ЦАП с питанием от USB
Хочу рассказать об одной плате ЦАП, которая явилась результатом некой "лабораторной работы".
Начало здесь: https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=84956
Учитывая, что это всего лишь хобби, то работа в этом направлении ведется крайне медленно.
Цели создания платы:
- качественный ЦАП, с питанием от USB + опционально аккумулятор (в планах 18650 одна или 2 банки, в зависимости от получившихся габаритов и времени непрерывной работы, так же необходимо учесть время зарядки)
- по возможности наименьший габарит
- минимум редкоземельных компонентов
- USB UAC 1, отсутствие специфических драйверов, в идеале 16/44 - 24/96.
- обязательно качественный выход на наушники.
Что рассматривалось в качестве кандидатов:
CS43L22 и ему подобные чипы (от AKM в том числе) - всё прекрасно, кроме характеристик аналогового выхода.
CS43131 и аналоги - не совсем понятно, есть ли LPF внутри чипа, т.к. производитель в даташите рисует непосредственное подключение к наушникам, а так же питание логики фиксировано и равно 1.8В, что крайне не удобно.
Т.к. палата по сути дела отработка идей и схемотехнических решений было решено взять старенький CS4398. В качестве транспорта - плата Чип И Дип USB Prime на STM32F042F6P6. Формат вывода фиксированный 24 бита 48 кГц Кстати большинство минусов получившейся платы именно по прошивке контроллера.
LPF фильтр по схеме от AK4490 для DSD режима, за исключением первого конденсатора между дифф. линиями (С49 и С55), т.к. выход ЦАПы оказался очень нежным и искажения подскочили до 0.002%, поэтому фильтр получился скорее 2 порядка, чем 3 как заявлено в даташите. ОУ в фильтре - полюбившийся мне LM4562.
Усилитель для наушников - собственная схема, начало здесь: https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2693677
ОУ - TPA6120A2 паре с LM4562. Номиналы обвязки ОУ подобраны таким образом, что бы Ку усилителя был 1, по сути дела это просто повторитель. Есть определенные "грешки" у данной схемы, но первое прослушивание показало что звук хороший, на замерах мелкий шум и нет роста Кг, это скорее от разводки ПП.
Питание. Здесь всё не однозначно, поэтому было решено попробовать DC-DC преобразователи. Для формирования 5В и 3.3В питания ИМС ЦАП использован AM1LS-0509S-NZ, для двухполярного питания LPF и усилителя для наушников AM2DM-0509DH60-NZ. Сразу на выходе DC-DC стоит простейший LC фильтр. Питание аналоговых цепей от малошумящих LDO стабилизаторов TPS7A4901 и TPS7A3001.
В широкой полосе шума от DC-DC замечено не было, стабилизаторы отлично подавляют пульсации. Напряжение аналоговых цепей +-7В.
Так же на плате есть второй разъем USB для подключения питания, в итоге он не пригодился и не установлен.
Общий потребляемый ток от USB порта составил 330мА при подключенных наушниках 32 Ом и комфортном уровне громкости. В теории можно уменьшить, например заменив ADUM1400 на что то менее прожорливое.
Стабилизаторы для DVDD - LP2985-3V3, для AVDD LP2985-5V0. Для VREF решено было использовать опробованный метод - REF195 и НЧ фильтр.
Применяемая элементная база - в большинстве случает SMD, резисторы, конденсаторы - 0603, что не так удобно при пайке.
Для экономия питания, на плате нет реле MUTE.
Что получилось в итоге:
Замеры:
Скрытый текст
Линейный выход:
Пара картинок с RMAA:
Выход для наушников мало чем отличается от линейного, поэтому приведу только несколько штук, где есть небольшая разница:
[свернуть]
Результат хороший, немного страдает взаимное проникновение, а так же растёт THD+N на ВЧ ( дополнения: после не хитрых манипуляций с номиналами выхлопа, выяснилось, что растет именно шум, а Кг остаётся на том же самом уровне, не зависимо от частоты, скорее всего проблема с какой то из линий питания), но мне разбираться лень, т.к. плата отладочная и будет скорее всего кататься вместе с ноутбуком по командировкам. SNR получился 110 дБ, что не так плохо, но конечно можно было бы и лучше. По идее можно поиграться с фильтрами питания, по крайней мере в LPF.
Из минусов - тонна косяков в прошивке контроллера, так же необходимость убрать поддержку HID, т.к. кнопок нет. Есть проблемы с перезагрузкой. Будет время и желание переделаю, если транспорт перекачует куда то еще. Так же есть проблемы с разъемом наушников, коротит на землю, при вставке в него штекера, нужно искать что то лучше.
Есть проблемы со стартом CS4398 - питание AVDD должно подаваться гораздо раньше DVDD, для этого был установлен супервизор и "замедлен" старт стабилизатора на 3.3В, но этого оказалось не достаточно, поэтому вместо супервизора в итоге прижилась RC цепочка.
По звуку. Звучит ярче чем AKM, без особых акцентов, так же показалось что детализация немного выше чем у 4493. Пару месяцев на отслушку и поиск косяков.
В конечном варианте будет всё таки CS43198, обещают меньший ток потребления, меньшие искажения, но будут определенные неудобства с преобразователями уровней на 1.8В.
Ответить с цитированием
Сообщение от dortonyan
Социальные закладки