ЦАП на AD1853 под управлением микроконтроллера

[Candidate]

Представляем цифро-аналоговый преобразователь на AD1853, работающий под управлением микроконтроллера.

Первоначально, хотелось изготовить несложный ЦАП на доступной элементной базе. Выбор пал на ЦАП, описанный на страничке Maniac (вариант 2) ввиду (как изначально показалось!) легкой повторяемости. Печатная плата – это немного доработанный проект, представленный And$er (rev. B).

Нельзя сказать, что изготовление шло гладко: как всегда при практической реализации не обошлось без мелких ошибок (типа ошибок трассировки ПП), но и серьезные сюрпризы тоже имели место (из 4 операционных усилителей один оказался бракованным).

Однако, когда очевидные ошибки были устранены, при первых запусках устройство продемонстрировало не впечатляющее качество звука. Явно сильнее обычной звуковой карты компьютера, но ничего выдающегося. Подробно проблема освещалась на Форуме.

При детальном изучении фирменной документации на микросхемы приемника и ЦАП было сделано предположение, что проблема заключается в некорректном построении слова данных на выходе приемника SPDIF.

Для решения проблемы был разработан модуль управления на базе микроконтроллера, который позволяет
1) Управлять режимами работы микросхемы ЦАП по интерфейсу SPI
2) Читать информацию с приемника сигнала (DIR9001) и конфигурировать его
3) Изменять все возможные настройки микросхем во время работы с помощью единственного валкодера с одновременным отображением на ЖКД необходимой информации.

Модуль управления обладает и такими удобными функциями как регулировка громкости, плавное нарастание громкости при включении, индикация частоты выборок входного сигнала и т.п.

Первое же прослушивание устройства с подключенным модулем управления позволило правильно сконфигурировать режимы работы всех микросхем и получить удивительный прогресс в качестве звука. В настоящее время ЦАП «переигрывает» связку "Привод CD"+"Усилитель"+"АС" весьма неплохого уровня. Звук, полученный с ЦАП, отличается детализацией верхних частот, глубоким динамичным басом, чёткой серединой и проработанным объемом сцены. Впечатляет четкостью одновременная передача разных частот и разноуровневых сигналов. В целом звучание очень приятное, прослушивание комфортно, музыку легко слушать часами.

Конструктивно ЦАП выполнен на 4 платах:
1) Плата силовых трансформаторов
2) Плата первичных стабилизаторов
3) Модуль цифро-аналогового преобразования
4) Модуль управления

Данное конструктивное исполнение позволило избежать классических проблем электромагнитной совместимости. Устройство работает устойчиво, не подвержено влиянию излучения мобильного телефона (даже лежащего на плате ЦАП, с включенным передатчиком), и не пропускает в звуковой тракт "шум" цифровой части.

Для тех, кто с настороженностью относится к применению микропроцессорных устройств в схеме управления ЦАП, можем сказать, что отключение управляющей части от ЦАП не приводит к изменениям как субъективно (на слух), так и объективно (по осциллографу).

Температура всех микросхем едва заметно выше температуры окружающей среды.

Справедливости ради надо отметить, что, после применения модуля управления, была сделана попытка восстановить "неправильное" звучание ЦАП (которое он имел изначально). Оказалось, что этого легко добиться, принудительно поменяв формат входных данных и количество бит в RJSM.

При реализации проекта были применены следующие пакеты САПР: Multisim, Proteus, PCAD.

Благодарим Maniac, And$er за открытые схемные решения, на базе которых был начат этот проект, а также всех участников форума за полезные советы и ссылки, которые позволили этот проект осуществить!

23 сентября 2009 года добавлена схема электрическая принципиальная и библиотека элементов.
19 февраля 2010 года проект "Модуль управления" закрыт.

[yan]

алгоритм какой???

Ну, к примеру, на проц идёт сигнал сброса с супервизора питания и вордклок квадратной шины. С проца - три линии конфиг. шины и сигналы сброса и мьюта ЦАПа.

В прерывании сброса проца сразу выставляем ногами сброс и мьют ЦАПа,
и разворачиваем систему.
далее начинаем частоту вордклока. Считаем разницы таймстампов в прерывании по ноге вордклока.
Фоновый процесс время от времени проверяет частоту вордклока, если получается допустимое значение, то выводим цап из сброса, выплёвываем нужное управляющее слово на SPI. Отпускаем ногу мьюта.
Вордклоки считать продолжаем,
если пару-тройку раз насчитали что-то непонятное, выставляем сброс и мьют,
и всё сначала, где ждём нормальную частоту вордклока, чтобы снять сброс, выдать конфиг и снять мьют.
Задержки после каждого шевеления ногой около сотни микросекунд.

[Wired]

чегой-то сложно както...

[Pyku_He_oTTyda]

У меня простой алогитм: нажал кнопку, отослал конифиг по SPI. Все.

то выводим цап из сброса, выплёвываем нужное управляющее слово на SPI. Отпускаем ногу мьюта.

MUTE програмный есть, зачем ногу использовать?

[Denisius]

АДВ где-то писал, что у AD1955 с форматами проблем нет. В принципе можно пользовать и по дефолту.

Да, писал. Хотелось бы услышать мнение специалистов обнаруживших и предавших огласке это явление в 1853, проведших изыскания и нашедших решение.

[yan]

MUTE програмный есть, зачем ногу использовать?

В общем случае на квадратной шине могут быть неформатные данные и на аналоговой стороне получится мощный переходной процесс.

[dortonyan]

чегой-то сложно както...

В общем да


Привожу как пример свой алгоритм:
1.Включение mute
2.Прерывание входных данных
3.Импульс ресера
4.Загрузка конфига (SPI)
5.Отключение mute
6.Включение входных данных
Под входными данными подразумеваю шину PCM. При этом тайминги могут быть любыми, лижь бы укладывались в нормы по даташиту.

[yan]

Конечно, если вас устраивает ручной выбор частоты дискретизации, получится проще.

[dortonyan]

Конечно, если вас устраивает ручной выбор частоты дискретизации, получится проще.

В смысле сложно описано, реализация - другое дело. Я привел пример простого и информативного описания алгоритма. Т.е. хотелось бы в таком виде увидеть другие рабочие алгоритмы. Сам процесс передачи данных по SPI, работа с супервизором и реализация программы в МК - это уже дело техники - у каждого может быть свое и по сути не важно.

[yan]

5.Отключение mute
6.Включение входных данных

Поменять бы наоборот. Сначала данные подать, потом мьют отключить.

Я привел пример простого и информативного описания алгоритма.

У меня в микроконтроллере многозадачная rtos, и на бейсике мне не думается совсем

[dortonyan]

Поменять бы наоборот. Сначала данные подать, потом мьют отключить.

Или вообще без mute, но мне уже, если честно, лень перешивать контроллер и экспериментировать.

Offтопик:

У меня в микроконтроллере многозадачная rtos, и на бейсике мне не думается совсем

Здорово. Правдо не очень понятно, к чему это

[yan]

Offтопик:

не очень понятно, к чему это

Если вы претендуете на описание именно алгоритма,
то у вас не хватает начала и окончания.
Этот факт, плюс наличие нумерации строк, даёт основания предполагать, что вы пишете или уже думаете именно на бейсике

Отсюда и

лень перешивать контроллер и экспериментировать

[dortonyan]

Offтопик:
На счет меня вы заблуждаетесь.
Ну да не будем ругаться и засорять ветку.

А что именно вас интересует в начале и окончании алгоритма?

[Candidate]

Хотелось бы услышать мнение специалистов обнаруживших и предавших огласке это явление в 1853, проведших изыскания и нашедших решение.

В AD1955 никаких подобных проблем не обнаружено.

[Denisius]

Отлично. Как звук? AD1955 конкурент ли AD1853? Да и сама AD1853 так ли хороша в сравнении с тем же PCM1794A.

[Candidate]

Я уже описывал мои ощущения где-то. Вкратце: AD1955 и AD1853 звучат не столько лучше/хуже, сколько по-разному. Но это явно приборы от Analog Devices: им присуща максимальная детальность звука, прозрачность, механистичность. PCM1794A даёт более теплый, музыкальный звук, хотя и не столь кристально-чистый. Лично я готов жертвовать чистотой ради музыкальности. Использую ЦАП на PCM1794A, чтобы слушать, но держу под рукой ЦАП на AD1853, чтобы удивлять гостей.

[Бурцев]

Мой опыт говорит совершенно об обратном - 1794 = механистичность, 1853 = музыкальность.



С уважением.

Алексей Бурцев

[artos]

ЦАП на AD1853, чтобы удивлять гостей.

Не слушал AD1853

Но за AD1955 могу сказать что детальность ошеломляющая!
Звук на этом чипе точный, детальный и как мне кажется, правильный.

В скорости попробую на новой платке будет связка WM8804 + AD1955 + ad8066 I/U + LM6172 или LM4562
с возможностью конфигурирования обеих микросхем.
До этого была связка DIR9001 + AD1955 (но на этой связке была слышна разница на разных режимах)

[krulfa]

AD1955 и AD1853 звучат не столько лучше/хуже, сколько по-разному.

IU и фильтры были идентичны? Если нет, то всякое сравнение теряет смысл - замена одного типа ОУ на другой, например, изменяет звук до состояния "это разные устройства".

[Ромыч]

1955 при прочих равных всегда будет хуже 1853 по одной простой причине - у 1853 ток модуляторов в 4 раза ниже, соответственно легче режим работы одного из ключевых узлов - преобразователя и/у.

[dortonyan]

Отсюда вывод - перебирать и сравнивать между собой МС ЦАП одного класса - бесполезное занятие. По большей части результат будет зависеть от реализации, что неоднократно демонстрирует Дмитрий (АДВ). Остальное - дело, больше вкусовых, предпочтений и доступности самих МС.