AH-D3 простой SPDIF ЦАП на ak4490 и ak4113

На замену ранее предложенному мною ЦАП-у на базе AD1853 решено было собрать новый ЦАП AH-D3 на базе значительно более совершенной — ak4490.

При построении изделия ставились следующие цели:

  1. Проект должен быть открытым;
  2. Обеспечивать оптимальное соотношение цены и качества;
  3. Легкость повторения;
  4. Небольшие габариты;
  5. Компоновка всего устройства на одной плате.

Для подключения устройства решено было ограничиться поддержкой только Spdif интерфейса с реализацией двух входов: оптического (toslink) и коаксиального (coaxial). В качестве цифро приемника была выбрана давно проверенная AK4113. 

Схема ЦАП представлена ниже

Питание выхлопа и аналоговой части AK4490EQ (VDDL/VDDR) выполнено на классической схеме ИОН-ФШ-ОУ. Опорные напряжения VREFHL и VREFHR формируются от аналогового питания RC-цепочкой 100ом и емкостью ~ 1000-2200мкф. Для простой конструкции такого решения вполне достаточно. Дополнительно электроит рекомендуется зашунтировать полимерными или танталовыми (с двукратным запасом по напряжению) SMD конденсатрами. Я для этого использова полимерные емкости murata (ECAS, 56 мкФ, 12.5 В, 7.3х4.3х4.2мм, ECASD91B566M020K).

В качестве ОУ стабилизатора аналоговой части AK4490EQ используется сдвоенный операционный усилитель ne5532 (можно заменить с лучшим результатом на LM4562, LME49720), в качестве источника опорного напряжения я применил lm4040-2.5. Электролиты здесь тоже можно зашунтировать полимерными SMD конденсаторами (номиналом в 10-22мкФ).

Питание AVDD реализовано на простом стабилитроне 3.3в, так как ток потребления по этой линии составляет всего ~ 1мА.

Для стабилизаторов питания выхлопа была выбрана op07, а в качестве опор — MC78L05 и MC79L05.

Сигналы каждого выхода ЦАП фильтруются индивидуальными ФНЧ 2-го порядка с частотой среза ~62кГц после чего сигнал еще дополнительно фильтруется фильтром первого порядка с частотой среза ~150кГц в звене вычитателя. 

В ФНЧ предлагается использовать сдвоенные ОУ: OPA1642, OPA1652, AD823, LME49720, LT1364, LME49880 и ADA4898-2, последние две имеют Thermal Pad, и требуют обязательной его пропайки для отвода тепла на плату. В звено вычитателя дифференциальных сигналов предлагается использовать высколинейные ОУ: ADA4627, OP42, OPA627, LT1468. Цепочка точной подстройки нуля на выходе вычитателя должна быть скорректирована согласно даташиту для выбранного ОУ. Печатная плата предусматривает достаточную свободу в ее реализации.

Питается ЦАП от 4 гальванически не связанных линий питания. Аналоговая часть запитывается от трех нестабилизированных линий: +9В для питания аналоговой части AK4490 и ±16В для питания выхлопа. Цифровая часть запитывается от стабилизированной линии +5В.

В качестве реле предлагается использовать AXICOM IM03TS-5V, HFD4/5 или NEC UC2-5NU.

Замеры искажений ЦАП AH-D3

Измерения производились на модифицированной ASUS Xonar STX II с подключением AH-D5 к цифрововому выходу самой звуковой карты. Небольшой рост искажений на частотах дескретезации > 48кГц обусловлен ростом искажений самого АЦП звуковой карты. Стоит заметить, что сами искажения обоих каналов практически идентичны. Поэтому замеры для лучшей наглядности приводятся для одного из каналов ЦАП на лучший из каналов линейного входа звуковой карты.

 Замеры искажений в RMAA, 1кГц, по уровню -1Дб

 Спектр выходного сигнала 1кГц, -1Дб (24bit. 44.1кГц)      

 Спектр выходного сигнала 1кГц, -1Дб (24bit. 48кГц)      

Фотографии готового изделия ЦАП AH-D3 

ЦАП AH-D3 на AK4490 и AK4113

Печатная плата ЦАП AH-D3

Цап выполнен на двусторонней печатной плате, готовые gerber-файлы для заказа на производстве вы можете скачать во вложении. Внимание, в слое шелкографии нет подписей элементов. При такой плотности монтажа это практически невозможно, кроме этого, схема делалась для публикации уже после изготовления плат, поэтому соответствия нумерации элементов в проекте платы и схеме нет.  Плата духслойная, разводка легко читаемая.

ЦАП AH-D3 на AK4490 и AK4113

На плате предусмотрена возможность выбора режима цифрового фильтра. Доступно 4 опции: Sharp roll-off filter, Slow roll-off filter, Short delay Sharp roll-off filter, Short delay Slow roll-off filter. Режим задается джампером JP1 (FLT_CFG).  По умолчанию на плате пины подтянуты резисторами к питанию, т.е. принимают значение H (HIGHT), а установка джампера переводит их в состояние L (LOW).

SD pinSLOW pinFilter mode
LLSharp roll-off filter
LHSlow roll-off filter
HLShort delay Sharp roll-off filter
HHShort delay Slow roll-off filter

Кроме этого на плате предусмотрен разъем индикации LED_ind.  Так возможно подключение трех светодиодов для индикации: 

  • индикация подачи питания — Power;
  • индикация форматов высокого разрешения — Hi-res (состояние H — для частот дискретизации > 48кГц);
  • индикация состояния mute.

Часть.2 Модуль источника питания AH-PW3

Дополнение

Закупив новую партию ne5534, столкнулся со звоном стабилизаторов аналогового выхода. Новые ОУ оказались крайне неустойчивы при КУ=1 и в стабе показали генерацию, которая проявлялась пилой амплитудой ~ 10мВ на частоте ~ 10-25 мГц на входе стабилизатора.  

В звуке это выражается зажатостью звучания, страдает микродинамика. Теперь понятна причина редких плохих отзывов некоторых радиолюителей на стабы ИОН-ФШ-ОУ.

Решить проблему удалось без изменеия схемы, просто увеличив номиналы входных емкостей до 1мкФ и номинал эмитерных резисторов в транзисторах стабилизаторов до 2.2Ом. На всякий случай в схеме в качестве ОУ по умолчанию, NE5534 был заменен на OP07.

Также подкорректировал номиналы фильтра с учетом результатов прослушиваний. Схему обновил с учетом последних изменений. 

Вложение:
ah-d3.zip 125 Кбскачан 45 раз
Вложение:
shema.png 254 Кбскачан 54 раза
RSS
16:12

Всем привет, спасибо за оригинальный проект на ak4490, а печатную плату в Sprint-Layou или eagle можете выложить ?

Спасибо.

admin  
21:42
Подождите немного, на выходные выложу фото готового цапа и замеры искажений, будут готовые герберы для заказа на производстве. 
admin  
17:33
Изначально планировалось блок питания и ЦАП разместить на одной плате, но для отимизации заказа на производстве решено было разделить платы. Каждый второй сервис пытается посчитать плату как версию «с двумя различными дизайнами» и выставить совсем негуманный ценник.
10:11
Приветствую. Интересная реализация. Не плохо было бы список элементов сгенерировать и сделать картинку сборочную платки с расположением элементов... сильно бы упростило сборку
20:30
В схеме ошибка, попутаны вход и выход у ИОН U5,U12 78l05 79l05 
admin  
21:14
Спасибо большое, в ближ время схему поправлю. В самой схеме возможны ошибки. В плате должно быть все ок т.к. изначально делалась плата и собирался ЦАП а уже потом схему рисовал.
21:28
Всего хорошего, просто усиленно просматриваю ваши материалы, бросилось в глаза. Некоторые схемы плохо читаются, нечёткие :(. Полностью устройство в сборе  мне не интересно (нет нужных деталей, сложно некоторые достать). Но как примеры схематических решений и трассировки очень интересно.
Комментарий удален
15:35

А со скольки в фильтре завал? Можно скриншот   АЧХ ФЧХ ? Или хоть АЧХ... Даже просто расчетную в проге...

А где плату можно получить, если, конечно, остались они еще-)

admin  
20:50

Остались еще 2 платы (ответ в личку), по расчетным параметрам фильтра дописал в статье, небольшой завал начинается уже с 17кГц (итоговая частота среза всего выхлопа ~57кГц), я сам стремился получить такую характеристику, оптимизируя его под AD823, которые применил в ФНЧ в этом ЦАПе. Они оличаются отличными средними, но немного грязными, цыкающими ВЧ с сибилянтами. Для D5 я по результатам прослушивания ADA4898-2 и ADA4627 поднял частоту среза выше (но в статье пока ничего не обновлял, постараюсь на выходных это поправить).

10:00

Спасибо большое за плату.

А монтажки нет? Или файл со списком деталей (А то каждую рассматривать на схеме и соотносить с платой утомительно-)) )?

Там все смд 0805 или есть и 1206?

admin  
17:47

Cхема делалась для публикации уже после изготовления плат, поэтому соответствия нумерации элементов в проекте платы и схеме нет, список номиналов большой пользы не даст.

Есть 0805 и 1206 и 0603.

0603: R51/52/50 — 10k, R44/75 — 51, R57/58/68/67/69 — 1k

SAN  
19:31
Андрей, спасибо за плату. Плата отличная. Теперь разбираюсь, в каких корпусах надо заказывать SMD.
12:43

Здравствуйте! Скажите пожалуйста, какой применен трансформатор и, если можно название релюшек!

admin  
21:57

Трансформаторы я зказывал в Роднике 25Вт с пониженной индукцией в 1Тл, 2 обмотки по ~12В и 2 по ~9В.

Пойдет любой под эти напряжения и мощностью 10-50Вт, вопрос только качества трансформатора. 

Релюшки ставил NEC UC2-5NU , их вобщем-то можно и не ставить, щелкает не критично.

13:00
Спасибо! Еще хотелось бы узнать за входной SPDF транформатор, его название! Зарание спасибо.
admin  
20:43
Можно ставить например murata DA101C, DA102C или pulse PE-65612NL. Я поставил тот, что с WaveIO выпаял, что за марка даже не смотрел.
18:45
Андрей, можешь посмотреть амплитуду на кварцевом резонаторе? 
11:42
если из Москвы, есть пяток PE-65612Nl.
16:29
И еще нет SDTO, остальные три выхода есть. В чем может быть проблема? Схема не прикрепляется, почему то.
Elm  
14:19
А можно мне экземплярчик? Можно даже не бесплатно. Москва.
admin  
21:24
Добавил второй архив AH-D3_alternative.zip - использовать если первый не принимают к производству.
Igmar  
22:47

Уважаемый автор.

Благодарю за Ваш труд по разработке и публикации данного девайса. Пришли заказанные платы. Большую часть деталей распределил, однако осталась обвязка AK4490EQ и приёмника. Для окончание прошу выложить фотографии Вашей готовой платы двух сторон и с большей резкостью, как на AH-D5. Заранее благодарен.

admin  
12:50
Добрый день, сейчас этот цап у знакомого, сделать фото будет проблематично. 
Igmar  
20:55

Тогда несколько вопросов:

1. Какие номиналы кондёров в контуре кварца.

2. Номиналы сопротивлений в цепи подстроечного резистора на 100к.

admin  
21:31

1) 10пф, можно ничего не ставить тк это генератор ни на что кроме определения частоты не влияет.

2) Вообще там 0ом — перемычки на «+» или «-», cогласно даташиту для выбранного ОУ.

Igmar  
22:50
каков номинал резистора между ножками №19 и 27  микры АК4113. На схеме не нашёл
admin  
23:11
51ом
Igmar  
23:18
Практически закончил пайку. Прошу ответить на пару вопросов. В схеме D2, D3, что это, наименование?? От стабилитрона на 44 ножку АК 4490 идёт питание ,на плате стоит SMD, что это :резистор, дроссель.??
admin  
23:29
 Бусина перемычка или можно низкоомный резистор 1-2ом
Igmar  
13:58
Спасибо. А диоды D2,D3 по схеме,  подойдут 4148???
admin  
21:36
D3 да, а качестве D2 посмотрите что-то с токами от 1А, 4148 от переполюсовки Вас не спасет.
22:39

Добрый день! Решил повторить данную конструкцию! Первый раз строю ЦАП! Усилитель почти готов. Автору большое спасибо за то, что выложил свои труды для повторения! По мере пайки и подборки компонентов возникают небольшие вопросы, но самое главное, где посоветуете брать чипы ак4490 и ак4113. Если на AliExpress то можете дать ссылку продавца  пожалуйста. 

Какой индуктивный фильтр BLM21  лучше ставить, с каким импендансом? И какие электролиты ставить: обычные или аудиофильские? Есть ли между ними разница? Заранее спасибо!

admin  
16:10

Добрый день, 

ак4490 и ак4113 можно на али взять, продавца на свое усмотрение. Емкости в зависимости от бюджета, но т.к этот цап позиционируется как простое и бюджетное решение, то и емкости соответствующие.

Индуктивности лучше типоразмера 1206, можно любые,  10-50мГн, активное 0.05-0.2Ом сгодтся.

15:58
День добрый, понимаю что немного не по теме, но уже есть аналогичный китайский цап стоит ли его как-то дорабатывать или лучше всё бросить и строить ваш?Выход на на наушники 32ом.(https://aliexpress.ru/item/32910208266.html?spm=a2g0o.detail.1000014.5.299d3871IbVx0I&gps-id=pcDetailBottomMoreOtherSeller&scm=1007.13338.154834.0&scm_id=1007.13338.154834.0&scm-url=1007.13338.154834.0&pvid=e81f94e1-9a6c-4710-833b-1e418def45dc)
lopuh  
18:05

Здравствуйте! У меня две такие платки, одна пока новая, другая- слегка перепиленная. У этих  плат общее питание на все, и однополярное питание ОУ выхлопа. В стоковом состоянии мерятся препогано, в основном по шумам. Кстати, и не только мерятся, шум в паузах слышен через АС при максимальном положении регулятора громкости. Ту, что начал допиливать-потратил на нее уйму времени  с заменой электролитов, попытками отделить питания низкоомными резисторами и дросселями. Стало заметно лучше, но по-хорошему с ней еще работать и работать. Достоинств по этой плате два: универсальность по входам и ценник. Но на будущее, если заниматься дешевым Китаем, я бы пожертвовал универсальностью, оставил только I2S и взял бы вариант с раздельными питаниями.

Да, и выхода на наушники на этой плате нет.

19:43

Поверьте опыту тех, кто это уже делал — не вкладывайте силы и средства в доработки китаезных поделок, соберите лучше с этого сайта.

TSC  
15:07
100%
17:44
Доброго дня, Андрей! Подскажите пожалуйста номинал резистора между 18 и 20 ногами AK4113.
admin  
22:02
на схеме его нет,  запаивать не надо
17:38

Здравствуйте. Мне можно плату в LAYOUTе!!!?

admin  
18:32

Проект в diptrace, во вложении можете скачать герберы

21:28

Спасибо, разобрался. Сделал bmp файл.

gil  
11:42

Привет всем, я хотел бы начать производство этой печатной платы, у вас есть спецификация для списка компонентов?
Может ли этот dac читать dsd 256 изначально?

спасибо тебе
Гил

admin  
14:36 (отредактировано)

«Может ли этот dac читать dsd 256 изначально» — DSD не может в принципе

Схема делалась для публикации уже после изготовления плат, поэтому соответствия нумерации и корпусов элементов в проекте платы и схеме нет, поэтому спецификации тоже нет.

12:19

Добрый день, собираю данную схему. Не запускается. Начал разбираться и очень сложно по герберу разобрать нужную сеть и нужный элемент. Можно вас попросить выложить исходный файл diptrace. Так как в нем сохранены цепи, и элементы как элементы. В гербере они же как контакты и дорожка не как сеть а как линия. Сложно сравнивать с схемой. Спасибо