audiohobby.ru audiohobby.ru

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:

  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 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 

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 духслойная, разводка легко 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 ~ 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. 

Вложение:
ah-d3.zip 125 Кбскачан 252 раза
Вложение:
shema.png 254 Кбскачан 268 раз
0
0
ua3nbw ua3nbw 4 года назад #

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

Спасибо.

0
admin admin 4 года назад #
Подождите немного, на выходные выложу фото готового цапа и замеры искажений, будут готовые герберы для заказа на производстве. 
0
admin admin 4 года назад #
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.
0
maxtractor maxtractor 4 года назад #
Приветствую. Интересная реализация. Не плохо было бы список элементов сгенерировать и сделать картинку сборочную платки с расположением элементов... сильно бы упростило сборку
0
ersandrej ersandrej 4 года назад #
В схеме ошибка, попутаны вход и выход у ИОН U5,U12 78l05 79l05 
0
admin admin 4 года назад #
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.
0
ersandrej ersandrej 4 года назад #
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.
admin admin 4 года назад #
Комментарий удален
0
Astaro Astaro 4 года назад #

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-)

0
admin admin 4 года назад #

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).

0
Astaro Astaro 3 года назад #

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?

0
admin admin 3 года назад #

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

0
SAN SAN 3 года назад #
Андрей, спасибо за плату. Плата отличная. Теперь разбираюсь, в каких корпусах надо заказывать SMD.
0
DimiDiCh DimiDiCh 3 года назад #

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

0
admin admin 3 года назад #

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.

0
DimiDiCh DimiDiCh 3 года назад #
Спасибо! Еще хотелось бы узнать за входной SPDF транформатор, его название! Зарание спасибо.
0
admin admin 3 года назад #
Можно ставить например murata DA101C, DA102C или pulse PE-65612NL. Я поставил тот, что с WaveIO выпаял, что за марка даже не смотрел.
0
getshket getshket 3 года назад #
Андрей, можешь посмотреть амплитуду на кварцевом резонаторе? 
0
Stacan Stacan 3 года назад #
если из Москвы, есть пяток PE-65612Nl.
0
getshket getshket 3 года назад #
И еще нет SDTO, остальные три выхода есть. В чем может быть проблема? Схема не прикрепляется, почему то.
0
Elm Elm 3 года назад #
А можно мне экземплярчик? Можно даже не бесплатно. Москва.
0
admin admin 2 года назад #
Добавил второй архив AH-D3_alternative.zip - использовать если первый не принимают к производству.
0
Igmar Igmar 2 года назад #

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.

0
admin admin 2 года назад #
Добрый день, сейчас этот цап у знакомого, сделать фото будет проблематично. 
0
Igmar Igmar 2 года назад #

Тогда несколько вопросов:

1. Какие номиналы кондёров в контуре кварца.

2. Номиналы сопротивлений в цепи подстроечного резистора на 100к.

0
admin admin 2 года назад #

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.

0
Igmar Igmar 2 года назад #
каков номинал резистора между ножками №19 и 27  микры АК4113. На схеме не нашёл
0
admin admin 2 года назад #
51ом
0
Igmar Igmar 2 года назад #
Практически закончил пайку. Прошу ответить на пару вопросов. В схеме D2, D3, что это, наименование?? От стабилитрона на 44 ножку АК 4490 идёт питание ,на плате стоит SMD, что это :резистор, дроссель.??
0
admin admin 2 года назад #
 Бусина перемычка или можно низкоомный резистор 1-2ом
0
Igmar Igmar 2 года назад #
Спасибо. А диоды D2,D3 по схеме,  подойдут 4148???
0
admin admin 2 года назад #
D3 да, а качестве D2 посмотрите что-то с токами от 1А, 4148 от переполюсовки Вас не спасет.
0
MAXFAKTOR33 MAXFAKTOR33 2 года назад #

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!

0
admin admin 2 года назад #

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.

0
VAanGelmont VAanGelmont 2 года назад #
День добрый, понимаю что немного не по теме, но уже есть аналогичный китайский цап стоит ли его как-то дорабатывать или лучше всё бросить и строить ваш?Выход на на наушники 32ом.(https://aliexpress.ru/item/32910208266.html?spm=a2g0o.detail.1000014.5.299d3871IbVx0I&gps-id=pcDetailBottomMoreOtherSeller&scm=1007.13338.154834.0&scm_id=1007.13338.154834.0&scm-url=1007.13338.154834.0&pvid=e81f94e1-9a6c-4710-833b-1e418def45dc)
0
lopuh lopuh 2 года назад #

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.

0
nnnfnn nnnfnn 2 года назад #

Поверьте опыту тех, кто это уже делал — не вкладывайте силы и средства в доработки китаезных поделок, соберите лучше с этого сайта.

0
TSC TSC 2 года назад #
100%
0
yuri-tut-by yuri-tut-by 2 года назад #
Доброго дня, Андрей! Подскажите пожалуйста номинал резистора между 18 и 20 ногами AK4113.
0
admin admin 2 года назад #
на схеме его нет,  запаивать не надо
0
rikann rikann 2 года назад #

Здравствуйте. Мне можно плату в LAYOUTе!!!?

0
admin admin 2 года назад #

Проект в diptrace, во вложении можете скачать герберы

0
rikann rikann 2 года назад #

Спасибо, разобрался. Сделал bmp файл.

0
gil gil 2 года назад #

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

0
admin admin 2 года назад #

«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.

0
Le_fleurs Le_fleurs 2 года назад #

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

0
MAXFAKTOR33 MAXFAKTOR33 1 год назад #

Вопрос! Можно ли на данной плате установить вместо ak4490, чип ak4493?

0
admin admin 1 год назад #

Нет, на плате такого варианта не предусмотрено, конструкция вышла еще до появления ak4493.

0
odme odme 1 год назад #

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)?

0
admin admin 1 год назад #

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

0
odme odme 1 год назад #

2) А  если использовать 4113 отдельно без 4490?

0
admin admin 1 год назад #

Такую же цепочку оставить, раз так, выложу в ветке по тестированию схему подобного проекта.