Модульный ЦАП - ATDBASE.

[Alex]

Хочеться представить почтеннной публике одно творение. Начато оно было еще прошлой весной, потом, по разным причинам несколько заморожено. Осенью "оттаяло" и продолжилось.
Далее требуется новая ревизия платы, в связи с выяснившимися техническими вопросами, которые были не совсем ясны и известны в началее ее проектирования. Плюс - новые мысли и идеи, появившиеся "в процессе".
Поэтому я решил обнародовать данную конструкцию, и выслушать замечания/поделания. Чтобы (сразу говорю - не обещаю что все) учесть их при разработке следующего варианта платы.

Чтобы небыло путанницы, в дальнейшем под словом "ЦАП" будет подразумеваться полностью или частично
готовое устройство/плата/комплект плат, а под "чип-ЦАП" будет подразумеваться сама микросхема ЦАПа.

Из чего состоит современный ЦАП? Примерно из этого:
1) Входной SPDIF-приемник и/или USB-транспорт.
2) В случае спдифа - опциональный (A)SRC/джиттероподавитель.
3) Тактовый генератор с низким джиттером на 2 сетки частот.
4) Процессор/ПЛИС конфигурации и управления.
5) Собственно сам чип-ЦАП с I/V, ФНЧ, смесителем (дифф. сигнала в недифф.). Опционально - с локальными "стабами"
6) Выходной буферный усилитель (может быть частью п.5)
7) Система питания ("стабы") всех узлов.
8) Блок питания (транс(ы), выпрямитель, электролиты, возможно первичные "стабы").

Далее опционально (может быть, может не быть):

9) Закорачивающее выход реле (Mute).
10) Выходные разьемы (RCA, XLR)
11) Органы управления (переключения входов и прочего) и индикации (светодиоды, дисплей и т.д.)
12) Сетевой фильтр.
13) Регулятор громкости.
14) Наушниковый усилитель.

Как мы видим - все пункты, кроме п.4 почти не зависят от того, на каком чип-ЦАПе мы делаем устройство (ЦАП). ТАк зачем каждый раз городить все с начала?

Итак - чтобы было проще пробовать (и применять) разные чипы ЦАПов, было решено сделать одну, более-менее универсальную плату, на которую в качестве модулей устанавливать небольшие платки, собственно, с самими ЦАПами. Для некоторых модулей это возможно вообще без изменений на самой плате, для некоторых - нужны небольшие (типа пару резисторов перепаять).

Структурно, система состоит из базовой платы, на которой "на борту" имеются спдиф-приемник, SRC, процессор управления, тактовый генератор ("клоки"), выходной буферный усилитель/смеситель (зачем смеситель - далее), регулятор громкости (PGA2310/2311), мьютовые реле, стабилизаторы для разных узлов.
Также там расположены две пары выходных RCA-разъемов (одна пара до регулятора громкости, другая после), RCA-SPDIF входа, оптический приемник TOSLINK.
На эту плату, устанвливается "модуль ЦАПа" (это платка содержащая чип-ЦАП, с I/V, ФНЧ, локальными стабами, если надо, и прочей "обвязкой", которая должна физически располагаться поближе к чип-ЦАПу), модуль наушникового усилителя, расширитель входов (платка с еще одним RCA-SPDIF и TOSLINK).

Базовая плата боковыми разьемами подключается к плате USB-транспорта (xV или подобный) и к плате блока питания (на ней выпрямители, первичные электролиты и стабы), к которой подключается трансформатор с сетевым фильтром и фронтальная плата с дисплеем и энкодером (а также, наушниковым разъемом, хотя я его скорее всего оттуда уберу).


Далi буде....

P.S. Напишите что-нибудь, чтобы я мог продолжать с нового собщения. Только не все сразу, кто-то один

[variator]

USB вход не предполагается?

[odinss20]

По мне так должны быть все входы SPDIF TOSLINK USB
а вот усилитель наушников с регулятором громкости наверное излишне будет
ну и конечно качественное питание

[BesPav]

Александр, отлично!

1. Вариант воспроизведения непосредственно из файла (с флешки/диска, скорее всего по USB) не рассматривается в принципе?

2. Обмен параметрами РГ с усилителем (конечно имеющим функцию регулировки) планируется? Очень неудобно иметь один пульт для усилителя и второй для собственно ЦАПа.

3. Прошивки ПЛИС обновлять по SDIO при несовпадении контрольной суммы с текущей, ну или как вариант выбирать вручную с помощью пульта на встроенном экране. Экранчик-то будет? По SDIO можно и мптришки поиграть...

4. В этот же проект ПЛИС можно заложить несколько вариантов овер/апсемплеров типа х2/х4/х8 и нойзшейперов. У современных ПЛИС вычислительной "дурности" таки поболе будет, да и аппаратный ЦФ позволит ощутимо поэкономить. А тут прямая дорога к воспроизведению и без м/с ЦАПа.

5. Связан с п. 2.
Вот пульт, например, Apple Remote:

Можно будет с его помощью управлять ВСЕЙ системой?
Т.е. проигрыванием ЦАПа (треками и папками), включением/выключением, громкостью в усилителе. 7 кнопок таки...

П. 6., наверное, может быть частью п.5, а не п.4?

[Ромыч]

4) Процессор/ПЛИС конфигурации и управления.
6) Выходной буферный усилитель (может быть частью п.4)

мммм... это как?

[Alex]

О, наконец хоть один написал что-то
Теперь можно продолжать.

Структурная схема устройства:



Немного о SRC - выбран был, как бы наисовременнейший на сегоднешний день AK4137, благодаря его широким возможностям (ха-ха 3 раза!), в первую очередь - конвертации PCM->DSD, чтобы можно было играться не только с готовыми чип-ЦППами, но и попробовать популярную ныне тенденцию посроения No-Chip DSD-DAC на дискретных элементах (но конечно не просто с RC-цепочкой как сделал Андреа Чуфолли - ха-ха еще 8 раз, я об этом писал в соотв. теме).

Идея была в том, что данные для конфигурации SRC и чип-ЦАПа храняться в виде таблицы, каждая ячейка которой представляет собой конфигурацию для конкретного семпл-рейта.
А также, имеется таблица перекодировки, т.е. соответствие входящих и выходящих формат+семплрейт. Плюс, для USB-входа, режим "Direct", где данные напрямую идут с USB-интерфейса в чмп-ЦАП в неизменном виде.
Выглядит это примерно так:



Но из-за особенностей AK4137 не все оказалось возможным на имеющемся железе, поэтому полностью все реализовать можно будет только в следующей ревизии платы, а в текушей - только частично.
"Прошивка" (фирмваре) процессора управления состоит из 4-х частей:
1) Бутлоадер (это единственная, намертво прошитая часть, которую пользователь не может поменять/проапдейтить)
2) Основная программа.
3) Блок параметров
4) Блок конфигураций.

В блоке параметров сосредоточены основные настройки, например ON/OFF для каждого входа (вход помеченный как OFF не будет участвовать в переборе входов при их переключении), пределы и шаг регулировки громкости, время простоя, перед уходом в спячку и прочее.

Бутлоадер запускается при подключении платы через переходник (я не стал ставить редко используемый USB разъем на плату - это НЕ тот разьем, который используется для USB входа!!!) к компъютеру.

Компьютер видит устройство просто как флешку, разбитую на два диска. Поэтому никаких драйверов на компьютер ставить не надо - MSD-Class работает без них (точнее - они уже встроены в форточку).
На первом диске имеется один большой файл - это основная программа. Чтобы записать новую программу (апдейт прошивки), нужно просто стереть имещийся файл и скопировать туда файл с новой прошивкой.
Второй диск - аналогично, только он содержит файл со всеми настройками (параметрами) и конфигурациями. большинство настроек и парамтеров, можно поменять оперативно с передней панели (энкодер+дисплей) в режиме Setup.
Переменные парамтеры (текущий вход, уровень громкости и т.п.) запоминаются и восстанавливюатся при последующем включении. Собственно, включения тут как такого и не надо - устройство само уйдет в спячку при отсутствии валидного сигнала на входе, и само проснется при его появлении.

Чтобы не вытворял пользователь, он не может повредить бутлоадер, поэтому вероятность "получить кирпич" как говорят эмбеддщики, практически равна нулю.
Единственно как это можно сделать - подключить JTAG и сделать полный Erase процессору. Но кто будет это делать? Только тот, кого не будет устраивать мое фирмваре, и кто захочет написать свое. Ради бога, я не против, но назад возврата не будет.

---------- Сообщение добавлено 18:37 ---------- Предыдущее сообщение было 18:33 ----------

Вот пульт, например, Apple Remote:

Павел, у тебя в роду телепатов небыло?

Сорри всем, я забыл упомянуть - на фронтальной панели раположен еще IR-приемник. Как и все мои конструкции с ИК ДУ, его можно настроить практически на любой пульт из 5-ти форматов.
НО (!) - по умолчанию, он настроен именно на Apple Remote
(коих уже закуплено пара десятков)

[mellowman]

Хочеться

http://tsya.ru

10) Выходные разьемы (RCA, XLR)

XLR*ы с конвертером из небаланса в баланс?

11) Органы управления (переключения входов и прочего) и индикации (светодиоды, дисплей и т.д.)

В цифре можно не переключать входы. Удобнее когда у тебя есть прибор и он просто работает, сам по себе: ты смотришь кино с сетевого плеера, оно играет, слушаешь музыку с диска/компа — оно играет, пришёл, с телефоном и с него тоже играет. Это в идеале

Нюанса 2:

11.а) частота. Я вижу такое решение: берётся максимальная частота всех источников и в неё ресемплится. Так можно если слушать без ресемплинга, просто отключить всё, и не надо никаких пультов к цапу
11.б) при сложении сильно скомпрессированной музыки может получиться клиппинг. Я думаю все поймут, что надо где-нибудь сделать потише

Ещё хочется 15й пункт — дсп/кросс, за обозримые деньги не влезет между п. 4 и несколькими 5?

[Ромыч]

Короче, игрушка для любителей поперетыкать все что можно. Осталось только предусмотреть возможность перетыкать хит этого дела - операционники

[_Ру_]

А меня больше всего интересует конвертор PCM-DSD

[Ромыч]

А меня больше всего интересует конвертор PCM-DSD

Даташит на АК4137 вроде в гугле ищется без проблем

[Alex]

А теперь, покажу как все это выглядит и на несколько часов удалюсь из эфира.
Это вид спереди и сзади собранного "лего-устройства"



Это вид базовой платы и платы БП снизу:



Хочу сразу заметить про имеющиеся на плате "проводочки" - это не столко ошибки, сколько improvement, т.е. реализация того, что пришло в голову уже когда платы были готовы.

Это имеющися на сегодня комплект модулей:



Слева от базовой платы - переходничок для апгрейда прошивки, снизу - блок питания. Кто в курсе, сразу заметит, что он унифицирован с БП от ATDAC-9 и ATDAC-10.
Справа вверху - фронтальная плата с дисплеем и енкодером.
Под ней - два модуля наушниковых усилителей.
Посередине - некоторые уже имеющиеся модули ЦАПов на AK4495, AK4497 и двойное-моно на AK4490. Плюс - предыдущая версия No Chip DSD.

[_Ру_]

Даташит на АК4137 вроде в гугле ищется без проблем

В смысле я бы взял плату конвертора.

[Alex]

Хочеться
http://tsya.ru

Извени(с), русский не родной

XLR*ы с конвертером из небаланса в баланс?

Про XLR было написано в "общей части", типа "из каких частей обычно состоит ЦАП как устройство". В конкретной конструкции - никаких XLR-ов нет и не будет.

а) частота. Я вижу такое решение: берётся максимальная частота всех источников и в неё ресемплится.

Такое можно и в текущей версии железа. Проблемы с AK4137 - в переключении выходного семплрейта при РСМ выходе. Поствить фиксированно максимальную - проблем нет.

Хотелка была - чтобы на каждый входной формат (PCM/DSD) и семплрейт (44/1-48-88.2-96 и т.д., dsd64/128/etc.) можно было ИНДИВИДУАЛЬНО настроить также офрмат - PCM/DSD, семпелрейт, или же поставить "direct".

Короче, игрушка для любителей поперетыкать все что можно.

Типа того, но в первую очередь - для того чтобя я сам мог перетыкивать все что хочу
Во вторую - как "полигон для творчества", кому хочеться таковым заняться.
В третью - как базовый блок сразу для нескольких готовых устройств.

[_Ру_]

Alex, так шо там с Вашим No-Chip DSD-DAC ? Как звучит-то? Стоит оно того?

[mellowman]

Извени(с), русский не родной

Да ничё, и у тех у кого родной бывает

Про XLR было написано в "общей части", типа "из каких частей обычно состоит ЦАП как устройство". В конкретной конструкции - никаких XLR-ов нет и не будет.

Это плохо

[LampCos]

Alex,
Сначала офигеть, потом еще раз офигеть....КЛАССНО.
А почему платы не красные?

Наушниковые усилки получаются просто для контроля или полноценные?(платка маловато что то)
Вообще я ЗА наличие наушникового усилителя.

Александр. наверное и корпус для всего этого уже подобран?

Думаю что для полного счастья не хватает возможности просто подцепить воспроизведение с флешки или жесткого

[bend]

На счёт xlr согласен с
mellowman.Вещи не всегда, но иногда полезная. И многие это начинают понимать (спорить на этот счёт не хочу).

Если все базовые блоки более-менее определены, то не вижу смысла в съемном блоке питания. Принципиально, наводки от трансформатора это никак не уменьшит (платы то в пределах одного корпуса). Да и 50/100Гц наводка не опасная.


Мне кажется, что съемными и заменяемыми должны быть платки входов (причём юсб я бы по дефолту ставил, а спидиф - модулем, но тут как я понимаю, уже имеется устройство отдельное и нет смысла его лупить на единую плату) и плату управления/индикации. Все остальное единой платой с колодками под трансформатор.



Проект очень интересный.

[Alex]

Это плохо

Это нормально. XLR в домашнем источнике - нужен как корове седло.
Вот в применике (усилителе) - еще можно его понять, только если не ставить XLR-RCA переходник на входе усилителя, а наоборот - тянуть симметричный кабель до самого выхода источника, и только там соединять "-" с землей.

Но вы говорите, говорите, я все мысли фиксирую. У меня и свои идей по дополнениям-изменениям хватает. А что из этого потом реализовывать - я подумаю.

Alex, так шо там с Вашим No-Chip DSD-DAC ? Как звучит-то? Стоит оно того?

Первая версия - звучит неплохо, но есть проблемы. Вторая версия получше, но еще есть над чем поработать.

А почему платы не красные?

Ну это-же пока не серийные а пробные, какой смысл?
Вообще, я цветные платы делаю так: цифровые интерфейсы (xV, xVM, JKill) - синие, аналоговые платы - красные, фронтальные панели - черные (чтобы не просвечивало сквозь стекло), вспомогательные - зеленые.

Наушниковые усилки получаются просто для контроля или полноценные?(платка маловато что то)

А зачем большие:
Насчет "для чего" - тут скорее "для кого".
Для шизотериков с сундука - разумуется только для контроля, для нормлаьных людей, особенно не с полуторакилобаксовыми наушнками - хидампы на TPA6120 (THS6012) или OPA6122 вполне полноценные.

Александр. наверное и корпус для всего этого уже подобран?

Да, но есть проблемы с передней панелью и ее оформлением, из-за дисплея, в основном. Енкодер меня бесит, может заменю его просто на 3 кнопки. Или вообще убберу и остаклю управление только с ИК ДУ.

TFT -дисплей тоже бесит, оно конечно очень информативно, но подумываю поставить светодиодные 7-сегментники, как в 9-ке и 10-ке - отображать только входной семплрейт/формат, громкость и ЦФ - только в момент регулирования и несколько секунд после. И добавить еще один 7-сегментник. поменьше, отображать номер текущего входа.

Думаю что для полного счастья не хватает возможности просто подцепить воспроизведение с флешки или жесткого

Это совсем другое устройство.

Если все базовые блоки более-менее определены, то не вижу смысла в съемном блоке питания.

Зато я вижу - одна 4-х слойная плата такого размера, будет в 2 раза дороже чем одна 4-х плюс одна 2-х.

[LampCos]

А зачем большие:
Насчет "для чего" - тут скорее "для кого".
Для шизотериков с сундука - разумуется только для контроля, для нормлаьных людей, особенно не с полуторакилобаксовыми наушнками - хидампы на TPA6120 (THS6012) или OPA6122 вполне полноценные

То есть на фото это платы на TPA6120? Круто однако

[Alex]

То есть на фото это платы на TPA6120? Круто однако

Верхняя - ТРА, нижняя - ОРА.