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 установка резисторов 1206 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 74 раза
Вложение:
dg-power-scheme.png 34 Кбскачан 66 раз
+3
0
antecom antecom 3 месяца 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 3 месяца 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 3 месяца 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 3 месяца 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 3 месяца назад #

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

+3
admin admin 3 месяца 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 3 месяца назад #

Очень ждём)

+1
farenheit20 farenheit20 2 месяца назад #

Думал, следующим на АК4497 будет.

+1
zaycev zaycev 1 месяц назад #

Выражаю огромную благодарность Андрею за возможность послушать ЦАП. 

Пробовал его в разных системах, сначала слушал у себя на сенхах HD800, через AH-P1. Самое первое впечатление было смазано танцами с бубнами вокруг драйверов, 10-ка сразу определила XMOS (почему не аманеро???). Те, что прислал Андрей никак не хотели устанавливаться. Пришлось слушать в Resonic через васапи, так как поддержки азио у виндузевых не оказалось. Но даже так звучание ЦАП понравилось, наконец-то услышал  нормальный фактурный бас, которого не могу добиться из своего цапа, собранного по мотивам D60. Понравилась детализация, найден хороший баланс между детальностью и резкостью, цап можно слушать долго, никакой усталости не заметил. У аппарата неплохая микродинамика, но все же мой ЦАП с дискретными ОУ по этому параметру мне нравится больше. 

Так как проблему с драйверами решить быстро не удалось, то цап дальше пришлось слушать у друга. К счастью, на 7-ке проблем с драйверами не возникло, слушали через изио в HQплеере. Получилось тут же сравнить его с Lynx D78, звучание D6.1 понравилось больше, бас и детализация выше и шире сцена. Причем мнения совпало у всех слухачей. Сравнил 6.1 снова с моим цапом, хоть разница получилась не такой заметной, как в наушниках, но ощущения совпали с исходными. Микродинамика и вовлеченность, как ни крути, лучше у цапчика с дискретными ОУ.

Цап однозначно хорош, явных минусов назвать не могу, просто ожидал увидеть ЦАП на АК4497 с дискретным фильтром.

0
lyoha lyoha 1 месяц назад #

Спектры дискретных фильтров поканально можете выложить?

0
zaycev zaycev 1 месяц назад #

С замерами беда. Могу только на звуковухе. Не получается настроить основную измерялку по проекту Андрея, плату АЦП запаял, но в ответ тишина, то ли с фламенко не хочет дружить, то ли спалил сам чип. Достал меня этот AK5572en, паять просто ад, уже 2 раза снимал, первый раз совсем плохо сел, может тогда и погорел.

0
admin admin 1 месяц назад #

Благодарю за отзыв.

«почему не аманеро???» — ну просто не оказалось для демо-коробки лишней,  этот XMOS тоже совсем неплох по звуку. Aманерке ничем не уступает, разве что  DSD256 и выше не хочет играть. А 10-ку я не использую, так что извиняйте, драйвера, только те, что выслал китаец. Как вернете коробку, запрошу свежие дрова. 

Просто пока цап упакован в пластиковую коробку сделанную на скорую руку специально для демонстраций. Это самый, что ни есть дешманский вариант, трансформатор всего один, общий, больше поставить габариты не позволяют. Модуль питания тоже без изысков с дешевыми емкостями, это по мелочи, но все же не лучшим образом влияет на звук. Есть у меня вторая демо-коробка чутка побольше и лучше, где стоит аманерка, но она до сих пор на прослушивании c AH-D5.5, все никак не получается забрать (((.   

0
lyoha lyoha 1 месяц назад #

Андрей, а что за платка XMOS? И она работает слэйвом? если это что-то от LUSYA или подобное, то можно немного поподробнее про перевод слэйв-режим?

0
admin admin 1 месяц назад #

Китайский свисток, сейчас такого даже в продаже не нахожу, в слейв получилось переделать, но потребовалось слишком много напильника, поэтому подробностей не будет.

0
admin admin 1 месяц назад #

На каких дискртеных ОУ в вашем цапе по итогу остановились?

0
zaycev zaycev 1 месяц назад #

фильтр Зерофокс SA100, в сумматоре Спаркос — SS3601

0
admin admin 1 месяц назад #

сколько же оно вместе стоит? А по одной SA100 или SS3601 на канал не понравилось?

0
GrouWers GrouWers 1 месяц назад #

Андрей, не пробовали в своих разработках DAC использовать малошумящие LT3045, TPS7A4701? Очень интересные микросхемы питания. 

0
admin admin 1 месяц назад #

В разных статьях уже этот вопрос всплывал и не раз, на текущий момент, пробовал оба, LT нравится больше, сам использую в цифреLT3042 в некоторых непубличных конструкциях, там где нужна компактность. В питании аналоговый цепей все равно предпочитаю им вариант с ИОН-ФШ-ОУ.

  

0
GrouWers GrouWers 1 месяц назад #

Андрей, на алиэкспресс продается новый транспорт, на нем установлены качественные генераторы, и микроконтроллер в два раза более мощный чем у аманеро. По отзывам, она превосходит аманеро как по качеству звука, так и по стабильности. Может уже слышали о таком?

https://aliexpress.ru/item/4000715894190

Сайт разработчика https://www.xingcore.com

0
admin admin 1 месяц назад #

Пока такой не пробовал, но этот транспорт видел, даже мелькали мысли взять на пробу, но возник вопрос получится ли его переделать в слейв, клоки как я понял там 45… / 49… Мгц, т.е. с сабжем из темы он уже точно идеально состыковаться не сможет, т.к. AK с этими клоками работает несколько хуже.

Сам пока взял пару транспортов на XMOS с целью изучения, один даже удалось переделать с неплохим результатом, в итоге появились мысли запилить свой транспорт на XMOS, но пилить свою прошивку это целая эпопея.

Объективно аманеро не самый лучший транспорт, по крайней мере BBB его переиграл и заметно, но мне удобнее USB, так что в этом направлении есть куда расти...

0
GrouWers GrouWers 1 месяц назад #

Я как раз хотел у Вас спросить, смо гли бы вы модифицировать прошивку под 45, 49, если это не сложно :) Можно ведь сдуть генераторы с транспорта, поставить их на цап, и затактировать транспорт от цапа. 

А в программе как я понял можно выбирать какой мастерклок выводить взависимости от частоты дискредитации. Программу конфигуратор кстати можно запустить без транспорта, там создать новый профиль и пощелкать настройки. 

0
admin admin 1 месяц назад #

«бы вы модифицировать прошивку под 45, 49, если это не сложно :)» 

— а разве производитель исходники прошивки дает? В прошивке ЦАП, обойти этот момент проблематично, тут  проще аппаратно делитель частоты перед ЦАП поставить и заодно реклок можно сделать.

В общем надо пробовать в рамках их конфигуратора, проверить получится ли выставить везде 512fs клок и посмотреть, как оно будет работать, если ок, то можно думать дальше. Но в любом случае это придется новый ЦАП лепить.

В планах была еще одна  совсем топовая конструкция ЦАП на ak4493, где предусматривается изначально делитель, но с учетом пожара на заводе AKM актуальность и строки реализации проекта подвисли. 

0
GrouWers GrouWers 1 месяц назад #

AK4493 не работает с клоками 45, 49? Если её сконфигурировать...

Эти микросхемы не найти по адекватным ценам уже(((

У Вас нет в планах поработать с ES9018S, ES9028PRO, ES9038PRO? 

0
admin admin 1 месяц назад #

AK4493 работает, но в режиме ACKS бит = “1” (с клоками 45, 49)  меряется хуже, гармохи поднимаются раза в 1.5-2, не знаю на сколько это заметно на слух, просто замеры снял и для себя отметил этот момент. Что там на DSD не знаю, не проверял.

Как раз переключился с AKM на ESS, пока готовлю плату под тестовый макет, начал с ES9028PRO, когда до релиза дойдет не знаю, тут основные сложности с прошивкой вижу.

0
GrouWers GrouWers 1 месяц назад #

Хорошая новость, значит можно неспешно запастись парочкой ES9028PRO))

Прошивка вроде посерьезней там, куча документации. 

Вам здоровья, спасибо что радуетее нас и делитесь отличными разработками) 

0
admin admin 1 месяц назад #

как раз с документацией у ESS беда… мутный даташит, по сравнию с АКМ просто ужасный, по 10-му разу читаю, многое непонятно, похоже, придется только опытным путем проверять. Пока прошивку писать еще не начинал, но уже предчувствие нехорошее.

0
GrouWers GrouWers 1 месяц назад #

Я видел в интернете люди выкладывали какие-то исходники для микроконтроллера, мало, но было. Как раз и писали что мутные доки… Может что-то можно подсмотреть... 

0
admin admin 1 месяц назад #

На сколько я понял картинки xing_usb_manual_and_tools_u30 — в слейв он не переделывается, та как мастерклок будет разный в зависимости от частоты дискретизации.

0
GrouWers GrouWers 22 дня назад #

Пришел девайс

0
admin admin 22 дня назад #

Не выдержал и тоже заказал такой, прока в пути, посмотрю чего он стоит. Пока из альтернатив аманерке подобрал такой http://audiohobby.ru/articles/obzor-i-peredelka-usb-transporta-na-xmos-smpcb.html модуль на XMOS.

0
GrouWers GrouWers 22 дня назад #

Такие генераторы стоят, не те что заявлены.

0
admin admin 22 дня назад #

Так это NDK, еще лучше

0
ricofenix ricofenix 26 дней назад #

Здравствуйте, возможна замена, в стабилизаторах, OPA1641 на OPA1611 и OPA1656 на OPA1642 ?

0
admin admin 26 дней назад #

Можно менять OPA1641 на OPA1611, еще возможные замены OPA189, OPA197 и если совсем дешево op07.

 Замена OPA1656 на OPA1642 тоже — ок.

0
ricofenix ricofenix 26 дней назад #

Благодарю, по поводу «если совсем дешево», это подразумевает некоторое ухудшение звука?

0
admin admin 26 дней назад #

да

0
lyoha lyoha 26 дней назад #

А в чем это выражается? При том, что 07 это прецизионный ОУ с малым уровнем шумов.

0
admin admin 26 дней назад #

В D6.1 не сильно заметно, так как стоит еще транзистор, но все же op07 будет хуже перечисленных. А в D6 в питании референса она мне не понравилась, в виду слаботочного и кривого ВК. 

0
Dima2t80 Dima2t80 22 дня назад #

Попробовал 1611 вместо op07, взамен 5532 поставил 1656. В общем то не плохо!

0
ricofenix ricofenix 26 дней назад #

C20, C25, C26, C27, C32, C60, C64, C88, C91 — 1мкФ 1210 PPS - имеется в виду ECPU1C105MA5 ?

+1
zaycev zaycev 26 дней назад #

да ECPU1C105MA5

0
zaycev zaycev 26 дней назад #

только недавно укомплектовался, 

OPA1641 — в Тераэлектронике по ссылке Андрея от 10шт по 80р были

0
ricofenix ricofenix 26 дней назад #

Благодарю, в Беларусь пересылка дорогая, для покупки на 800р, а OPA1611 есть в наличии...

0
admin admin 26 дней назад #

уже ответил, эти и ставил ECPU1C105MA5

0
ricofenix ricofenix 26 дней назад #

Благодарю

0
ricofenix ricofenix 7 дней назад #

Здравствуйте, допустима ли замена LP5907-1.8 на ADP151-1.8 или что то другое, нужна ли будет корректировка номиналов конденсаторов на выходе?