Высококачественный ЦАП AH-D6 с поддержкой DSD и PCM, 2-in-1 на ak4493/ak4490

[EDDiE]

Высококачественный ЦАП AH-D6 с поддержкой DSD и PCM, 2-in-1 на ak4493/ak4490

http://audiohobby.ru/vysokokachestve...93-ak4490.html






Как показал опыт эксплуатации AH-D5, большинство тактовых генераторов, в частности используемые NZ2520SD(A), не реализуют полного гашения генерации в неактивном режиме (только Z-state выхода). Поэтому в новом устройстве было решено уделить особое внимание полному гашению генерации неактивного клока и возможности полного отключения обоих генераторов в слейв режиме.
Устройство совместимо с транспортами Bolero или Charleston от Energy Audio без каких-либо дополнительных переходных устройств.
Для использования всех возможностей AK4493EQ / AK4490EQ, в частности для реализации поддержки DSD, чип работает в soft mode под управлением микроконтроллера atmega48/88.

Схема ЦАП AH-D6 на AK4493EQ

По сравнению с AH-D5 схема не претерпела больших изменений. Цифровые потребители, микроконтроллер и внешнее питание для гальваноразвязки, также имеют персональные стабилизаторы на LP2985/LP5907/ADP151.
А вот в питание цифровой части AK4490/AK4493 решено было поставить lm1117 т.к. они имеют меньшее выходное сопротивление. Кроме этого для питания тактовых генераторов решено было использовать интегральный стабилизатор LP5907 (замена ADP151), но при этом реализовать отключение питания неактивного клока с применением аналоговых ключей TS5A3166DBVR.






Сигналы каждого выхода ЦАП фильтруются индивидуальными ФНЧ бесселевского типа 2-го порядка после чего сигнал еще дополнительно фильтруется фильтром первого порядка в звене вычитателя.
В ФНЧ предлагается использовать высококачественные стерео ОУ: OPA1642 (полные аналоги OPA2141 и прицезионный OPA2140), OPA1652, AD823, LME49880 (последний имеет Thermal Pad, пропайка которого обязательна). В звено вычитателя дифференциальных сигналов предлагается установить высколинейные ОУ: ADA4627, OP42, OPA627, LT1468. Цепочка точной подстройки нуля на выходе вычитателя должна быть скорректирована согласно даташиту для выбранного ОУ.

Печатная плата ЦАП AH-D6

Цап AH-D6 выполнен на двусторонней печатной плате размером 100х69мм.



Сигналы каждого выхода ЦАП фильтруются индивидуальными ФНЧ бесселевского типа 2-го порядка после чего сигнал еще дополнительно фильтруется фильтром первого порядка в звене вычитателя.
В ФНЧ предлагается использовать высококачественные стерео ОУ: OPA1642 (полные аналоги OPA2141 и прицезионный OPA2140), OPA1652, AD823, LME49880 (последний имеет Thermal Pad, пропайка которого обязательна). В звено вычитателя дифференциальных сигналов предлагается установить высколинейные ОУ: ADA4627, OP42, OPA627, LT1468. Цепочка точной подстройки нуля на выходе вычитателя должна быть скорректирована согласно даташиту для выбранного ОУ.

Печатная плата ЦАП AH-D6

Цап AH-D6 выполнен на двусторонней печатной плате размером 100х69мм.


Распиновка разъёма I2S в AH-D6

Разъём i2s имеет распиновку Lynx Audio. Контакты 2, 4, 6, 8 — земля ЦАПа. Контакт 9 — питание гальванической развязки Bolero / Charleston +3,3 со стороны ЦАПа.
Контакты 1, 3, 5, 7 — сигналы шины i2s:

Формат	Pin 1	Pin 3	Pin 5	Pin 7
PCM	BCK IN	SDATA IN	LRCK IN	MCLK IN/OUT
DSD	DSD BCK IN	DSD LEFT IN	DSD RIGHT IN	MCLK IN/OUT

Контакт 10 — сигнал сброса ЦАПа при смене частоты дискретизации или PCM/DSD режима. Низкий логический уровень — нормальная работа, высокий логический уровень — сброс. Данный сигнал не является обязательным. Микроконтроллер сам отслеживает изменение режимов и подает необходимые сигналы сброса для AK4490, но для предотвращения щелчков при смене потока PCM->DSD или обрыве DSD потока необходимо, чтобы транспорт заранее подавал соответствующие сигналы. По умолчанию контакт 10 подтянут к уровню «1».

Разъем CONTROL

По умолчанию все сигнальные пины разъема CONTROL подтянуты к уровню «1».
Контакт 1 — сигнал включения нужного генератора мастерклока (на частоту х44.1кГц либо х48.0кГц). Если в конфигурации выбран ведомый режим (см. CONFIG)), то данный пин не используется.
Контакт 3 — сигнал Connect. ЦАП активен, если уровень «0». При подаче «1» ЦАП переходит в режим Mute.
Контакт 7 — сигнал PCM/DSD. Уровень «0» определяет наличие DSD потока на выходе. Для PCM потока — уровень «1».
Контакты 5, 9 — На них выдаются уровни в зависимости от текущей частоты дискретизации:

Частота дискретизации	Pin 5	Pin 9
44.1кГц/48.0кГц/DSD64	0	0
88.2кГц/96.0кГц/DSD128	1	0
176.4кГц/192.0кГц/DSD256	0	1
352.8кГц/384.0кГц/DSD512	1	1

Значения контактов 5 и 9 игнорируется, если в CONFIG выбрана опция автоматического определения частоты дискретизации (см. CONFIG).

Замеры искажений AH-D6 mk3 на ak4493

По результатам измерений, заметного превосходства нового чипа над ak4490 выявлено не было. Ожидаемо удалось получить некоторое улучшение показателей S/N, а вот по искажениям чипы ведут себя примерно одинаково. При уровне в -6Дб наблюдается переход от мягкого спектра к жесткому, вылазят гармошки высших порядков.
В этом моменте AK4490 дает больше простора для экспериментов, т.к. согласно документации позволяет увеличить питание VDDR(L) до 7.2 вольт, что при грамотном подборе питания Vref (как в AH-D5) позволяет «немного отодвинуть этот переход». Поэтому под AK4490 решено было немного изменить номиналы схемы. А чтобы не создавать путаницы, версию ЦАП AH-D6 с ak4490 решено было назвать AH-D6 mk0, и вынести все материалы по нему в отдельную статью (скоро будет).




Спектр выходного сигнала 1кГц, -12Дб (24bit. 96кГц)





Спектр выходного сигнала 1кГц, -3Дб (24bit. 96кГц)



Тем не менее стоит отметить, что параметры моего измерительного стенда, на базе АЦП CS5381, уже недостаточны для замеров новых чипов АКМ. В спектрах в большей степени выражены искажения самого АЦП, так как замеры генератора «Виктора» дают очень схожую картину. Работа по улучшению измерительного тракта ведется.

Субъективно, звучание с ak4493 по сравнению с ak4490 получилось немного более детальное.
На данный момент идет сборка и тестирование первой партии печатных плат активными посетителями нашего сайта. Уже 3 экземпляра было успешно собрано и проверено два из них на AK4490 и один на AK4493.

[Aleksandr_M]

Nikkov, спасибо, в ближайшее время займусь...

Тут надо различать что является "мастером" по базовому клоку, а что по другим.

О, Алекс целую лекцию написАл, спасибо, коротко и понятно(ну, или почти понятно), скопипастю себе в заметки...

[Alex]

Если что непонятно - могу попытаться прояснить.

[Aleksandr_M]

Если что непонятно - могу попытаться прояснить.

Ну разве что вот тут немного не ясно:

для разных семплрейтов нужно не только переключать сетку генераторов (44х/48х), но и частоту WCLK+BCLK.

То есть, в ЦАПе должен стоять "частотомер", который должен будет определять, какой семплрейт идёт с источника, и в соответствии с этим переключать частоту WCLK+BCLK, правильно? Но ведь с источника не пойдёт никакой семплрейт, пока ЦАП не передаст правильную частоту WCLK+BCLK? Замкнутый круг получается? Ясно, что я где-то ошибаюсь, но где именно?

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

---------- Сообщение добавлено 14:51 ---------- Предыдущее сообщение было 14:41 ----------

в ближайшее время займусь...

Занялся, впрочем, безрезультатно. Перезалил образ, сначала попробовал просто как есть, без всяких правок текстов - работает как раньше, зудит в паузах.
После правки armbianEnv.txt и замыкании контактов 7 и 8 на колодке CFG шляпы НаноПи, ЦАП вообще молчит, если снять эту перемычку - громко рычит, и сквозь рычание временами как бы пробивается намёк на музыку. Пробовал так же устанавливать джампер на контакты 5 и 6 колодки CONFIG в ЦАПе(перевод в ведомый режим), не влияет ни на что...

[Nikkov]

Зачем замыкать 7 и 8 контакты то??? Я же вроде по русски написал 1 и 2??

---------- Сообщение добавлено 18:40 ---------- Предыдущее сообщение было 18:38 ----------

7-8 это мастер клок от цапа или от генераторов на шляпе. Естественно, при его замыкании звука нет, на шляпе же нет генераторов.

[Aleksandr_M]

Я же вроде по русски написал 1 и 2

Ой... Извиняюсь, не иначе - чёрт попутал.)
....Замкнул 1 и 2, включил - вместо зудения теперь потрескивание, и в одном канале значительно сильней, чем в другом, и так же только в паузах. Да, и играет теперь только МР3 музыка, включаешь FLAC - нет звука, хотя с началом воспроизведения потрескивания пропадают.

[Nikkov]

Ой... Извиняюсь, не иначе - чёрт попутал.)
....Замкнул 1 и 2, включил - вместо зудения теперь потрескивание, и в одном канале значительно сильней, чем в другом, и так же только в паузах. Да, и играет теперь только МР3 музыка, включаешь FLAC - нет звука, хотя с началом воспроизведения потрескивания пропадают.

Надеюсь, что при установленной перемычке в armbianEnv был прописан *master?

[Alex]

То есть, в ЦАПе должен стоять "частотомер", который должен будет определять, какой семплрейт идёт с источника, и в соответствии с этим переключать частоту WCLK+BCLK, правильно? Но ведь с источника не пойдёт никакой семплрейт, пока ЦАП не передаст правильную частоту WCLK+BCLK? Замкнутый круг получается? Ясно, что я где-то ошибаюсь, но где именно?

Ошибюки нет все правильно - замкнутый круг.
Поэтому в таком варианте источник должен как-то сказать ЦАПу, какой он хочет семплрейт.

[Aleksandr_M]

в armbianEnv был прописан *master?

Да, конечно, всё по Вашим инструкциям.

---------- Сообщение добавлено 19:11 ---------- Предыдущее сообщение было 19:09 ----------

источник должен как-то сказать ЦАПу, какой он хочет семплрейт

Что-то слишком сложно получается....

[Alex]

Что-то слишком сложно получается....

Да нет, многие источники (в т.ч и мои ЮСБ) выдают наружу сигналы, соответстующие семплрейту. По ним легко сделать переключение.

[Nikkov]

Ой... Извиняюсь, не иначе - чёрт попутал.)
....Замкнул 1 и 2, включил - вместо зудения теперь потрескивание, и в одном канале значительно сильней, чем в другом, и так же только в паузах. Да, и играет теперь только МР3 музыка, включаешь FLAC - нет звука, хотя с началом воспроизведения потрескивания пропадают.

Почему не проигрываются FLAC - загадка. Еще более интересная загадка - как ЦАП вообще что-то играет, если ему не дают мастер-клока? Нео в мастере выдает только бит/ворд-клоки и сигнал, поэтому мастер-клока на ЦАП-е быть не должно. Или AK449X умеет восстанавливать мастер-клок, как та же PCM5102?
В общем перевод нео в мастер нужен для того, чтобы проверить сигналы на выходе шляпы, когда ничего не идет с ЦАП-а. Т.е. сначала полностью отцепляем ЦАП и проверяем сигналы на гальваноразвязке со стороны шляпы. Должно быть все чисто. Далее, подключаем только землю и питание развязки от ЦАП-а и проверяем сигналы уже на выходе развязки.

Offтопик:
По поводу мастер-слэйвов: вся эта конструкция - нео, шляпа и ЦАП имеют три варианта:
1. Мастер Нео - Нео формирует сигналы I2S клоков из своей внутренней PLL, шляпа работает исключительно как развязка, ЦАП полностью в слэйве, мастер-клок на ЦАП не передается.
2. Мастер Шляпа - Генераторы на шляпе используются для формирования мастер-клока, ПЛИС формирует I2S клоки, Нео в слэйве, но управляет выбором генераторов и делителями в ПЛИС для формирования сетки, в зависимости от контента. ЦАП полностью в слэйве и принимает I2S клоки и сигнал через гальваноразвязку от шляпы, мастер-клок на ЦАП не передается.
3. Мастер ЦАП - мастер-клок, через гальваноразвязку идет на шляпу, ПЛИС формирует из этого мастер-клока I2S клоки, Нео в слэйве, но управляет выбором генераторов на ЦАП-е и делителями в ПЛИС для формирования сетки, в зависимости от контента. ЦАП принимает I2S клоки и сигнал через гальваноразвязку от шляпы.

2 режим исключительно отладочный, так как мастер-клок наружу не отдается (просто на используемой гальваноразвязке нет для этого свободного выходного канала). Я его сделал для того, чтобы можно было работать над прошивкой без ЦАП-а.

[Михаил45]

Или AK449X умеет восстанавливать мастер-клок, как та же PCM5102?[/OFF]

Не умеет. Не работает.

[Nikkov]

Не умеет. Не работает.

Вот и мне интересно, каким это образом он работал. Не иначе как локальная магия.

[Aleksandr_M]

как ЦАП вообще что-то играет, если ему не дают мастер-клока?

Почему не дают? Мастер-клок как шёл с ЦАПа, так и идёт, за исключением того случая, когда отключаются генераторы ЦАП. А уж как и куда этот мастер-клок поступает(или просачивается?) дальше, и как всё это взаимодействует, мне неведомо, это Вы, как автор, должны знать, и почему всё же работает, если не должен - я тоже не могу знать... А "локальная магия" - где она там может прятаться, вроде ничего необычного у меня не сделано....

[Nikkov]

Я не могу быть автором вашего устройства, тем более в связке с ЦАПом. Как я уже писал, у меня они работают без проблем, как с ЦАП-ом 1-й версии, которая у меня на 4490, так и со второй - на 4493.
Если вы все делали как я писал: перевод нео в мастер (armbianEnv.txt), перевод шляпы в байпасс (перемычка на 1-2) и перевод ЦАП в ведомый режим (перемычка на 5-м контакте), то на ЦАП мастерклок физически попасть не может, даже если его что-то будет генерить на стороне нео или шляпы, так как канал гальваноразвязки в обратную сторону не работает.

[Aleksandr_M]

и перевод ЦАП в ведомый режим (перемычка на 5-м контакте)

Ну в этом режиме, конечно, полностью замолкает - ни звука, ни рыпения, ни щелчков... Но когда я ставлю этот джампер, слышно, как щёлкают релюшки, так что, возможно, ничего не слышно просто потому, что выход отключается.

[kent]

Для перевода нео в мастер (т.е. тактирование от PLL процессора) надо на шляпе поставить соответствующую перемычку и поменять подключаемый оверлей на *master*, и всё. Генераторы на шляпе нужны тогда, когда и нео, и цап ведомые!!!

Nikkov
Спасибо за открытый проект вашего формирователя, но на его схеме названия пинов 1 и 7 (разъем CFG) и их необходимые сочетания плохо соотносятся в отношении нужного режима подключаемого ЦАП, а тип указанной гальваноразвязки предполагает только мастер у цап. Может для однозначности добавите таблицу их сочетаний в отношении режима цап и наличия своих генераторов в формирователе.

Почему не дают? Мастер-клок как шёл с ЦАПа, так и идёт, за исключением того случая, когда отключаются генераторы ЦАП. А уж как и куда этот мастер-клок поступает(или просачивается?)

Aleksandr_M
Вы упускаете автроские настройки конфигурации ЦАП-а его разъемом CONFIG: "Контакт 5 — режим тактования ЦАП-а. Уровень «1» (отсутствие джампера) задает ведущий режим (master mode). При подаче «0»(присутствие джампера) устройство переходит в ведомый режим (slave mode), другими словами цап должен тактироваться вешним клоком. При этом оба тактовых генератора на боту ЦАП-а полностью отключаются."
Т.е. когда источник master, то в цап должны через его пин 5 отключаться генераторы, но на I2S должен приходить внешний мастер клок.

[Aleksandr_M]

Т.е. когда источник master, то в цап должны через его пин 5 отключаться генераторы, но на I2S должен приходить внешний мастер клок.

В данном случае не всё так просто - приходить-то он должен, но, как я понял из объяснений Nikkov, он формируется в "шляпе" НаноПи-Нео методом PLL, даже генераторы не нужны...

Для перевода нео в мастер (т.е. тактирование от PLL процессора) надо на шляпе поставить соответствующую перемычку и поменять подключаемый оверлей на *master*, и всё. Генераторы на шляпе нужны тогда, когда и нео, и цап ведомые!!!

...Вот сейчас у меня стоит эта самая перемычка, так же в ЦАПе стоит джампер, отключающий его генераторы, На выходе ЦАП - тишина, если честно, не понимаю смысла этого эксперимента, но, возможно, Nikkov расскажет?

[Nikkov]

не понимаю смысла этого эксперимента, но, возможно, Nikkov расскажет?

Выше уже писал:
В общем перевод нео в мастер нужен для того, чтобы проверить сигналы на выходе шляпы, когда ничего не идет с ЦАП-а. Т.е. сначала полностью отцепляем ЦАП и проверяем сигналы на гальваноразвязке со стороны шляпы. Должно быть все чисто. Далее, подключаем только землю и питание развязки от ЦАП-а и проверяем сигналы уже на выходе развязки.

[Aleksandr_M]

перевод нео в мастер нужен для того, чтобы проверить сигналы на выходе шляпы, когда ничего не идет с ЦАП-а

Ааа, типа "ловим помеху по линии "DATA", это осциллографом надо? Хорошо, будем попробовать...

[kent]

В данном случае не всё так просто - приходить-то он должен, но, как я понял из объяснений Nikkov, он формируется в "шляпе" НаноПи-Нео методом PLL, даже генераторы не нужны...
...Вот сейчас у меня стоит эта самая перемычка, так же в ЦАПе стоит джампер, отключающий его генераторы, На выходе ЦАП - тишина, если честно, не понимаю смысла этого эксперимента, но, возможно, Nikkov расскажет?

да вы поймите, что если у вас в формирователе гальваноразвязка стоит той маркировки (типа) как на схеме, то она в обратном напралении (от Nano в цап) мастер клок никак пропустить не сможет - посмотрите даташит на неё! Изначально Nikkov писал, что и его сборки Volumio расчитаны на цапы в мастере, вот и тип гальваноразвязки поставил под такой цап.