ЦАП на AD1853 под управлением микроконтроллера

[Candidate]

Представляем цифро-аналоговый преобразователь на AD1853, работающий под управлением микроконтроллера.

Первоначально, хотелось изготовить несложный ЦАП на доступной элементной базе. Выбор пал на ЦАП, описанный на страничке Maniac (вариант 2) ввиду (как изначально показалось!) легкой повторяемости. Печатная плата – это немного доработанный проект, представленный And$er (rev. B).

Нельзя сказать, что изготовление шло гладко: как всегда при практической реализации не обошлось без мелких ошибок (типа ошибок трассировки ПП), но и серьезные сюрпризы тоже имели место (из 4 операционных усилителей один оказался бракованным).

Однако, когда очевидные ошибки были устранены, при первых запусках устройство продемонстрировало не впечатляющее качество звука. Явно сильнее обычной звуковой карты компьютера, но ничего выдающегося. Подробно проблема освещалась на Форуме.

При детальном изучении фирменной документации на микросхемы приемника и ЦАП было сделано предположение, что проблема заключается в некорректном построении слова данных на выходе приемника SPDIF.

Для решения проблемы был разработан модуль управления на базе микроконтроллера, который позволяет
1) Управлять режимами работы микросхемы ЦАП по интерфейсу SPI
2) Читать информацию с приемника сигнала (DIR9001) и конфигурировать его
3) Изменять все возможные настройки микросхем во время работы с помощью единственного валкодера с одновременным отображением на ЖКД необходимой информации.

Модуль управления обладает и такими удобными функциями как регулировка громкости, плавное нарастание громкости при включении, индикация частоты выборок входного сигнала и т.п.

Первое же прослушивание устройства с подключенным модулем управления позволило правильно сконфигурировать режимы работы всех микросхем и получить удивительный прогресс в качестве звука. В настоящее время ЦАП «переигрывает» связку "Привод CD"+"Усилитель"+"АС" весьма неплохого уровня. Звук, полученный с ЦАП, отличается детализацией верхних частот, глубоким динамичным басом, чёткой серединой и проработанным объемом сцены. Впечатляет четкостью одновременная передача разных частот и разноуровневых сигналов. В целом звучание очень приятное, прослушивание комфортно, музыку легко слушать часами.

Конструктивно ЦАП выполнен на 4 платах:
1) Плата силовых трансформаторов
2) Плата первичных стабилизаторов
3) Модуль цифро-аналогового преобразования
4) Модуль управления

Данное конструктивное исполнение позволило избежать классических проблем электромагнитной совместимости. Устройство работает устойчиво, не подвержено влиянию излучения мобильного телефона (даже лежащего на плате ЦАП, с включенным передатчиком), и не пропускает в звуковой тракт "шум" цифровой части.

Для тех, кто с настороженностью относится к применению микропроцессорных устройств в схеме управления ЦАП, можем сказать, что отключение управляющей части от ЦАП не приводит к изменениям как субъективно (на слух), так и объективно (по осциллографу).

Температура всех микросхем едва заметно выше температуры окружающей среды.

Справедливости ради надо отметить, что, после применения модуля управления, была сделана попытка восстановить "неправильное" звучание ЦАП (которое он имел изначально). Оказалось, что этого легко добиться, принудительно поменяв формат входных данных и количество бит в RJSM.

При реализации проекта были применены следующие пакеты САПР: Multisim, Proteus, PCAD.

Благодарим Maniac, And$er за открытые схемные решения, на базе которых был начат этот проект, а также всех участников форума за полезные советы и ссылки, которые позволили этот проект осуществить!

23 сентября 2009 года добавлена схема электрическая принципиальная и библиотека элементов.
19 февраля 2010 года проект "Модуль управления" закрыт.

[Audiomaniac]

Теоретиццко-практический вапроц: а что страшнее с точки зрения узла I/U, шум с 1853 или взбрыки-помехи от цифровых сигналов у мультибитников типа этого https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post1090965

Т.е. какие решения подходят для МБ и для Д-С цапов: разные или одинаковые?

[Djemshut]

Electrovoicer, есть вещи, на которые нужно обращать внимание независимо от бородатости этих вещей. Забывать эти решения нельзя- это фундамент. Ну давайте забудем, например, что искажения, возникшие вследствие перегрузки входного каскада ничем не исправляются. У нас чего нибудь приличное получится без учета этого факта?
Ну и тому подобное. Кстати, в посте уважаемого tomtit я ну никак не рассмотрел призыва уходить от аудиофильского барахла. Мне почему то показалось наоборот...
А в даташите не модели и графики я предлагал смотреть , а всего лишь схему ОУ. На которой видны р-канальные входные полевики и резисторы довольно большого номинала>> малая крутизна, следовательно высокая устойчивость к перегрузке по входу. Таких ОУ вагон и маленькая тележка? Плюс возможность взять сигнал до выходных каскадов у 744-й. Таких приборов наверное еще больше .

Современное проектирование дорожает для проектировщика, это факт. И оправданное применение многослойных плат, и корпуса активных элементов, которые корректно не установить хотя бы без термовоздушной станции. Отказ от канифоли, нужда в дорогих измерительных приборах. Нужда в специализированных САПР, освоение которых начинает занимать ощутимое время. Кроме того, постепенно идет к тому, что нелицензионными современными САПР скоро будет невозможно воспользоваться. Никуда не денешься, прогресс навязывает траты.

Да не нужно это всё для звука, по большому счету. Это так, возможно для самосовершенствования и любования полученными картинками.

[tomtit]

Конечно ДС-ДАКи на порядок труднее в использовании, поэтому мультибиты так и популярны у самодельщиков.
У мультибитов одна проблема - кодозависимый глитч, который пролезает через все ФНЧ, как неинвариантность
импульсной х-ки и вызывает "окраску" звука.
Внеполосные шумы от цифры отфильтруются, кодонезависимый глитч даст белый шум или смещение по постоянке после усреднения, и это не страшно.
А у дельта сигмы действительно ВЧ кошмар на выходе.

З.Ы. Прошу прощения за сумбурный стиль изложения, то что я говорил, относится только к И/В конвертору.
После него уже ставится пассивно-активный ФНЧ и все становится тривиально.

Решение с 744 и КП902 на выходе может быть как удачным, так и не очень, в зависимости от топологии платы и типа конденсаторов в развязке.
Например КП902 сильно гробит усиление ОУ из-за большой емкости затвор-сток.
Для любителя - это решение хорошee, для профи - не слишком.
Профи просто взял бы ОУ с мощным выходом, типа 6271 или даже 5532 в SMT корпусе, поставил бы пару малогабаритных керамических конденсаторов
прямо на ноги ОУ + танталы на 100-220мкф как можно более компактно и все. Как там убывают гармоники с амплитудой <-120дБ монотонно или не очень,
меня лично уже не колышет.
Любителю же религия и предрассудки не позволяют использовать "некошерные" малогабаритные детали, ему нужны сокеты и DIP, для "перетыкания",
поэтому для получения того-же эффекта, нужно минимизировать влияние топологии платы, использованием непереключаюшихся каскадов в режиме А и выбором максимально "дубового" по входу и неприхотливого ОУ. Так что все в мире относительно.
Да и монотонность спада гармоник на выходе нужна не человеку, а для нормальной работы глубокой ООС, мы все равно их не слышим, а слышим продукты интермодуляции. Если отфильтровать ВЧ гармоники из петли ООС, то и на режим
"А" можно тоже забить, даже выход с отсечкой будет звучать отлично, что подтверждается наличием хорошо звучащих сигма дельта, где выходной каскад модулятора
- это лесенка из нескольких ступенек или даже двоичый ШИМ.

[Denisius]

Electrovoicer, есть вещи, на которые нужно обращать внимание независимо от бородатости этих вещей. Забывать эти решения нельзя- это фундамент. Ну давайте забудем, например, что искажения, возникшие вследствие перегрузки входного каскада ничем не исправляются. У нас чего нибудь приличное получится без учета этого факта?
Ну и тому подобное. Кстати, в посте уважаемого tomtit я ну никак не рассмотрел призыва уходить от аудиофильского барахла. Мне почему то показалось наоборот...
А в даташите не модели и графики я предлагал смотреть , а всего лишь схему ОУ. На которой видны р-канальные входные полевики и резисторы довольно большого номинала>> малая крутизна, следовательно высокая устойчивость к перегрузке по входу. Таких ОУ вагон и маленькая тележка? Плюс возможность взять сигнал до выходных каскадов у 744-й. Таких приборов наверное еще больше .

Вот оно значит в чем дело то !
А я то в толк взять не могу, что ты с этим AD744 так носишься?
Выходит в ДШ схему смотреть надобно… А ежели не преведена?
AD841 или вот ADA4898-1 к примеру. Так и лесом пусть идет такой ОУ! Правда?
Ты как полагаешь вот это вот "...малая крутизна, следовательно высокая устойчивость к перегрузке по входу" (видимо к перегрузке по ВЧ «мусору») насколько значимо для разностного усилителя (744+полевики), что трудится после 4131 (в Назаровском варианте)?
Ты "перепел" каменты АДВ про OP42 и там же AD744, однако он говорил это в контексте их применения в I/U, в Lynx 47 не так ли? Ах да еще и Lynx P-45.
Что касается использования OP42 (и надо думать и AD744) в разностном усилителе, то здесь АДВ просто говорит, что они "хорошо подходят" не более того!
Откель снимать сигнал это, что "залог здоровья"?
Это, что какое то особое преимущество?
НЕТ! Для AD744 это просто возможность не отправиться в мусорное ведро.
Да, таких приборов с возможностью снять сигнал с усилителя напряжения, да еще и с полевым входом не много. Увы.
Но, есть и радостные вести! Да, да!
Гораздо больше приборов с грамотно спроектированным входным и выходным каскадом!
Тот же LT1122 у которого кстати вполне достойный вых. каскад не оставляет ни единого шанса AD744+буф.
Ты пойми я не хаю твою конструкцию (сам давно хотел послушать 744 в композите), я лишь считаю, что в ней нет преимуществ против обычного решения на толковом ОУ. Привести список «толковых» ОУ или сам ДШ «пошерстишь»?

[Djemshut]

Нет,ну это праздник просто какой то последние дни. Надо посмотреть, че там с фазами луны сейчас.

А я то в толк взять не могу, что ты с этим AD744 так носишься?

а я вот в толк никак не возьму, чего это тебя так волнует?

Тот же LT1122 у которого кстати вполне достойный вых. каскад не оставляет ни единого шанса AD744+буф.

какие проблемы?

Например КП902 сильно гробит усиление ОУ из-за большой емкости затвор-сток.

упс... типовые 8пф это разве много?

[Djemshut]

Ты пойми я не хаю твою конструкцию (сам давно хотел послушать 744 в композите), я лишь считаю

Offтопик:
"Моей" (моего там мало на самом деле, разве что конструктив) конструкции от этого ни холодно ни жарко. Равно, как и мне. Вопросы пеара меня малоинтересуют.

[Audiomaniac]

А у дельта сигмы действительно ВЧ кошмар на выходе.

А то, на что я ссылку приводил (помеха от LE на выходе AD1865), которая после I/U достигает 100мв и имеет спектр с десяток мгц - это не кошмар?

[Djemshut]

tomtit, спасибо вам, как профи, за правильные слова. Иногда повторение азбучных истин помогает таки их пониманию. Я вполне серьезно.
Так что насчет емкости то, 8 пф это много? Возможно, что я искренне заблуждаюсь, считая что это вполне приемлемо в качестве нагрузки для УН операционника?
Да, и насчет пленки и гигантских электролитов и да и электролитов вообще- что то их не видать в обсуждаемой в рамках оффтопа конструкции.

[tomtit]

Offтопик:
Мои замечания носили скорее философско-обобщенный характер. Я лишь хотел сказать,
что разным путем можно достичь примерно одинакового результата. С точки зрения
профи, который все должен сделать максимально дешево, быстро и предсказуемо, правильно одно,
а для любителя-экспериментатора совсем по-другому.
Емкость 8пФ - очень велика по сравнению с паразитами ИС.
Мои знакомые разработчики ИС жалуются, что даже просто наличие вывода внешней коррекции часто портит всю малину.
С их точки зрения такие ОУ уже "неполноценные".

[Djemshut]

tomtit, понятно, спасибо- по большинству пунктов я с Вами согласен. Просто очень часто высказывания философско-обобщенного толка воспринимаются слишком конкретно и однобоко.
И опять я с емкостью. В общем, конечно велика- даже если наличие лишней ноги -уже швах.
Дело в том, что согласно данным производителя корректирующая емкость, подключаемая именно к этому выводу может иметь величину от 0 до 25 пф. 3.3 пф коррекции и 8 пф затвора вполне вписываются в допустимый диапазон нагрузок вывода...

[Xameleon]

Ссылка не работает на

модуль управления на базе микроконтроллера,

скиньте пожалуйста проект кому не трудно!.

[SexRobot]

Ссылка не работает на
скиньте пожалуйста проект кому не трудно!.

Видимо, уже утерян проект. Да вот и набожности в нем нет, он безвозвратно морально устарел.

[Xameleon]

а нового еще нету..так что актуально..

[Jenyok]

Не подскажет ли уважаемый ALL, счетверенные (4 шт. в одном корпусе) звуковые ОУ, питание +- 15 вольт, именно с биполярниками на входе ?
(!!! НЕ jFET, не полевики на входе !!!)
.
OPA4227 ?
OPA4228 ?
OPA1664 ?
OPA4188 ?
MC33079 ?
OPA1604 ?