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]

ПЛИС умудряется генерить меандр без внешней помощи.

Да уж, и ещё одно - этот меандр генерится только в паузах... Как только включается воспроизведение - там нормальные I2S сигналы. Ведь не могут же эти сигналы полностью маскировать меандр?

[kent]

Nikkov, может исключите вероятность случайности - проверите версию скомпилированной прошивки для EPM3064, которую вы выложили как раз для Aleksandr_M https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2524521 - она соответствует вашей последней рабочей версии для EPM3064 ?

[Aleksandr_M]

...Вот вчера ещё хотел попросить Nikkov повторно выложить прошивку, но не стал, потому что обнаружился ещё один интересный эффект(прям как у известного Момитко))), но не "на слух", а осциллографом:
В общем, так: шляпа снята с Нео, отключена от ЦАПа, запитана от отдельного стаба 3,3в, перемычка "мастер" стоит, я держу её в руке, упираясь щупом осциллографа в один из выходов ЕПМ(на котором есть зловредный меандр), вижу меандр, потом, продолжая держать щуп там же, и начинаю потихоньку относить всё это от ЦАПа. На расстоянии примерно 10 - 12 см меандр на выходе пропадает, от слова совсем!
Сначала не поверил своим глазам, повторил это разов 10 - 15, во всех случаях результат подтвердился.Попутно выяснилось, что меандр появляется как при приближении шляпы к плате ЦАП, так и трансу питания... Наверное, шляпа просто ловит любые наводки, а потом ЕПМ честно преобразует их в лог. уровни и выдаёт на выход("старается" хорошо работать), но откуда такая "суперчувствительность" к наводкам?
Ещё должен сказать, что у меня расположение всех блоков довольно плотное, вот от этого, наверное, и все беды.... А может быть, у ЕПМ какой-нибуть вывод висит в воздухе, и ловит всё, что есть вокруг, вплоть до радиопередач...

[kent]

... А может быть, у ЕПМ какой-нибуть вывод висит в воздухе, и ловит всё, что есть вокруг, вплоть до радиопередач...

1) а вы флюс точно отмывали на формирователе?
2) если шляпа в мастере через контакты 1 и 2 в CFG, то в каком положении контакты 7 и 8 ? Попробуйте установить 7,8 в положение Clk int и через резистор R5 (R6) подать землю на контакт 37 EPM

[Nikkov]

...Вот вчера ещё хотел попросить Nikkov повторно выложить прошивку, но не стал, потому что обнаружился ещё один интересный эффект(прям как у известного Момитко))), но не "на слух", а осциллографом:
В общем, так: шляпа снята с Нео, отключена от ЦАПа, запитана от отдельного стаба 3,3в, перемычка "мастер" стоит, я держу её в руке, упираясь щупом осциллографа в один из выходов ЕПМ(на котором есть зловредный меандр), вижу меандр, потом, продолжая держать щуп там же, и начинаю потихоньку относить всё это от ЦАПа. На расстоянии примерно 10 - 12 см меандр на выходе пропадает, от слова совсем!
Сначала не поверил своим глазам, повторил это разов 10 - 15, во всех случаях результат подтвердился.Попутно выяснилось, что меандр появляется как при приближении шляпы к плате ЦАП, так и трансу питания... Наверное, шляпа просто ловит любые наводки, а потом ЕПМ честно преобразует их в лог. уровни и выдаёт на выход("старается" хорошо работать), но откуда такая "суперчувствительность" к наводкам?
Ещё должен сказать, что у меня расположение всех блоков довольно плотное, вот от этого, наверное, и все беды.... А может быть, у ЕПМ какой-нибуть вывод висит в воздухе, и ловит всё, что есть вокруг, вплоть до радиопередач...

Та прошивка (pof-файл) для ПЛИС, что у меня сейчас, отличается от выложенной ранее. В любом случае на гитхабе есть полный проект, можно посмотреть, поменять и прошить. В Квартусе видно, что вход-выход (выводы 22 и 5) линии данных просто соединены внутри ПЛИС. Вход (вывод 22) подтянут к питанию.
Насчет плотности блоков - вот одна моя реализация в корпусе с этим ЦАП-ом, там еще сверху еще и менеджер питания, ничего похожего с наводками там нет и быть не должно.
Я бы посоветовал собрать проект в Квартусе и прошить еще раз.

[Aleksandr_M]

1) а вы флюс точно отмывали на формирователе?

Да отмыл нормально, спиртобензиновой смесью.

2) если шляпа в мастере через контакты 1 и 2 в CFG, то в каком положении контакты 7 и 8 ? Попробуйте установить 7,8 в положение Clk int и через резистор R5 (R6) подать землю на контакт 37 EPM

Попробовал. Впаял один из этих резисторов, второй вывод соеденил с массой - ну что сказать, чувствительность к наводкам сильно уменьшилась, но совсем не пропала. Может, этот 37 вывод просто посадить на массу напрямую?

Та прошивка (pof-файл) для ПЛИС, что у меня сейчас, отличается от выложенной ранее.

Ну так выложили бы, в смысле, готовый файл для прошивки, в Вашей теме про NanoPi-Neo, и не обязательно в шапке, кому надо - найдут....

вход-выход (выводы 22 и 5) линии данных просто соединены внутри ПЛИС

Да там всё настолько близко расположено, что может быть что угодно, ИМХО...

вот одна моя реализация в корпусе с этим ЦАП-ом, там еще сверху еще и менеджер питания, ничего похожего с наводками там нет и быть не должно.

Красиво сделано! Уважаю людей, которые могут и писать программы, и образы линюксовые собирать, и платы разводить, и паять, и руками работать!
...Но всё же у Вас, по сравнению, как у меня, всё расположено на "космическом" расстоянии друг от друга. А у меня Нео в 1 сантиметре от транса и в 2 сантимерах от ЦАПа, надо, наверное, всё переделывать, как положено, а не заниматься ерундой(это я про себя, если что)))....

[kent]

Впаял один из этих резисторов, второй вывод соеденил с массой - ну что сказать, чувствительность к наводкам сильно уменьшилась, но совсем не пропала. Может, этот 37 вывод просто посадить на массу напрямую?
... А у меня Нео в 1 сантиметре от транса и в 2 сантимерах от ЦАПа, надо, наверное, всё переделывать, как положено, а не заниматься ерундой(это я про себя, если что)))....

У вас вроде и в этом случае на ВСЕХ выводах перед R1 меандр, что противоречит логике авторского исходного кода по пояснению Nikkov, поэтому лучше получить заведомо рабочую прошивку - может кто-то из повторивших проект выложит свою рабочую для EPM3064 или дружащие с Квартус-ом скомпилирует по ссылке с гитхаба для EPM3064, если там конечно нет необходимости правки (про какие-то упомянул выше Nikkov) для выложенной в теме схемы.
Про помехи от транса и ЦАП - вы же вроде шляпу сняли, так почему-бы не отнести подальше для теста, а с цап снять питание. Но в принципе, лучше дождаться проверенной рабочей прошивки.

[Aleksandr_M]

Про помехи от транса и ЦАП - вы же вроде шляпу сняли, так почему-бы не отнести подальше для теста

Так я так и сделал - см. мой пост 243.
Что касается новой прошивки - если автор выложит .pof файл, залью, конечно. Скомпилировать в Квартусе я и сам мог бы, вроде ничего сложного, но в первый раз у меня такая "самоскомпилированная" прошивка не заработала, пришлось просить Nikkov выложить готовый файл, с которым всё заработало, так что... наверное, всё же не смог бы....)))
...Завтра попробую разнести всё подальше друг от друга, особенно транс, может, всё проще, чем кажется.

[kent]

...Завтра попробую разнести всё подальше друг от друга, особенно транс, может, всё проще, чем кажется.

Если не лень, то можно заодно попробовать снять R1 со шляпы - вдруг под сборкой затек припой с флюсом.

[Nikkov]

если там конечно нет необходимости правки (про какие-то упомянул выше Nikkov) для выложенной в теме схемы

Менять что-то в проекте можно, только если нужно что-то свое, если же нет, то проект рабочий и проверен мной и другими пользователями.

... такая "самоскомпилированная" прошивка не заработала ...

Если есть проблемы открыть, скомпилировать и прошить готовый проект, то не факт, что прошивка собранного файла происходит правильно. Я на 100% уверен, что в том файле, что я выкладывал нет никакого встроенного генератора.
Заодно, открыв проект и посмотрев на схему блоков ПЛИС, можно понять, что генерить там нечему, если только нет хитрых ненужных связей снаружи ПЛИС.
Ну или можно просто трансформаторы переставлять в пространстве, вдруг поможет.

[Aleksandr_M]

Я на 100% уверен, что в том файле, что я выкладывал нет никакого встроенного генератора.

Да нет, ни о каком генераторе речь не идёт, в плисине его, конечно же, нет. И прошивка в моём случае скорее всего не виновата. Просто у меня шляпа(уж не знаю, что конкретно в шляпе) ловит наводки, скорее всего, от транса, а ПЛИС просто делает из синусоидальной наводки меандр и подаёт его на все выходы. Выше я говорил, что если отнести шляпу подальше, меандр на выходе пропадает прям на глазах, если поднести обратно - появляется снова.

Ну или можно просто трансформаторы переставлять в пространстве, вдруг поможет.

Эх, жалко, корпус у меня маловат, сильно не отодвинешь, но пробовать буду, конечно.

---------- Сообщение добавлено 13:29 ---------- Предыдущее сообщение было 10:46 ----------

Ну что ж, вроде окончательно разобрался с этим "зудением" в паузах, вынул из корпуса БП вместе с трансом, отодвинул чуть подальше - всё ОК, но если приближать к Нео даже и не транс, а просто сетевой провод(ну и транс, конечно), сантиметра на 2 - зудение появляется снова. Теперь буду думать, как всё это по новой скомпоновать в корпусе.
...И, кстати - меандр на выходах Нео исчез, но там(если шляпа одета на Нео) всё равно присутствует какой-то высокочастотный шум(видно на осциллографе), это не страшно?
....И ещё вопрос, теперь уже по теме - для этого ЦАПа обязательно делать питание цифры и аналога на разных трансах(ну или желательно? И, если да, то насколько сильно желательно?), или можно и одним обойтись, как у меня сейчас и сделано?

[Alex]

вынул из корпуса БП вместе с трансом, отодвинул чуть подальше - всё ОК,

Это могло только олабить эффект, но неиспрвность осталась.

[Aleksandr_M]

но неиспрвность осталась.

Да почему осталась? Смотрел сначала осциллографом, когда шляпа была в мастере, при приближении транса - появляется(почти резко!) чёткий меандр на выходе, при отдалении - так же резко пропадает. Как я понимаю, при отдалении транса(и сетевого провода) плисине уже не хватает уровня наводки, чтобы "изготовить" из этой наводки меандр, а значит, до какого-то уровня наводка просто игнорируется - что есть, что нету. Имхо, конечно...

[Alex]

Да почему осталась?

Потому что эти "меандры на шине" не должны появляться даже если эту шину внутрь транса засунуть.
А если "отодвинул транс оно пропало" - значит завтра рядом включат дрель или сварочник и всему опять будет три целых и 14 сотых здец.

[kent]

Менять что-то в проекте можно, только если нужно что-то свое, если же нет, то проект рабочий и проверен мной и другими пользователями..

Nikkov, ваша старая прошивка в теме сделана в Квартусе 13.1, а будут ли подводные камни при компиляции этого проекта с Гитхаба в Квартус 9.1sp2 ? Опыта не имею, а при компиляции в 9.1sp2 выдает предупреждения, правда типа, что выводы с клоками не имеют Z состояния, но проверить пока не могу - формирователь ждет полной комплектации и источника, а 13.1 затруднительно скачать.

...при отдалении транса(и сетевого провода) плисине уже не хватает уровня наводки... Имхо, конечно...

может у вас какой-то стаб с питанием на этом трансе генерит ВЧ - посмотреть после стаба питание с изолированным входом.

[Nikkov]

Это могло только олабить эффект, но неиспрвность осталась.

Я вот вроде и пытаюсь это объяснить, но все бестолку. Aleksandr_M, моя фраза выше про "можно просто трансформаторы переставлять в пространстве, вдруг поможет" это был сарказм, если что. Ну не может нормально собранное устройство быть таким чувствительным. Надо искать паразитные замыкания на плате, где-то есть контур, включающий ПЛИС, который и реагирует на малейшие наводки.

---------- Сообщение добавлено 19:27 ---------- Предыдущее сообщение было 19:26 ----------

Nikkov, ваша старая прошивка в теме сделана в Квартусе 13.1, а будут ли подводные камни при компиляции этого проекта с Гитхаба в Квартус 9.1sp2 ? Опыта не имею, а при компиляции в 9.1sp2 выдает предупреждения, правда типа, что выводы с клоками не имеют Z состояния, но проверить пока не могу - формирователь ждет полной комплектации и источника, а 13.1 затруднительно скачать.

Я сам ни разу не специалист в квартусах, поэтому ничего конкретного сказать не могу.

[Aleksandr_M]

Надо искать паразитные замыкания на плате, где-то есть контур, включающий ПЛИС, который и реагирует на малейшие наводки.

На двух платах одинаковые замыкания - наверное, маловероятно....
Хотя, если только или сами плисины "китайские", или ещё что из деталей...
А вот интересно, ведь, наверное, никто не смотрел осциллографом, что творится на выходах ПЛИС? Особенно, когда шляпа одета на НаноПи.... Или когда транс питания в 1 сантиметре...

---------- Сообщение добавлено 21:34 ---------- Предыдущее сообщение было 18:07 ----------

Потому что эти "меандры на шине" не должны появляться даже если эту шину внутрь транса засунуть.

Это если меандр наводить прямо на шину... А если на чувствительный вход устройства, которое выходом подключено к этой шине?
...Ну а после того, как меандр этим устройством уже сгенерирован и уже присутствует на шине - я согласен, можно хоть внутрь транса засунуть, ничего этому меандру не сделается...

[Turbo_man]

Может просто банальный непропай где-то?

[Alex]

А если на чувствительный вход устройства, которое выходом подключено к этой шине?

Если в схеме присутствует ни к чему не подключенный "чувствительный вход устройства", приводящий к проблемам, то неисправность не в плате а в конструкции.

[Aleksandr_M]

неисправность не в плате а в конструкции.

Увы, есть тонкости, вроде бы очевидные для авторов конструкций, но вот для меня, например, из разряда "никогда не подумал бы"...)