Создаем Чистюлю, или как забыть о нужде обратной синхронизации.
Завел тему, чтобы обсудить некоторые особенности готовящегося к выпуску "Чистюли".
Концепция устройства такова: на вход поступает тактовый сигнал любой стандартной частоты (на схеме есть табличка с поддерживаемыми частотами), далее сигнал обрабатывается с помощью цифровой ФАПЧ с малой полосой пропускания (единицы герц). На выходе получаем тактовый сигнал с частотой и фазой, соответствующий входному, но с джиттером на уровне долей пикосекунды.
Для чего это нужно? Для того, чтобы в подавляющем большинстве применений отказаться от пары дорогих генераторов (на две сетки частот) и необходимости применять обратную синхронизацию источника сигнала. Достаточно будет очистить от джиттера сигналы с обычного spdif-приемника, или любого другого асинхронного источника цифровых аудиоданных с шиной I2S (wm8804, pcm2706 и многие другие), и получить заметный прирост качества звуковоспроизведения.
Особенно важен факт того, что по уровню низкочастотных составляющих фазового шума "Чистюля" вполне может соперничать с очень хорошими генераторами. И, к сожалению (или счастью?), только единственный прибор одной фирмы, построенный на технологии цифровой ФАПЧ, имеет необходимую нам узкополосность фильтра ФАПЧ, позволяющую добиться необходимых в высококачественном аудио показателей низкочастотного фазового шума. Оценка значений фазового шума приведена в таблице на схеме. Я провел опыты с EVM-платой и получил очень похожие результаты.
"Чистюлю" надлежит включать в разрыв одного из трех клоковых проводов шины I2S - того, от фазового шума которого зависят динамические погрешности АЦ/ЦА-преобразователей. Для большинства сигма-дельта приборов это будет мастер-клок, для разных мультибитов - по разному. Позже сделаю табличку, для какого типа приборов куда включать "Чистюлю".
Другой способ применения "Чистюли" - синхронизация регистра реклока от локального мастерклока (например, генерируемого spdif-приемником). Для вящей универсальности есть второй выход с удвоенной частотой.
Кроме того, вход тактового сигнала выполнен, как дифференциальный (он имеет позитивный MCLKI и негативный MCLKIGND сигналы) и электрически развязан от основного устройства конденсаторами. Это позволяет избежать проблем с появлением контура "земли" при внедрении "Чистюли" в целевое устройство. Разумеется, можно использовать этот вход как обычный КМОП, подключив к "земле" негативный сигнал MCLKIGND. Наиболее выгодным в большинстве применений является псевдодифференциальное подключение, когда оба этих синала вместе приходят к источнику, и сигнал MCLKIGND подключается именно к его "земле", в непосредственной близости.
Питание модуля - от источника +5В, потребление не маленькое - до 300мА. Размеры четырехслойной печатной платы - 30 х 50 мм. Коннектор - 6 пинов с шагом 2.54мм, предполагается вертикальная установка. Конфигурирование управляющих регистров ЦФАПЧ (коих набралось 49 штук) и алгоритм выбора рабочей частоты осуществляются с помощью микропрограммы, выполняемой микроконтроллером NXP LPC1114. Микроконтроллер работает от встроенного RC-генератора на пониженной частоте и не является источником сколь-нибудь ощутимых электромагнитных помех (проверено).
Предусмотрена индикация режимов работы: индикатор отсутствия сигнала на входе, индикатор захвата частоты, индикатор питания.
Вопросы к форумчанам:
1. нужно ли добавлять на модуль регистры реклока для всех сигналов I2S ? Я счел это излишним при некотором размышлении
2. нужно ли поддержать еще какие-то частоты?
3. нужно ли поддержать диапазон частот сигналов BCLK и LRCK (сейчас поддержаны частоты MCLK), чтобы включать модуль в разрыв именно этих сигналов, когда это надо? (например, PCM1704 обновляет выход по сигналу BCLK)
Цену тут озвучить не могу, будет тема в "толкучке". Скажу только, что договорился с дистрибьютором и цена на чип ЦФАПЧ будет очень хорошей, что сделает итоговую стоимость доступной и интересной для широкого круга.
Сообщение от steel_monkey
Социальные закладки