Цифровая часть – упоминавшийся тут неоднократно модуль "Edel". Он выдает I2S поток, что и послужило основанием выбора преобразователем AD1955 (AD1853 – проблемный с I2S, AK – непонятно где купить без мороки, про PCM179x и Wolfson как-то не вспомнил). Системная информация от "Edel" (Mute, Sample Rate) передается в AD1955 по SPI через конфигуратор.
На основной плате ЦАП цифровая часть сводится к кварцевым резонаторам и буферу для выдачи клока на "Edel". Резонаторы (Crystek CCHD957) – единственные "честные" кварцы из серий имеющих 22.579 МГц и которые можно купить на Mouser/Digikey/ит.п. Из плюсов, помимо отличных характеристик, можно отметить чуть меньший размер (с сравнении с привычными DIL8/14) и полное выключение при переводе в "Standby".
Питание "цифры" построено без изысков: для резонаторов – опора+ОУ, на цифровую часть AD1955 стоит одиночная LM317.
Токовые выводы AD1955 посажены на землю через конденсаторы в 2.2 нФ. Соединение с I-V-преобразователем производится через индуктивности в 100 нГн. В принципе, индуктивность хотелось-бы применить в несколько раз большую, но в опытах витые СМД-катушки показали себя слишком уж хорошей антенной, а экранированные multilayer-индуктивности типично имеют большое активное сопротивление. Примененные чипы (MLF2012DR10J от TDK) ловят помехи вполне сравнимо с куском провода и имеют активное сопротивление ~0.1 Ом.
Данная катушка индуктивности представляет собой только часть индуктивного входного сопротивления I-V-преобразователя, потому говорить о чистой реализации LC-диплексера тут не приходится. Частота, выше которой помехи "предпочитают" уходить не в I-V-преобразователь, а "землю" – порядка пары МГц, что вполне безопасно для относительно быстрого ОУ.
Дополнительно, с частот в десяток МГц сигнал на входе I-V-преобразователя отсекается еще и конденсатором в 680 пФ. Отчасти с целью снизить влияние помех на входе ОУ на частотах выше нескольких МГц, он охвачен местной ОС через Т-цепь (33 пФ - 2 кОм - 33 пФ).
Сам I-V-преобразователь построен на связке ОУ+эммитерный повторитель. Одиночным ОУ во-первых весьма проблематично "прокачать" емкость на входе каскада и нагрузку ~600 Ом, во-вторых на одиночном ОУ не получится удобно разделить малосигнальные и "силовые" токовые цепи. ЭП запитаны от источников тока, то есть ток, потребляемый от источников питания стабилизирован. Сам ОУ работает в малосигнальном режиме и фактически потребляет только разность токов в базовых цепях ЭП, то есть, по сути, тоже потребляет стабильный ток. В итоге, питание оказывается организовано как-бы по принципу "последовательный стабилизатор нагруженный на параллельный". При однополярном питании предпочтение pnp-транзисторам (помимо их несколько более гладких выходных характеристик в области малых напряжений) тоже продиктовано желанием возвращать токи из нагрузок ЭП в "землю" напрямую (а не через блокировочные емкости и БП. При этом контур протекания сигнальных токов оказывается минимальным.
Чтоб обеспечить необходимую амплитуду сигнального тока, ток покоя ЭП выбран сравнительно большим (~15-16 мА). Режим по напряжению, в основном, задается падением постоянного тока смещения модуляторов ЦАП на резисторе обратной связи. ЭП охвачен ОС полосой в несколько МГц (причем в звуковом диапазоне GBWP составляет несколько десятков МГц), что с одной стороны вполне достаточно для его линеаризации, а с другой, еще не создает проблем с фазой на реактивной нагрузке.
I-V-преобразователь нагружен на классический фильтр-сумматор. Как и в I-V-преобразователе (из соображений умощнения выхода и реализации постоянного тока потребления) ОУ также дополнен повторителями. Из отличий – во-первых, применение двуполярного питания потребовало еще один транзистор для возврата колебаний тока питания в "землю" и, во-вторых, отсутствие цепи местной ОС - для более узкополосного ОУ и "легкой" нагрузки она оказывается излишней.
Стоит отметить, что вторая гармоника ЭП в I-V-преобразователе (в данным случае) вряд-ли будет лучше 110 дБ (на верхнем краю частотного диапазона), поэтому очевидна необходимость точной компенсации четной нелинейности плечей ЭП сложением в фильтре-сумматоре. В этой связи оказывается важным разное входное сопротивление половинок фильтра-сумматора. Разная нагрузка в плечах ЭП в I-V-преобразователе означает разные уровни второй гармоники и принципиальную невозможность точной взаимокомпенсации. С целью уравнять входное сопротивление плечей фильтра-сумматора на его входах стоят резистор и RC-цепь. Поскольку вход фильтра "скомпенсированый" резистором потребляет от I-V-преобразователя больший постоянный ток, чем с вход фильтра "скомпенсированый" RC-цепью, больший ток задан и в одном из источников тока для ЭП в I-V-преобразователе (дополнительный резистор на 1 кОм). В итоге оба транзистора ЭП в I-V-преобразователе работают при одинаковым токе покоя и с одинаковой амплитудой переменной составляющей.
Чтоб локализовать контуры протекания переменного тока все каскады зашунтированы на земляной полигон конденсаторами относительно большого номинала и развязаны от источников питания резисторами. Как следствие, "предпочтительный" путь протекания переменного тока оказывается максимально коротким.
С целью минимизации паразитных петель тока питание каскадов ЦАП осуществляется от отдельных источников. Синфазные дроссели (последовательно с резисторами понижения добротности) установлены как на каждой из линий питания на плате, так и в цепи первичных обмоток трансформаторов.
Помимо этого, резисторы на входе каждого из питаний совместно со 100мкФ-конденсаторами на входе стабилизаторов образуют ФНЧ, после них питающее напряжение имеет вид синусоиды амплитудой в десяток мВ. Учитывая, что петлевое усиление в цепи обратной связи стабилизаторов питания уменьшается с частотой, весьма оправдано спадание спектра на входе как минимум с той-же скоростью. С этой точки зрения применение дополнительного ФНЧ на входе стабилизатора не является излишеством. Аналогичную роль играют "развязывающие" RC цепи в цепях питания ОУ. Если принять во внимание, что у ОУ подавление помех по шинам питания тоже ухудшается с частотой, ФНЧ желательны и в цепях питания после стабилизаторов.
Кроме этого на плате есть "факультативный" интегратор и реле, закорачивающее выход при включении устройства и при проседании питания после выключения.
ЦАП собран на двух платах 160 х 100 мм. Плата БП – односторонняя, плата ЦАП – трехслойная. Поскольку устройство делалось в одном экземпляре, плату после сборки "никто никогда" не увидит, и поскольку мне безразличны "красивости", но не безразлична возможность получить плату через пару часов, платы – домашнего изготовления. Плата БП вообще сделана ЛУТом.
Трехслойка вначале делалась тоже под ЛУТ (потому широкие дорожки), но в конце, чтоб не рисковать, все-же была реализована через фоторезист. Эта плата собрана из двусторонней и односторонней. Отверстия в двусторонней (переходы на средний, "земляной" слой) "металлизировались" заклепками, односторонняя плата притягивалась перемычками. Получается так вполне нормально, мнения профессионалов и эстетов на этот счет мне не очень интересны.
Свободные участки на верхнем и нижнем слое залиты "землей". На верхнем слое сделаны островки "силовой земли", соединяющиеся со средним земляным слоем в одной точке, на этих "островках" собраны сильноточные цепи (ЭП, например).
Разделения на "цифровую" и "аналоговую" земли в зоне микросхемы ЦАП нет. Каскады вытянуты "в линеечку", основные узлы разнесены, пространство между ними залито "землей". Силовые цепи, по возможности, перпендикулярны сигнальным путям.
Расстояние от кварцевых резонаторов до входа микросхемы ЦАП порядка 1 см, земляной слой между кварцами и микросхемой ЦАП - сплошной, это дает весьма "короткую" линию и нивелирует проблемы отражений и "подскоков земли", а так-же способствует уменьшению паразитных излучений.
Цепи вывода клока сделаны максимально плотно, фактически прямо на цифровом разъеме. Применяемый плоский шлейф с мелким шагом в 0.5 мм удобен своей компактностью и надеждой на меньший уровень помех (в сравнении с привычными 1.27 мм - шлейфами).
Критичные мелкие конденсаторы – np0, в интеграторе - полипропилен, электролиты – низкоимпедансники, оставшиеся от других конструкций (Panasonic FC, FK).
Резисторы в звуковых цепях – вишаевская тонкопленка melf0204, в особо критичных местах – 0.1%-ная.
Трансформаторы – такие, которых "у меня их много". Из плюсов – удобство в применении, малая межобмоточная емкость. Минусы (никакой холостой ток и помехи) не так критичны с резисторами в первичке 2 кОм (хоть резисторы там и не для этого) и при противофазным включении обмоток.
[свернуть]
Еще один ЦАП на AD1955
), так что довольно красивые картинки - целиком заслуга инженеров фирмы AD, их эстетических предпочтений и способностей воплотить это в "железо"
.
Сообщение от Максим
С кучей мелких специализированных компов в разного рода устройствах управления, хранения и рендеринга приходится смиряться, благо на глаза оно лезет, будучи надежно замаскированным.
Социальные закладки