audiohobby.ru audiohobby.ru

Высококачественный ЦАП AH-D6.1 на AK4493 / AK4490, премиальная версия AH-D6

Фото ЦАП AH-D6.1 на ak4493

Прошло уже 2 года с момента выхода AH-D6, цап получился весьма удачным, при своем скромном бюджете ЦАП получил хороший отклик от радиолюбителей, повторивших конструкцию. Видя, как в бюджетную плату, ставятся топовые компоненты, мною было принято решение разработать новую, уже четырехслойную плату и внести некоторые улучшение в базовую конструкцию AH-D6.

Кроме перехода на четырехслойный дизайн платы были внесены следующие изменения в конструкцию:

  1. Выходной ОУ в звене вычитателя был буферизирован ЭП, что позволило использовать многие ОУ без значимого роста искажений на нагрузку от 1кОм и выше, что также снизило влияние на итоговое звучание различной кабельной продукции.
  2. В аналоговом фильтре было добавлено звено первичной пассивной фильтрации.
  3. В фильтре теперь используются резисторы типоразмера 1206 (впрочем запаять 0805 в имеющиеся посадочные места никто не запрещает), так в топовых сборках можно рассмотреть применении melf-резисторов 0204 метрики, которые как раз соответствуют типоразмеру 1206. Кроме этого, замечу, даже обычные толстопленочные резисторы типоразмера 1206 шумят меньше, чем их мелкие собратья, так что даже в бюджетном исполнении дает небольшой плюс.
  4. Оптимизирована и улучшена схема питания цепей опорного напряжения AK449х.
  5. Добавлены дополнительные цепи коррекции ОУ в стабилизаторах ИОН-ФШ-ОУ, что позволило с большинством применяемых ОУ избежать паразитной генерации и звона при отказе от отвязывающих резистор между выходом стабилизатора и выходной емкостью.
  6. С переходом на 4-слойный дизайн была значительно оптимизирована трассировка платы.
  7. Решено было более оптимально распорядиться местом под стабилизаторы питания цифровой части. Так применительно к AK4493 было принято решение отказаться от использования встроенного LDO, поэтому на плате был выделен отдельный стабилизатор для питания ядра чипа (DVDD-1.8В). Питание же микроконтроллера и TVDD было объединено.
  8. Был произведена оптимизация применяемой элементной базы, подобрана более удачная комбинации ОУ для аналогового фильтра.

Внимание! Так как питание микроконтроллера и ak4490/ak4493 стало общее, то в случае прошивки уже собранной платы, убедитесь, что Ваш программатор сконфигурирован для подачи 3.3в на Atmega88 (еще лучше вообще не подавать с него питания на плату, сняв джампер выбора подаваемого напряжения). Подача 5В на плату ЦАП может привести к полному выходу из строя микросхемы ЦАП!!!

Схема

Схема ЦАП AH-D6.1 на AK4493

Устройство допускает применение в место AK4493EQ младшего чипа AK4490EQ, в этом случае не распаивается вся линия питания DVDD+1V8 с U21 (см. схему питания цифровой части) и рекомендуется уменьшить номиналы  R15 и R17 до 1кОм, что увеличит питание VDDL/R до 5,5В (производитель допускает безопасное повышение напряжения до 7.2В). Такая разница в 0.5-0.6В между Vref и VDDL/R является оптимальной для AK4490EQ, так как позволяет получить дополнительное снижение искажений.

К сожалению для ak4493, такой трюк не возможен и приходится довольствоваться разницей в пределах 0,25В.

 Схема питания цифровой части

Схема питания цифровой части ЦАП

Схема аналогового фильтра

Для нового ЦАП с учетом применения melf резисторов Vishay (размера 0204) был рассчитан новый вариант аналогового фильтра.

Схема аналогового фильтра ЦАП AH-D6.1

В ФНЧ звене рекомендуется применение ОУ: OPA1656, OPA2156, с ухудшением: OPA2810, OPA1642, OPA2141, OPA2140. В звене разностной обработки: OPA192, OPA828, с ухудшением OP42, OP1611, OPA827, OPA1641, AD744 и с большой оговоркой OPA189. Выбор был сделал из более чем 10-ка разных ОУ, как на основе объективных измерений, так и по результатам многократных прослушиваний. OPA192 прямо сказать удивили, фактическими измерениями (c ЭП показатели искажений на уровне opa828) и качеством звучания, что заставило закрыть глаза на даташит.

Что касается OPA189, то новые (купленные в 2021г.) экземпляры показали заметное изменение в сторону увеличения THD с ростом частоты (но не критичное, до 0.0004% на частоте 15кГц при наличии ЭП), чем мои первые экземпляры 0.00026%, купленные на заре их выхода в официальном магазине TI. Что позволяет предположить, наличие подделки (что маловероятно, внешний вид без подозрений, покупались в Терраэлектронике) или, что вероятнее, обновление кристалла — изменению номиналов внутренней коррекции. Для OPA192 не могу исключать аналогичной истории, но то, что у меня на руках, меряется отлично, см. замеры ниже.

AD8065 применять в этой схеме нельзя в связи с большой вероятностью получить генерацию, один из двух экземпляров так и норовил сорваться в генерацию, второй же работал стабильно и показал достаточно хорошие результаты замеров в D6.1 на уровне  0.00021% для 15кГц (В D6 их применение допустимо, но с хорошими блокировочными емкостями по питанию). 

Еще пара возможных фильтров, с распространенными номиналами:

ФНЧ 5,9k -> 6,8k и 2,61k -> 2k емкости 1n — > 680p и  390pf -> 330pf, в звене разностной обработки 2,7k и 330pf.

ФНЧ 5,9k -> 4,7k и 2,61k -> 1k, емкости 1n -> 1,5n и 390pf -> 470p, в звене разностной обработки 2,7k и 330pf.

Печатная плата

Цап AH-D6.1 выполнен полностью в габаритах AH-D6 на четырехслойной печатной плате размером 100х69мм.

Замеры искажений

Замеры производились на новый АЦП, собственные искажения которого оставляют ~ 0.00003% при уровне входного сигнала в 0,6V RMS. Необходимое согласование уровней выполнялось набором делителей и сдвигом шкалы. На сетевые наводки < 1кГц, пока прошу не обращать внимания, это огрехи измерительного стенда. В фильтре замеряемого экземпляры были установлены OPA1656 и OPA192 (для OPA828 замеры практически идентичны, остальные оу меряются хуже).

Ниже приведены замеры для полной шкалы ЦАП, 0ДБ — что соответствует для AK4493 — 2,5В амплитудного напряжения на выходе фильтра, при нагрузке 2кОм, для разных частот: 1кГц, 5кГц, 10кГц, 15кГц.

Спектр сигнала 1кГц, 0Дб

 

Спектр сигнала 5кГц, 0Дб

 

Спектр сигнала 10кГц, 0Дб

 

Спектр сигнала 15кГц, 0Дб

 

 

Прошивка и конфигурация

Полностью соответствует таковой из AH-D6

Звучание ЦАП

Как видно искажения ЦАП находятся на низком уровне, даже на  15кГц их уровень остается очень низким. Это обеспечивает высокую прозрачность и общую комфортность звука.

Субъективно на мой слух ЦАП получился весьма музыкальным (от аналогового фильтра на ОУ я ожидал меньшего) уровень звучания заметно превосходит не только китайские поделки, но и некоторые популярные любительские конструкции, которые довелось послушать. При правильной сборке и применении оригинальных комплектующих ЦАП достойно может конкурировать со значительно более дорогими ЦАП-ми других авторов. 

 

Дополнение

Для отработки новой версии ЦАП была сделана также двухслойная версия платы AH-D6.1. Для широкой публики публикация проекта 2-слойной платы не планируется, чтобы не занимать более бюджетную низшу AH-D6. Многие наработки и рекомендации и так вполне применимы в AH-D6.

В инженерной версии платы нет дополнительных нагрузочных резисторов R99 и R100, применение этих резисторов позволяет вывести транзисторы стабилизатора на линейный участок характеристики и получить максимально ровное выходное сопротивление последнего. Так как мест под емкости с избытком, резисторы можно установить на их позиции.

Также в последствии в 4-слойку был добавлен R101, который решает проблему генерации некоторых  особо кривых экземпляров LP5907 в случае отсутствия нагрузки. Тот редкий случай, если гальваническая развязка не используется, а стаб все же распаян на плате.

Также отсутствует емкость С114 (добавлена на всякий случай во избежание возможных генераций LP5907, хотя сам с таким почти не сталкивался.

Отзывы, обсуждение вопросов по запуску и отладке ЦАП AH-D6.1

Ссылка для заказа 4-слойной печатной платы в Китае у PCBWay

 

Вложение:
dac-scheme.png 159 Кбскачан 34 раза
Вложение:
dg-power-scheme.png 34 Кбскачан 29 раз
+3
0
antecom antecom 1 месяц назад #

Андрей, если есть место на плате, может стоит добавить вторую RCR цепь в провод земли, для организации квазибалансного выхода? Т.е. так что бы один резистор соединялся с общим проводом около повторителя на выходе ОУ, второй резистор с контактной площадкой в районе выхода платы.

0
admin admin 1 месяц назад #

Места и правда мало. Но и мне, кажется, для такой конструкции смысла нет, 99% подключает к усилкам, где опять же эти земли общие и пользы никакой от разделения не будет, кроме лишних деталек на плате. 

А если брать планку выше, то тут уж честный баланс и от начала до конца, собственно сам такой вариант под наушники собрал и пока считаю топовым решением.

0
antecom antecom 1 месяц назад #

Польза только в том что межблочник наловит меньше наводок, если у усилителя будет балансный вход (или преобразователь баланс - небаланс на входе). В этом отношении квазибалансный выход источника практически равноценен честному балансному (кроме меньшего уровня сигнала, конечно).

0
admin admin 1 месяц назад #

Можно отдельную платку или вообще навесом на разъем собрать, не думаю, что пара сантиметров точки съема земли у ЦАП, что-то сильно решит. Или даже сделать преобразование в баланс на ОУ и т.п, если подключение планируется действительно длинным кабелем. 

+1
admin admin 1 месяц назад #

В более габаритных конструкциях ЦАП, где не планируется таких ограничений по размеру, постараюсь учесть предложение.

+1
admin admin 22 дня назад #

Запустил топовую сборку AH-D6.1, выкладываю финальные номиналы фильтра и замеры, что получились. Впечатления пока положительные. Осталось, cобрать в коробку и отправить в тур по друзьям и знакомым на прослушивание для сбора отзывов.

0
Аудио Cкептик Аудио Cкептик 19 дней назад #

Очень ждём)