Мультиформатный ЦАП AH-D5.5 на ak4495

Цап на ak4495 попросил меня сделать один хороший знакомый, которому уж больно нравится теплый окрас звучания этого чипа. Ну а так как у меня давно валялась на полке полу разобранная плата ЦАП на ak4495, сделанная мной еще ЛУТ-ом, то я решил дать ей вторую жизнь. Много выдумывать не пришлось, взял за основу конструкцию AH-D6 и за пару дней был готов проект платы под новый ЦАП. 

AH-D5.5 ЦАП на ak4495

Сначала я думал сделать его со значительными упрощениями относительно D6, но потом решил много не придумывать и просто сделать аналогичную конструкцию схожего уровня. В части аналогового фильтра были учтены пожелания товарища, но об этом ниже.

Сема ЦАП AH-D5.5 на ak4495

Схема питания аналоговой части полностью повторяет AH-D6.

А вот в цифровой части по сравнению с AH-D6 наблюдаются значительные упрощения, теперь используется одни стабилизатора LM1117-3.3 для питания цифровой части ЦАП (AK4495), микроконтроллера и гальванической развязки.

Сема аналогового фильтра ЦАП AH-D5.5 на ak4495

В Аналогом фильтре с учетом пожеланий «заказчика» решено было взять на вооружение в AH-D5.5 идею с дополнительным ОУ, предложенную «Алексом с Вегалаба» в его ATDAC-10.

Так для преобразования дифференциального сигнала в не дифференциальный, один из выходов ФНЧ инвертируется дополнительным ОУ и складывается с другим выходом ФНЧ в выходном каскаде.

В аналоговом фильтре предлагается использовать стерео ОУ: OPA2810, OPA1642 (полные аналоги OPA2141 и прецизионный OPA2140), OPA1652, AD823.

Питание ЦАП AH-D6 

Для питания ЦАП-а AH-D5.5 требуется 4 или 5 (питание цифры и питание тактовых генераторов можно сделать общим п.4 и п.5) линий питания.

  1. +15...+18В, потребление 30-50мА — питание ОУ аналогового фильтра (плюс);
  2. -15...-18В, потребление 30-50мА — питание ОУ аналогового фильтра (минус);
  3. +9...+14В, потребление 120-160мА — питание аналоговой части AK4493/AK4490 и реле 
  4. +5В, потребление 20-60мА - питание цифровой части AH-D6 (стабилизированное)
  5. +5В, потребление 10-100мА — питание тактовых генераторов (стабилизированное)

Для питания ЦАП можно использовать предложенный ранее универсальный модуль питания для ЦАП-а AH-PW5.

Печатная плата

Цап AH-D5.5 выполнен на двусторонней печатной плате размером 100х69мм.

 

Замеры искажений

AH-D5.5 Спектр выходного сигнала 1кГц, -10Дб

Спектр выходного сигнала 1кГц, -10Дб (24bit. 96кГц) 

AH-D5.5 Спектр выходного сигнала 1кГц, -3Дб

Спектр выходного сигнала 1кГц, -3Дб (24bit. 96кГц)

Как показали эксперименты сильно завышать питание VDDL/R относительно Vref для AK4495 не имеет смысла, оптимальной для AK4495SEQ оказалась разница в 0.15-0.3В. Как можно видеть на практике, если не гнаться за S/N и не повторять низкоомный фильтр из даташита, то уровни искажений ak4495 сравнимы с ak4490. 

Разъём I2S

Интерфейсно ЦАП полностью совместим с AH-D6

Разъём i2s имеет распиновку Lynx Audio. Контакты 2, 4, 6, 8 — земля ЦАП-а. Контакт 9 — питание гальванической развязки Bolero / Charleston +3,3 со стороны ЦАП-а.

Контакты 1, 3, 5, 7 — сигналы шины i2s:

ФорматPin 1Pin 3Pin 5Pin 7
PCMBCK INSDATA INLRCK INMCLK IN/OUT
DSDDSD BCK INDSD LEFT INDSD RIGHT INMCLK IN/OUT

Контакт 10 — сигнал сброса ЦАП-а при смене частоты дискретизации или PCM/DSD режима. Низкий логический уровень — нормальная работа, высокий логический уровень — сброс. Данный сигнал не является обязательным. Микроконтроллер сам отслеживает изменение режимов и подает необходимые сигналы сброса для AK4490, но для предотвращения щелчков при смене потока PCM->DSD или срыве DSD потока необходимо, чтобы транспорт заранее подавал соответствующие сигналы. По умолчанию контакт 10 подтянут к уровню «1». Таким образом по умолчанию ЦАП находится в режиме сброса, а замыкание пина 10 на землю переводит ЦАП в рабочий режим.

 

Разъем CONTROL

По умолчанию все сигнальные пины разъема CONTROL подтянуты к уровню «1».

Другими словами по всем разъемам управления имеет место инвертированная логика относительно наличия джампера. Его присутствие задает логический 0, а отсутствие — 1.

Контакт 1 — сигнал включения нужного генератора мастерклока (на частоту х44.1кГц либо х48.0кГц). Если в конфигурации выбран ведомый режим (см. CONFIG), то данный пин не используется. 

Контакт 3 — сигнал Connect. ЦАП активен, если уровень «0». При подаче «1» ЦАП переходит в режим Mute.

Контакт 7 — сигнал PCM/DSD. Уровень «0» определяет наличие DSD потока на выходе. Для PCM потока — уровень «1».

Контакты 5, 9 — На них выдаются уровни в зависимости от текущей частоты дискретизации:

Частота дискретизации Pin 9Pin 5
44.1кГц/48.0кГц/DSD6400
88.2кГц/96.0кГц/DSD12801
176.4кГц/192.0кГц/DSD25610
352.8кГц/384.0кГц/DSD51211

Если в CONFIG выбрана опция автоматического определения частоты дискретизации, значения контактов 5 и 9 игнорируются (в режиме PCM для AK4493 выставляется ACKS бит = “1” см. раздел CONFIG, а при воспроизведении DSD потока, выбирается сразу максимально доступная частота сэмплирования).

Прослушивание

Товарищ, по просьбе которого и было создано устройство, остался доволен звучанием макетного экземпляра. Думаю подробности он сам оставит в комментариях, как закончит сборку всей конструкции. От его китайского ЦАП-а «ustars» остался только один ak4495 ))).

На мой взгляд ЦАП имеет очень мягкую, приятную достаточно мягкую подачу, но с несколько меньшей детальностью, чем у AH-D6, складывается ощущение, что некоторые мелкие детали скрылись или отошли на второй план. Мне в целом такая подача понравилась. Во многом его звучание напоминает AK4399, но с лучше проработкой нижнего звукового диапазона. Стоит отметить, что сам чип AK4495 по сравнению с AK4490/AK4493 заметно приукрашивается звук в «мягкую сторону». Думаю, устройство получилось удачным, и по праву должно найти своих «фанатов».

Часть 2. Компактный модуль питания AH-PW6-mini (без линии питания транспорта)

Часть 3. Полный модуль питания AH-PW5 (есть доп. линия для питания транспорта)

Часть 4. Прошивка микроконтроллера Atmega88

Часть 5. Плата адаптера для USB модуля Amanero (можно рассмотреть как дешевую альтернативу транспортам Bolero и Charleston)

 

Ссылка для заказа печатных плат в Китае

Вложение: scheme.png 63,36 KB (Скачиваний: 30)

Вложение: scheme-output-stage.png 45,14 KB (Скачиваний: 34)

Приватное вложение: AH-D5.5-firmware-v1.0.hex.zip ()

30 комментариев
Добрый день.  Думаю вариант очень хороший для ценителей теплого звука
Хм.. а мой наоборот слегка ярчит —)) и да, бас получше 4399-го.

Яркости у ak4495 на идентичном фильтре поменьше, чем у ak4490/93. Я пробовал и слушал именно AK4495SEQ, в единственном экземпляре, даже лутовский вариант с одним ОУ звучал с ней мягко. Может экземпляр достаточно удачный попался.

Полагаю, у Вас излишняя жесткость из-за неудачного фильтра.

У меня вроде просто EQ без S. 

«Выхлоп» даташит.

Кондеры там NP0 (не пленка).

Вот и думаю, отчего такое почти прямо противоположное мнение (за исключением сравнения баса с 4399 — тут сошлось).

У моего и ярчинка присутствует и детализация больше, чем у 4490 и 4399... Странно.

Да, напряжение я до 6в поднял (не ДШ или плюс чуток, как у Вас)

 

ВОТ ЕЩЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ:

Думаю, многим было бы интересно подробное описание (на уровне статьи на сайте), как и чем Вы измеряете. Ибо сам только RMAA умею мерить, а ее что-то на «веге» ругают... —(((

«Вот и думаю, отчего такое почти прямо противоположное мнение»

как я уже писал в ветке по отзывам на звучание 4493, в сравнении с устарсом на АК4495SEQ я бы не сказал, что 4495SEQ мягче чем 4493. Во всяком случае на акустике если и заметны отличия в этом плане, то на уровне «самовнушения». Да, некоторое уменьшение детализации, как было отмечено Андреем, действительно имеет место быть, действительно, некоторые детали как бы отодвинулись на второй план, это так. У устарса тоже даташитный выхлоп, на сколько я могу судить, так что думаю тут таки выхлоп вносит свой окрас. В конце концов, япы не напрасно рекомендуют такой вариант в даташите, наверное это наиболее сбалансированное (и одновременно простое) решение для 4495. Если обеспечить качественное раздельное питание по всем линиям, собственные клоки и гальваноразвязку, думаю 4495 заиграет не хуже 4493, тут главное подобрать соответствующий выхлоп, коль скоро на аналогичном AH-D6 выхлопе у АК4495SEQ наблюдаются описанные Андреем особенности звучания. 

«даже лутовский вариант с одним ОУ звучал с ней мягко.»

Андрей, т.е. вы имели возможность сравнить два варианта, один с описанным в вашей статье выхлопом, а другой с даташитовским? Правильно ли я вас понял что лутовский вариант с одним ОУ не такой «мягкий»? И можно ли говорить, что вариант выхлопа с одним ОУ в целом уступает по звуку в сочетании с АК4495SEQ выхлопу представленному в схеме AH-D5.5?

Отвечу сразу на несколько вопросов в одном сообщении.

Измеряю в сейчас в spectraLAb. Для генерации синуса использую WaveGen150 он позволяет использовать asio драйвера amanero. Для замеров используетcя АЦП (на CS5381) своей разработки выполненный отдельной платой, который по I2S подключается к звуковой карте ПК. Сейчас в проекте новый АЦП.

В ЛУТ версии я у меня был фильтр аналогичный http://audiohobby.ru/prostoj-i2s-czap-na-ak4399.html с небольшими отличиями по номиналам. Перед тем как распаивать немного и его послушал. 

Вариант на одном оу обычно хуже звучит, чем на 3-х. Большинство искажений возникают в звене разностной обработки. А отсутствие ФНЧ еще больше усложняет жизнь ОУ вычитателя. Входные дифкаскады многих ОУ просто перегружаются по входу, вот и имеем жеский звук. В этом смысле ad744 очень удачный ОУ, входной каскад которого хорошо переносит ВЧ грязь на его входе, поэтому я его и выбрал для варианта с 1 оу, но в виду слабого ВК ее надо обязательно буферизировать. Так что вариант на одном оу звучал тоже достаточно мягко.

Хоть в даташите к ak4495 и пишут DC load is 1.5k ohm (min) without a DC cut capacitor, ей все равно лучше делать более высокоомную нагрузку. Спектр искажений будет мягче, не вижу смысла гнаться за S/N в ущерб комфорту. Кроме этого питание Vref желательно выбирать чуть меньше VDD, при 0.15-0.3В получаем минимум искажений. Если разницу сделать больше  на моем чипе более 0.3в четные гармошки подрастают, но спектр становиться еще более короткий и можно получить вообще излишний окрас, прямо opa627 мне напомнила. Кому-то он может нравиться, а кому-то нет.

В финальном AH-D5.5 как раз фильтр отличается от D6, я не хотел совсем повторять D6 и «В Аналогом фильтре с учетом пожеланий «заказчика» решено было взять на вооружение в AH-D5.5 идею с дополнительным ОУ, предложенную «Алексом с Вегалаба» в его ATDAC-10.» В этом варианте фильтра намного проще с выбором ОУ.

Слушал я ее и с фильтром из AH-D6. У меня они есть на отдельной плате, так что есть возможность пробовать разные варианты. 

 

Слушал я ее и с фильтром из AH-D6. У меня они есть на отдельной плате, так что есть возможность пробовать разные варианты. 

ну и как 4495 с фильтром от AH-D6 в сравнении с фильтром AH-D5.5 по звуку?

Может подскажете что можно «подкрутить» в обоих фильтрах чтобы чуть подъярчить звук 4495SEQ, сделать его более «сбалансированным», так сказать? 

Не скажу, что разница большая, но текущий звучит даже мягче, и сцена у него шире. От выбора ОУ тоже многое зависит.

В фильтре пробовал 2 х opa2141  и второй варинат с 2 х opa2810, мне он понравился больше. Товаришу наоборот, я даже удивился. Первый помягче будет, но более мутный, второй холоднее и прозрачнее. 

 

«Может подскажете что можно «подкрутить» в обоих фильтрах чтобы чуть подъярчить» Думаю, ничего подкручивать не надо, как сделано так сделано, надо сначала послушать, а там уже решить. Я давал цап послушать двум людям и получил разные мнения.

Можно поиграться с ОУ попробовать, рассмотреть например 2 х ths4062. 

Любопытно другое, если 4493 сделать с таким фильтром — тоже помягче и получше будет?

Не пробовали?

мне тоже интересно

Я в чистом виде сравнение этих выхлопов в пределах AK4493 не делал, но было сравнение на тестовом ЦАП-е с ak4497 и да, мне этот вариант фильтра понравился немного больше - с выбором ОУ проще, результаты в среднем лучше. Тем не менее оба на мой вкус заметно уступили трансформаторному фильтру. Так что, каждому свое.

Cлуховые предпочтения бывают разные, как и сами тракты. Что касается звучания D5.5 и его сравнения с разными D6. То я давал послушать этот ЦАП в самой мягкой настройке двум знакомым у которых уже был D6 (уровень сборок точно не знаю) и получил разные мнения. Первому товарищу D5.5 показался слишком мягким и красящим звук, второй напротив остался очень доволен результатом. В общем посмотрим, что скажут новые слушатели. Сравнивая свои платы, я отдал предпочтение топовой сборке D6 на ak4493. Сейчас я еще скорректировал режимы 4495 и номиналы схемы, так что на мой взгляд, стало нейтральнее.

Отмечу, что от выбора ОУ еще многое зависит. В D6 требования к ОУ вычитателя предъявляются заметно более высокие.

Тем не менее оба на мой вкус заметно уступили трансформаторному фильтру.
Андрей, материал по трансформаторному фильтру не планируете выложить?
и ещё уточнение -  на схеме С18, С54 22р так и должно быть, или это опечатка?
Именно 10-22pf или вообще ничего не ставить.

на фото у вас WIMA FKP2? Смотрю даташит, там минимальная ёмкость 33рF.

Что будет лучше — керамика np0 22pf, или «вообще ничего не ставить»? Фольгированный полипропилен на 22pF не могу найти.

WIMA на 33pf еще подойдет (но выше не рекомендую), у меня такой и запаян. Можно и NP0 керамику или ничего не ставить. 

А по верхней частоте  срез фильтра где?

О! Как это я не заметил, что проект на 4495 уже давно выложен?! Спасибо. 

Андрей сделайте, пожалуйста, рендеры платы с обеих сторон без комплектующих и в хорошем разрешении для более тщательного ознакомления.

Какая прошивка для этого цапа?

Опубликую в ближайшие 2 недели платы и выложу прошивку. Она под ak4495 нужна своя, с прошивкой от ak4490 буду проблемы с dsd.

Времени у самого нет, отдал цапу на тестирование знакомому. Заодно он и свой экземпляр собирает и проверяет.

спасибо, ждём)
в схеме номинал резистора R23 отличается от аналогичного ему R82 в другом канале, какое значение из них верное?
поправлю, верно 3.3к
del
Насколько важна в фильтре деталь — подстроечник, без него большая постоянка? Если я скопирую себе фильтр без него (любопытно сравнить с фильтром ДШ), я получу большую постоянку на выходе?
Постоянка небольшая, зависит от прецизионности выбранных ОУ и чипа AK4495. У меня разброс постоянки по диф. выходам оказался в одном канале 1мВ, во втором 3мВ.
отлично, а с обеими оу из описанных или с каким-то меньше? (хочу тот что более холоден и отстранен) :—)
Да вклад в постоянку от OPA минимальный. В основном это разброс по выходам AK4495.
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.