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:
- Проект должен быть открытым;
- Обеспечивать оптимальное соотношение цены и качества;
- Легкость повторения;
- Небольшие габариты;
- 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
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.
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 pin | SLOW pin | Filter mode |
|---|---|---|
| L | L | Sharp roll-off filter |
| L | H | Slow roll-off filter |
| H | L | Short delay Sharp roll-off filter |
| H | H | Short 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.
Всем привет, спасибо за оригинальный проект на ak4490, а печатную плату в Sprint-Layou или eagle можете выложить ?
Спасибо.
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
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 NEC UC2-5NU , их вобщем-то можно и не ставить, щелкает не критично.
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.
Тогда несколько вопросов:
1. Какие номиналы кондёров в контуре кварца.
2. Номиналы сопротивлений в цепи подстроечного резистора на 100к.
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.
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!
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.
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.
Поверьте опыту тех, кто это уже делал — не вкладывайте силы и средства в доработки китаезных поделок, соберите лучше с этого сайта.
Здравствуйте. Мне можно плату в LAYOUTе!!!?
Проект в diptrace, во вложении можете скачать герберы
Спасибо, разобрался. Сделал bmp файл.
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
«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.
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
Вопрос! Можно ли на данной плате установить вместо ak4490, чип ak4493?
Нет, на плате такого варианта не предусмотрено, конструкция вышла еще до появления ak4493.
Андрей, добрый день. Прошу помощи. Вопросы по питанию 4113 если использовать его отдельно без ЦАПа:
-Почему на питание AVDD (9) стоит электролит, тогда как на DVDD (1) TVDD (3) керамика? Можно ли поставить керамику на 22 — 47
мкФ?
-Почему PDN (7) запитывается от стабилизатора АК 4490 DVDD и опять же с электролитом? Можно PDN (7) посадить на "+" вместе с CM1 (29) и OSKS1 (28)?
— Нужен ли более ёмкий конденсатор в параллель к С36 на ноги CM1 (29) и OSKS1 (28)?
1) Для питания цифровой части решил, что керамика оптимальнее да и по разводке здесь было так удобнее. Думаю, можно и в AVDD керамику поставить 10u.
2) PDN цепь общая для AK4490 и АК4113, вешать ее на + питания сразу нельзя т.к. требуется задержка включения для корректного старта AK4490, для АК4113 про нее тоже упоминается в документации, посмотрите для примера еще evaluation board на 4113. CM1 (29) и OSKS1 можете сразу посадить на +
3) не нужен
2) А если использовать 4113 отдельно без 4490?
Такую же цепочку оставить, раз так, выложу в ветке по тестированию схему подобного проекта.