перемычек JP6-JP8, (которые могут использоваться как перемычки и как разъёмы для подаваемых сигналов тактового генератора),  можно осуществлять изменение подачи прямого или инверсного сигналов тактового генератора на триггер пересинхронизации относительно сигнала, идущего на ЦФ. Выбранный инвертированный или прямой сигнал тактового генератора через  гальваническую развязку поступает на ЦФ и на  LVDS-передатчик, и далее  по витой паре идёт в транспорт. Перемычки JP4,JP10 позволяют при размыкании осуществлять настройку линейности ЦАП в области малых сигналов. JP9 - используется как входной разъём для сигналов I2S, поступающих с платы приемника.
    Источник питания  для цифрового  фильтра  выполнен на интегральном стабилизаторе REG103-3.3UA,  для части  гальванических  развязок,  находящейся на цифровой земле  на TL431+транзистор,  для части  гальванических  развязок,  находящейся на цифро-аналоговой  земле, для регистра пересинхронизации и цифровой части микросхемы ЦАП -  на  интегральном стабилизаторе  REG103-5UA. Подача питающих напряжений для каждого потребителя производится через ферритовую бусину и шунтируется конденсатором в непосредственной близости от ножек питания. Источники питания преобразователя I/U и выходного буфера выполнены по схеме ИОН+ОУ+транзистор для каждого канала отдельно. Источники двуполярного питания аналоговой части микросхемы ЦАП  выполнены  по схеме ИОН+ОУ.
     Поскольку многие узлы я предварительно макетировал, настройка была несложной. Вначале на плату впаиваются стабилизаторы питания с элементами обвязки и проверяются на соответствие выходных напряжений, отсутствие возбуждения и повышенных шумов, опционально - проверяется переходная характеристика при изменении нагрузки от 10% до 90% от номинальной, исходя из характеристик потребителей. Хотя такое резкое изменение нагрузки маловероятно, провести такую проверку бывает полезно. После этого  проверяется цифро-аналоговая часть, т.е. работа опторазвязки и пересинхронизатора, подавая на входы ISO150 сигналы с функционального генератора, а  на вход CLK триггера  пересинхронизации - сигнал тактового генератора. Впаяв ЦФ и подав сигналы I2S, предварительно установив вышеупомянутые перемычки в нужное положение, необходимо убедиться, что цифровая часть работоспособна. Далее проверяются преобразователь ток-напряжение и выходной ФНЧ на отсутствие возбуждения и соответствие передаточной характеристики фильтра заданной. Кроме этого, я проверил   преобразователь ток-напряжение с помощью программы RMAA, позволяющей оценить характеристики исследуемого узла на предмет повышенных искажений, могущих появиться вследствии возбуда используемых скоростных ОУ. Всё это делалось без установки м/сх AD1865, вместо внутреннего резистора ЦАПа использовался внешний, устанавливаемый в цанговую панельку между 4-й и 7-й (18-й и 21-й) ножками  м/сх  ЦАПа. В последнюю очередь настраивается линейность ЦАПа подстроечными резисторами R37, R38 при снятых перемычках JP4, JP10, по равенству амплитуд ступенек при воспроизведении сигнала уровнем -60дБ и ниже.

    Платы генератора и основной платы двустороние, одна из сторон для каждого плана земли - земля, вторая сторона - межкомпонентные связи + заливка свободного пространства, образующая экран, соединяющийся со своей землей в одной точке. Платы изготовлены  фоторезистивным способом в домашних условиях.

    Фотошаблоны   верхнего  и  нижнего  слоя основной  платы ЦАП представлены в разделе PCB .

    В разделе фото представлены некоторые фотографии блока внешнего ЦАПа.

     Первое впечатление от звучания -  небо и земля по-сравнению с тем,  как звучит пионеровский ЦАП.
     Сравнение звучания  внешнего блока ЦАПа  с родным пионеровским  выходом выявило существенное преимущество первого, а именно отсутствие грязи, очень чёткая локализация в пространстве и по глубине, более спокойное, неутомительное и ненавязчивое звучание.
   
    Хочу выразить благодарность за помощь, советы  и идеи  Дмитрию Андронникову(Lynx), Александру Петровскому(AlexP), Сергею (SVS), Антону (Intell).

    Всем, кто находится на пути к созданию своего  звука,  хочу пожелать удачи и успехов.  Творите,  и  всё у вас получится!

Андрей
Тольятти
     


Сайт создан в системе uCoz