Недорогой ЦАП на DIR9001 и AD1955 с USB, Optical и Coaxial входами. Что можно улучшить?

[AleXH]

Предлагаю обсудить народный цап (85$), а также возможности улучшения звучания при небольшом бюджете (до 30-40$). На текущий момент звучание цапа несколько уступает слегка твикнутому ПКД Denon 755AR (PCM1702L) с замененными ОУ на OPA2134, запитанными 12В от отдельного источника питания. Звучание у цапа и ПКД тембрально схоже, но цап немного уступает в динамике, прозрачности и прорисованности сцены на материале 16/44. Поток брался с оптического выхода Denon. Вход USB сделан на CM102S.

Конфигурационные ножки AD1955 посажены на землю, и цап, также как и DIR9001 залочен на поток I2S 24/32..48kHz.

Какие возможные доработки вижу я:

1. Решено. Что можно сделать с "выхлопом"? В первую очередь, интересовала бы большая динамика/атака инструментов. - Выхлоп взят из цапа Lynx D37 Дмитрия Андронникова, за что ему отдельное спасибо. Звучание его выхлопа тембрально сбалансировано, звук мелодичен и имеет широкую, глубокую сцену.

2. Решено. DIR9001 отдаёт поток I2S вплоть до 96kHz, и отпаяв конфигурационные ножки AD1955, в 1-й регистр цапа по SPI с помощью микроконтроллера можно записывать 0x0000 для 48кГц, либо 0x0100 для 96 кГц.

3. Решено. Есть ли смысл для DIR9001-AD1955 изменять режим 24 I2S на 16RJ при подключении ПКД по оптике, либо по коаксиалу и воспроизведении 16/44? Или AD1955 звучит в обоих режимах одинаково? - Согласно неподтверждённым данным - не имеет, AD1955 в режиме 24I2S воспроизводит 16-и битный поток без деградации качества звука.

4. Имеет ли смысл для данного цапа приобретать апсемплер? - Вопрос пока открыт. Предлагаемый продавцом CS8421 может лишь подавлять и без того достаточно небольшой джиттер DIR9001, что должно сказаться в лучшую сторону не только на чистоте (мелодичности) самого звука, но и на локализации его источников. По плечу ли это CS8421 - не известно.

Интересуют любые конструктивные мысли по сабжу. Ссылки на фото и полудостоверную документацию прилагаю.

Программа переключения сеток частот для PIC12F683

CCLK GPIO, 3 ; pull-down through 10K to DGND
CDATA GPIO, 5 ; pull-down through 10K to DGND
CLATCH GPIO, 4 ; pull-up through 10K to DVDD
LRCLK GPIO, 2
LED GPIO, 1 ; Low - 48kHz, Hi - 96kHz

:1000000083018B01850104280F30990005168316A2
:100010009F0108308500C73081008312A001051DB3
:100020000F280519112814281528051D1F28000060
:10003000211C1C28A0012110A00B0F282628211804
:100040002328A0012114A00B0F282C28A11C0F2865
:10005000A110851000303228A1180F28A114851492
:1000600001303228051238200030382005160F28BC
:10007000A2000830A000A20D031C851203188516EB
:0A00800085118515A00B3B28080030
:02400E00D400DC
:00000001FF

[свернуть]

Микроконтроллер переключает цап AD1955 между двумя сетками частот 44.1/48 и 88.2/96кГц. Программа в железе пока не воплощена, лишь проверена симуляторе.

[AleXH]

План работ ясен. Начну с замены резисторов и поиска плёночных и электролитических конденсаторов. По результатам отпишусь.

[dortonyan]

Начну с замены резисторов и поиска плёночных

Да, тут еще момент. Так как выхлоп имеет дифференциальную схемотехнику, то для получения наилучших результатов все симметричные элементы (резисторы, конденсаторы) по возможности следует подбирать в пары по номиналам.
Т.е. важна не абсолютная точность номиналов а их одинаковость: например резисторы 2,2к могут быть 2,15..2,25к, но относительно друг-друга их номинал должен совппадать максимально точно (насколько это возможно вымерить доступным мультиметром). В первую очередь это касается резисторов и емкостей на выходе ЦАП и в I/U-преобразователе; в частности не помешает проверить, как подобраны резисторы подтяжки к выходам ЦАП (2к) и резисторы в ОС I/U (2к), а так же емкости в I/U (100p или 470p).

[AleXH]

Будут ли звучать в выхлопе резисторы С5-61 (прецизионные герметизированные изолированные металлофольговые)? Исполнение у них как у кварцев.

Для стабилизации аналогового и цифрового питания AD1955 применены AMS1117, Напряжение на входе стабилизаторов 11В, на выходе 5В. Имеет ли смысл применить для аналогового питания AD1955 предварительную стабилизацию на 8В с помощью LM117? Или это не актуально, учитывая что выхлоп стабилизируется единожды, либо не актуально по причине недостаточно качественной разводки платы?

Что именно твикать в питании цифры? С аналоговым питанием всё понятно - его качество напрямую влияет на качество звука, но цифры? - Она вроде же либо работает, либо нет

[dortonyan]

Будут ли звучать в выхлопе резисторы С5-61

Не знаю.
Но я бы отдал предпочтение малогабаритным (пусть даже обычным китайским), т.к. в данном случае положительный эффект от применения хороших металлофольговых резисторов может быть сведен на нет наведенными на них помехами.
А так отзывы от применения МФ резисторов в I/U преобразователях - хорошие.

Имеет ли смысл применить для аналогового питания AD1955 предварительную стабилизацию на 8В с помощью LM117?

В данном случае - нет. Предварительная стабилизация имеет смысл либо для параллельных стабов, либо для стабов с собственным шумом ниже ослабленных входных пульсаций (например M5230).
Обычно при емкости на входе 2000..4000uF одного стаба хватает.

учитывая что выхлоп стабилизируется единожды

У выхлопа имеется доп. подавление пульсаций по питанию самии ОУ. Поэтому, теоретически, питание цап должно иметь меньший шум. Практически, в данном случае, так загоняться не стоит из-за

недостаточно качественной разводки платы

, а так же из-за упрощенной схемотехники, которая все равно не позволит получить высокое разрешение.

Что именно твикать в питании цифры?

Основной момент - пленочные шунтирующие емкости 0,1uF, от которых на частотах выше нескольких МГц (где сосредоточены помехи цифровых схем) толку мало. Их следует заменить на керамические того же номинала. Это же касается и цифрового питания МС ЦАП. Правда из-за монтажа это может оказаться бесполезным мероприятием. Электролитические емкости в питании ЦАП (аналоговом и цифровом) следует заменить на хорошие низкоимпедансные (если там иные). Правда тут есть вероятность получить возбуд стаба, выход которого нагружен на низкоимпедпнсную емкость (следует контроллировать осциллографом). Гарантированно спасает в таком случает последовательный резистор сразу с выхода стаба (1..2R).
В сигнальных цепях (между DIR и ЦАП), если джамперами не пользуетесь, то лучше вообще выпаять штыревые колодки, а соотв. сигнальные цепи замкнуть, напаяв на площадки сверху резисторы 0805 47..100R.

Она вроде же либо работает, либо нет

Все так.
Но есть еще ВЧ помехи, которые цифра излучает непосредственно на аналоговые цепи, а так же есть временная неопределенность цифрового сигнала преобразования в ЦАП, определяющая (как и монотонность) разрешение самого ЦАП, величина которой зависит и от чистоты питания соотв. части цифровой схемы, и от самой схемы, и от качества монтажа и примененных компонентов.

[AleXH]

Есть возможность приобрести Elna Silmic2 и Nichikon FG MUSE, что предпочесть (Muse дешевле на 30%) и какой ёмкости будет достаточно и в каких узлах? Как я понимаю, они пойдут в аналог, а в цифру поискать осконы?

Резистор 2 Ома 0.25Вт достаточен, или желателен более мощный? К типу резистора требований особых нет, лишь бы рассеивал тепло хорошо?

Но я бы отдал предпочтение малогабаритным (пусть даже обычным китайским), т.к. в данном случае положительный эффект от применения хороших металлофольговых резисторов может быть сведен на нет наведенными на них помехами.
А так отзывы от применения МФ резисторов в I/U преобразователях - хорошие.

Так они же герметизированные изолированные, или здесь играет роль их большая высота над уровне платы? Если ставить С5-61, то во все цепи I/U, в том числе и в ОС, главное чтобы влезли по габаритам?

В ФНЧ желателен уголь, MELF, или обычные китайские тоже пойдут?

Про резисторы спрашиваю на тот случай, если удастся их найти по приемлемой цене.

Заменить плёнку 0.1mF в питании цифры на обычные китайские жёлтые капли, типа 221-х на фото цапа, или желательны np0, либо какие-то иные?

[dortonyan]

Есть возможность приобрести Elna Silmic2 и Nichikon FG MUSE

Я особо не занимался сравнением электролитов по звуку (на эту тематику можно воспользоваться поиском по форуму), но мне, например, очень понравилась замена Silmic2 на Panasonic FC в питании выхлопа.
Дело в том, что выбор электролитов определен не только их параметрами, но и параметрами цепей, в которых они используются. В моем случае, панасоники оказались предпочтительнее вероятно из-за меньших габаритов и лучшей работы на повышенных частотах (или просто у меня слух такой ).
В общем, в вашем случае я бы предпочел малогабаритные низкоимпедансные емкости. Стоит отметить, что для звуковых применений панасоники (по крайней мере в моем случае) оказались вне конкуренции по совокупности: цена/качество/доступность. Это касается серий FC, FM, FK. К тому же у них, как бонус, значительно меньшие габариты, нежели у силмикоподобных аудио-конденсаторов.

какой ёмкости будет достаточно и в каких узлах?

В питании выхлопа достоточно суммарной емкости 300..500uF в каждом плече. Больше - лучше, но и про качество емкости не нужно забывать. С выхода стабов аналога (перед электролитами) так же следует включить послед. резисторы (3..5R, в зависимости от емкости после).

а в цифру поискать осконы?

Можно и осконы, но это лишь одни из... Кроме sanyo полно других производителей, выпускающих полимерные электролиты (как выводные так и smd). Любой полимерник на ВЧ предпочтительнее даже самого хорошего низкоимпеданчного алюминиевого электролита. Кстати, изучите те, что стоят на плате, возможно их и не нужно менять.

Так они же герметизированные изолированные

Они герметизированны от доступа воздуха, перепадов влажности и температуры, а не от помех, и вообще у них несколько другое применение. Возможно они допускают заземление корпуса (как кварцы), но лично я не вижу смысла в подобных извратах.

Если ставить С5-61, то во все цепи I/U, в том числе и в ОС

В первую очередь - в ОС и в подтяжки к токовым выходам ЦАП.

В ФНЧ желателен уголь, MELF, или обычные китайские тоже пойдут?

Я разницы между 1206 и 0204 melf не вижу, мелфы использую на всякий случай .
Используйте любые выводные (лижь бы поменьше габаритами) и не парьтесь. Или обратитесь за вдохновением к поисковику по форуму на тематику резисторов .

Заменить плёнку 0.1mF в питании цифры на обычные китайские жёлтые капли

Да. При этом желательно после стабов поставить послед. резисторы:

Резистор 2 Ома 0.25Вт достаточен, или желателен более мощный

Зависит от тока, для 1206 допустима рассеиваемая мощность до 0,1..0,15W. Конкретно посчитать не сложно.

К типу резистора требований особых нет, лишь бы рассеивал тепло хорошо?

Да, именно.

или желательны np0

Это конечно желательно, но боюсь, из-за все того же монтажа - смысла нет, а по стоимости и доступности с ними значительно сложнее.

[AleXH]

Фильтр ФНЧ оставлять родной на OP275G, или лучше номиналы взять из lynx37 и поставить AD823? Номиналы похоже нужно пересчитывать, наверняка у линкса передискретизация в 176 и 192. Для какой частоты среза рассчитывать - для 30кГц? Будет ли улучшение по отношению к родному на OP275G, стоит ли овчинка выделки?

[dortonyan]

Фильтр ФНЧ оставлять родной на OP275G, или лучше номиналы взять из lynx37 и поставить AD823?

В данном случае в ФНЧ OP275 может оказаться предпочтительнее AD823 из-за лучшего подавления синфазных составляющих на НЧ.
Номиналы ФНЧ можно взять из Lynx37, можно рассчитать самому - выбор за вами.

Номиналы похоже нужно пересчитывать

Можно не пересчитывать.

наверняка у линкса передискретизация в 176 и 192.

У Дмитрия в статье Lynx D37 черным по белому написано, что входная частота дискретизации ЦАП всегда 176,4кГц (в приеме от ASRC). Но это не имеет никакого отношения к выбору характеристик восстанавливающего фильтра для ДС ЦАП.
Частота дискретизации ДС модулятора (в отличие от R-2R ЦАП) лежит в районе нескольких мегагерц (независимо от входной ЧД), поэтому восстанавливающий ФНЧ можно делать с относительно высоким полюсом.

Для какой частоты среза рассчитывать - для 30кГц?

Для ДС ЦАП можно и повыше - 40..50кГц.

Будет ли улучшение по отношению к родному на OP275G, стоит ли овчинка выделки?

Улучшение от замены ОУ? - смотря на какой, смотря что для вас есть улучшение.

[AleXH]

Тут выяснилось, что высланной продавцом схеме верить нельзя. В частности, Vbias для ОУ в I/U равно 2.41В, узел делителя реализован на двух резисторах 2к и 2.7к, на делитель подано +5В AVdd, точка деления соединена дорожкой с AD1955.13 (FILTR). Тогда, как согласно даташита AD1955 сама должна давать Vref=2.39В - это я туплю, или китайцы? 13-я (FILTR) и 14-я (Iref) ноги были соединены соплёй прямо на ножках и заземлены через резистор 2.4к. Соплю я сразу после получения платы удалил Зачем такие извраты, почему не сделать прямо по даташиту?

[dortonyan]

узел делителя реализован на двух резисторах 2к и 2.7к, на делитель подано +5В AVdd

Все верно, см. ДШ AD1955 стр.17.

Тогда, как согласно даташита AD1955 сама должна давать Vref=2.39В

Это тоже правильно.

13-я (FILTR) и 14-я (Iref) ноги были соединены соплёй прямо на ножках и заземлены через резистор 2.4к

Это называется "брак китайской пайки" . СоплИ быть не должно, 2.4к должен быть подключен только к 14-ой ноге.

точка деления соединена дорожкой с AD1955.13 (FILTR)

А вот это - наглядная лажа китайского разработчика , который глядя на эту картинку: решил, что Vref и VrefA должны быть соединены, не обращая внимания на надпись OR (либо из-за не знания английского). Поэтому получилось, что

Vbias для ОУ в I/U равно 2.41В

вместо 2.8V, которые получаются на делителе и которые рекомендуются в даташите для достижения минимальных искажений.

Зачем такие извраты, почему не сделать прямо по даташиту?

Потому что для этого нужно прочесть и понять то, что там написано .

P.S.
Правильную схему см. в статье Lynx D37.

[AleXH]

Новый затык - не могу найти wima FKP2 560pF - смотрю даташит, а там таких вообще нет, идёт 470pF, а затем 680pF. Они составные из параллельных 220pF и 330pF? На фотографии номиналов не видно.

[dortonyan]

Возможно и составные (+NP0).
Здесь варианты следующие:
1. купить NP0 - у них ряд пошире, но неудобно будет паять, т.к. в осносном это SMD.
2. рассчитать фильтр самому под нужные емкости.
У техаса есть удобная програмка, регестрируетесь и выкачивайте - http://www.ti.com/tool/filterpro , там же по ней обучалка в PDF.
Прога производит рассчет относительно выбранных номиналов (емкости или сопротивления), под указанный ряд.
3. можно поискать и обычную китайскую пленочку (заливки).

P.S.
Номиналы в делителе для Vbias не обязательно делать как в даташите: делитель можно запитывать и от 12V, лиш бы на нем получилось 2.8V или близкое к этому значение. Т.е. в 1-ом посте схема делителя изначально нарисована правильно.

[AleXH]

Дорожку разрезал, номиналы резисторов подобрал, теперь Vref=2.8V - на слух прорыв в качестве звука налицо. Решил 560pF сделать с 2-х 270pF, второй припаяю с обратной стороны платы, будет аккуратно и красиво. К сожалению 2.5% не нашёл, только 5%, и к тому же 100pFx100V, а 270pFx630V - стоит ли искать 270x100? Или разная толщина диэлектрика между обкладками плёночного конденсатора на звуке не сказывается?

Почему одни и те же номиналы Wima FKP2 с одним и тем же разбросом идут в разного цвета корпусах - зелёном и красном?

[dortonyan]

Дорожку разрезал, номиналы резисторов подобрал, теперь Vref=2.8V - на слух прорыв в качестве звука налицо.

А еще круто бы было параллельно замерять звуковушкой спектры на выходе, дабы не только слышать но и лицезреть результат.

К сожалению 2.5% не нашёл, только 5%

Не страшно, ФНЧ второго порядка стерпит, да и частота среза там относительлно высокая, в звуковой полосе сильно хуже быть не должно.

Или разная толщина диэлектрика между обкладками плёночного конденсатора на звуке не сказывается?

Думаю - нет, но лично не сравнивал.

Почему одни и те же номиналы Wima FKP2 с одним и тем же разбросом идут в разного цвета корпусах - зелёном и красном?

ХЗ, не интерисовался...

Я бы, на вашем месте, все-таки пересчитал фильтр и впаял бы красиво подобранные емкости. Та же FilterPro - очень простая программка, кроме нее можно и в микрокапе замоделить, но там - несколько сложнее (хотя возможности шире).

[dortonyan]

Ай, че там, вот вам пример :

[AleXH]

А с фазами составляющих сигнала в зависимости от частоты какая ситуация? У меня Электроники 75АС065, и при сдвиге фаз и разном ГВЗ сразу видно как размывается локализация источников, а это плохо. 100pF в обратных связях в I/U вообще не нужны? Межзвеньевой 6.8к на 4.7к менять не нужно для восстановления ослабления сигнала на уровне схемы Линкса?

За наглядный пример спасибо, попробую разобраться в микрокапе и на вашем примере получить похожие графики.

P.S. Решил, что от добра добра не ищут, и разумнее оставить обвязку Линкса.

[dortonyan]

А с фазами составляющих сигнала в зависимости от частоты какая ситуация?

Хорошая

и при сдвиге фаз и разном ГВЗ сразу видно как размывается локализация источнико

Если вы не заметили в звуковом диапазоне ГВЗ - линейка (реализован бессель). АЧХ - примерно такая же, а сдвиг фазы в 20гр. - ерунда.
Впрочем можете побаловаться сами, может удасться немножко лучше подобрать номиналы.

100pF в обратных связях в I/U вообще не нужны?

Для моделирования ФНЧ - нет, хотя для точности, можно и их добавить.

Межзвеньевой 6.8к на 4.7к менять не нужно для восстановления ослабления сигнала на уровне схемы Линкса?

С чего вы это взяли?
При делителе 6.8к и 2.4к выходная амплитуда получается ровно 3V, хотя в линксе тоже самое при делителе 6.8к и 2.2к , или я че-то неправильно считаю...

попробую разобраться в микрокапе и на вашем примере получить похожие графики.

Гляните еще сюда: https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post1461317 и сюда: https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post1475355
Для сравнения можно сделать сразу несколко моделей, например: из ДШ на AD1955, из lynx D37, и свою. А затем перетаскиваете значок "out" между ними и смОтрите разницу.

P.S. Решил, что от добра добра не ищут, и разумнее оставить обвязку Линкса.

"У страха глаза велики" .
Выше докинул еще вариант.

[AleXH]

Скачал на сайте ADI архив с CIR-моделями всех их ОУ, вставляю описание вместо стандартного ОУ - симулятор ругается: "Node 99 subckt AD826 does not match any defined pin name for this part". Согласно CIR на нём болтаются резаки:

* AD826 SPICE Macro-model Rev. A, 11/92
* ARG / ADI
*
* Copyright 1993 by Analog Devices
*
* Refer to "README.DOC" file for License Statement. Use of
* this model indicates your acceptance of the terms and pro-
* visions in the License Statement.
*
* Node assignments
* non-inverting input
* | inverting input
* | | positive supply
* | | | negative supply
* | | | | output
* | | | | |
.SUBCKT AD826 2 1 99 50 46
*
* INPUT STAGE AND POLE AT 160MHZ
*
I1 8 50 1E-3
Q1 4 1 6 QN
Q2 5 3 7 QN
CD 1 2 1.5E-12
CC1 1 0 2.4E-12
CC2 2 0 2.4E-12
R1 99 4 1.114E3
R2 99 5 1.114E3
C1 4 5 .446E-12
R3 6 8 1.062E3
R4 7 8 1.062E3
IOS 1 2 25E-9
EOS 3 2 POLY(1) (15,39) 0.5E-3 .1
*
* GAIN STAGE AND DOMINANT POLE AT 8.333KHZ
*
EREF 98 0 (39,0) 1
G1 98 9 (4,5) .898E-3
R5 9 98 6.685E6
C2 9 98 2.857E-12
D1 9 10 DX
D2 11 9 DX
V1 99 10 1.83
V2 11 50 1.83
*
* COMMON MODE STAGE WITH ZERO AT 316HZ
*
ECM 14 98 POLY(2) (1,39) (2,39) 0 0.5 0.5
R7 14 15 1E6
C4 14 15 503.3E-12
R8 15 98 10
*
*POLE AT 120MHZ
*
GP2 98 31 (9,39) 1E-6
RP2 31 98 1E6
CP2 31 98 1.326E-15
*
*ZERO AT 75MHZ
*
EZ1 32 98 (31,39) 1E6
RZ1 32 33 1E6
RZ2 33 98 1
CZ1 32 33 2.12E-15
*
*ZERO AT 100MHZ
*
EZ2 34 98 (33,39) 1E6
RZ3 34 35 1E6
RZ4 35 98 1
CZ2 34 35 1.59E-15
*
*POLE AT 160MHZ
*
GP3 98 36 (35,39) 1E-6
RP3 36 98 1E6
CP3 36 98 .995E-15
*
*POLE AT 160MHZ
*
GP10 98 40 (36,39) 1E-6
RP10 40 98 1E6
CP10 40 98 .995E-15
*
* OUTPUT STAGE
*
RS1 99 39 65.217E3
RS2 39 50 65.217E3
RO1 99 45 16
RO2 45 50 16
G7 45 99 (99,40) 62.5E-3
G8 50 45 (40,50) 62.5E-3
G9 98 60 (45,40) 62.5E-3
D7 60 61 DX
D8 62 60 DX
V7 61 98 DC 0
V8 98 62 DC 0
FSY 99 50 POLY(2) V7 V8 5.77E-3 1 1
D9 41 45 DX
D10 45 42 DX
V5 40 41 .4
V6 42 40 .4
LO 45 46 .06E-9
*
* MODELS USED
*
.MODEL DX D(IS=1E-12)
.MODEL QN NPN(BF=150.52)
.ENDS AD826

Чего микрокапу 9.0.7.0 не хватает?

[dortonyan]

Я лично составлением моделей для капа не занимался (не было необходимости). Но можно заглянуть сюда: http://microcap.forum24.ru/ или здесь на форуме в соотв. ветке "Софт, симуляторы, обмен моделями и макросами".
В девятой версии полно ОУ от аналога, в том числе AD826, AD823, OP275 и т.п.
ОУ и другие приборы удобно искать поиском: component\find component.
Кроме того, для моделирования ФНЧ - тип ОУ вообще побарабану, лиш бы это был ОУ с ОСН.

[AleXH]

Посмотрел - содержимое циркуитов одинаковое, отличаются лишь комменты, видимо микрокап некорректно заменял один ОУ на другой.