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.

ЦАП AH-D3 на AK4490 и AK4113

 

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 идивидуальными 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.

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 дуслойная, разводка легоко-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 ~ 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.

На всякий случай также был увеличены номиналы резисторов и в стабилизаторе аналога AK4490EQ, хотя паразитной генерации там не было. Сама ne5532 увляется скомпенсированной под единичное усиление стерео версией ne5534. 

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

Вложение: AH-D3.zip 124,51 KB (Скачиваний: 344)

Вложение: схема.png 253,44 KB (Скачиваний: 131)

Похожие статьи

18 комментариев

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

Спасибо.

Подождите немного, на выходные выложу фото готового цапа и замеры искажений, будут готовые герберы для заказа на производстве. 
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.
Приветствую. Интересная реализация. Не плохо было бы список элементов сгенерировать и сделать картинку сборочную платки с расположением элементов... сильно бы упростило сборку
В схеме ошибка, попутаны вход и выход у ИОН U5,U12 78l05 79l05 
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.
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.
Отвечаю в комментариях по вопросам приобретения, чтоб не отвечать постоянно в личку. Платы AH-D3 раздаю бесплатно.  Жители МО и Москвы, кому интересно, обращайтесь. Отправку почтой не делаю, так как не вижу смысла, особенно с учетом цены с доставкой при заказе плат на производстве из Китая. 

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-)

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).

 

 

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?

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

 

 

 

Андрей, спасибо за плату. Плата отличная. Теперь разбираюсь, в каких корпусах надо заказывать SMD.

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

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 AXICOM IM43 5V или NEC UC2-5NU , их вобщем-то можно и не ставить, щелкает не критично.

Спасибо! Еще хотелось бы узнать за входной SPDF транформатор, его название! Зарание спасибо.
Можно ставить например murata DA101C, DA102C или pulse PE-65612NL. Я поставил тот, что с WaveIO выпаял, что за марка даже не смотрел.
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.