audiohobby.ru audiohobby.ru

Электронные регуляторы громкости для ЦАП PGA2311, CS3318

Стоит отметить, что я увлекаюсь именно устройствами для автомобиля, в большей степени, чем домашние устройства, и материал написан с уклоном в эту сторону. Хотя в принципе, схемотехника домашних аудио устройств и автомобильных схожая, разница лишь в подходе к питанию, а в автомобильных аудио устройствах его всегда делают каким-то ущербным (понятное дело, для экономии производства и компактных размеров).

Исключение составляют топовые устройства, коих на рынке единицы. И те были выпущены 10-20 лет тому назад.

Закончим прелюдии, перейдем к теме.

 

В целом статья посвящена устройствам аналоговой регулировки громкости для ЦАП.

PGA2311 / PGA2310 / PGA2320 / 4311 / CS3318 / CS3308

микросхемы электронных потенциометров регуляторов громкости

1.    фото микросхем PGA2311 и CS3318

 

В связи с отсутствием подобного материала в русскоязычном сегменте решил восполнить этот пробел. В процессе изучения материалов на форумах и теории по данным приборам, столкнулся с тем, что почему-то все «аудифилы» недолюбливают. Якобы звук они портят, да так, что слушать (жить) невозможно.

Думал я думал, ну как же так, неужели в Texas Instrumets сидят дураки и создают никчемные серийные приборы…

Собрал я макет, подключил к цапу, послушал… и удивился, ведь не все так печально и убого, как об этом говорят и пишут.

Управление было реализовано через МК Atmega328 с кодом на Arduino.

макетная плата с регулятором громкости PGA2311

3.    фото макета 2311

 

Стоит отметить, что PGA2310 стоит во топовой автомагнитоле CLARION DRZ-9255. В процессоре Alpine PXA-h800 используется CS3318, это, по сути, такая же PGA только на 8 каналов.

макетная плата с регулятором громкости CS3318

4.    фото CS3318

В ранних (1996-2000) моделях процессоров Alpine Pxa H510, H600 стоят предшественники PGA2310 это Toshiba TC9412AF с менее высокими заявленными характеристиками в отличии более свежих приборов. Так же у TC9412AF отсутствуют встроенный операционный усилитель на выходе, что вроде как лучше для данного прибора, что встроенный ОУ не красит своей работой выходной аналоговый сигнал.

использование регулятора громкости TOSHIBA TC9412AF в аудиопроцессоре Alpine PXA h5105.    фото TC9412AF

5.    фото CS3318

А у современных PGA и CS есть встроенный усилитель, благодаря чему они могут повышать входной уровень не до нуля dB, а в плюсовое значение.

Однако, так как управление параметрами этих устройств осуществляется программными средствами (по цифровой шине SPI / i2C), то можно воспользоваться уловкой в управлении и поднимать значение уровня громкости только до нуля, не заходя в +, то есть избегать задействования ОУ.

Отличия между PGA2311 и PGA2310 незначительные, основное это напряжение питания аналоговой части, у PGA2310 это ± 15 В а у PGA2311 это ± 5 В.

Более свежая модель PGA2320 вроде как особо не отличается от 2311, просто была проведена ревизия, а в целом тот же прибор.

На форумах этот вопрос поднимали, но однозначного ответа и разницы никто не заметил.

Такие же отличия у CS3318 / CS3308 это напряжение питания CS3318 ± 8В и CS3308 ± 5В и вроде шумовая полка отличается. Особенностью CS3318 является ее нежность по части питания, сам не жег, но на заморских форумах пишут что цифровое питание нужно подавать одновременно с аналоговым, или сразу после него. В противном случае устройство может выйти из строя. Люди жгли.

Обе микросхемы управляются с помощью МК, основные каналы управления — это передача значения громкости (по SPI или i2C), пины RESET и MUTE. Отдельный пин MUTE на обоих чипах я не использовал, на PGA он включается с щелчком, может я неправильно что-то делал. Zcen пин я так и не понял его функциональное назначение.

Reset есть только у CS3318 / 08, его нужно дергать LOWHIGH перед инициализацией.

Как и любое аналоговое устройство, электронные регуляторы громкости нуждаются в хорошем и качественном питании, особенно аналоговой части, от этого и зависит то, как оно будет работать (звучать).

 

Я изначально подходил к вопросу питания PGA согласно популярным схемам и даташиту, не использовались обычные стабы 7805 / 7905.

скрин из ДШ схема включения PGA

Отметим, что ДШ рекомендует разделить аналоговую и цифровую земли на плате:

скрин из ДШ разделение земель

Что и сделано на моей тестовой плате.

 

Взял более интересные современные LDO Low Noise регулируемые стабилизаторы TPS7A4901 / TPS7A3001.

схема включения LDO Low Noise регулируемых стабилизаторов TPS7A4901 / TPS7A3001схема LDO Low Noise стабилизаторов TPS7A4901 / TPS7A3001

 

фото платы 2-х полярного питания аналоговой части на основе LDO TPS7AXXXX

 

Хотя, ранее проверял на более простом варианте, 2-х полярный параметрический фильтр стабилизатора на банальной комплементарной паре BD139/BD140, хотя есть транзисторы для этих задач и по лучше.

схема параметрического 2-х полярного стабилизатора на BD139 / BD140схема параметрического 2-х полярного стабилизатора на BD139 / BD140

 

Даже с таким питанием аналоговой части PGA звук был нормальным, но вариант TPS7A4901 / TPS7A3001 компактнее, и вроде как шумы заявлены ниже.

схема подключения PGA2311схема подключения PGA2311

 

схема подключения CS3318

схема подключения CS3318

В целом, данные приборы имеют право на жизнь в хороших и более-менее хороших готовых аудио устройствах, в нашем случае 2 и многоканальных цапах.

печатная плата регулятора PGA2311 печатная плата регулятора CS3318

Макеты печатных плат для PGA2311 и CS3318 (KiCad)

 

В отличие от цифрового способа регулировки уровнем громкости, где страдает BitPerfect и падает разрядность, звук теряет «пространсвенность», масштаб и разрешение, при использовании PGA2311 все становится намного лучше, правильнее сказать, передается с меньшими потерями, что сохранено в музыкальном материале прослушиваемой записи.

 

После готовых промышленных решений хотелось попробовать и сравнить с всеми любимым релейным регулятором громкости Александра Никитина. Об этом можно прочитать в соседней статье.

 

Выводы

В целом, проведенные тесты электронных потенциометров меня порадовали, я смог немного их освоить и послушать в деле.

Другой вопрос, насколько они применимы в той или иной конструкции это вопрос индивидуальный, в моем случае, они значительно превосходят по качеству звучания цифровую регулировку громкости. И когда нужно реализовать именно дистанционное управление, когда сам модуль регулировки 2-мя и более каналами должен располагаться в непосредственной близости к ЦАП, но особо то вариантов нет.

 

Дополнения и примечания касаемо опубликованных материалов по устройствам.

К видеоматериалу с рассказа об электронных потенциометрах (регуляторах громкости для ЦАП) текстовая статья с приложениями и исходниками проектов.

К исходным кодам ардуино могут понадобиться библиотеки Гайвера или какие-то еще, их можно найти в интернете.

Так как иногда некоторые люди выкладывают свои старые наработки для ардуины с неизвестно откуда взятыми древними библиотеками, приложил архив всей папки библиотек ардуины, которые использовались при тестах кода.

Может упростит жизнь, при отладке моего демо-кода для управления громкостью данных приборов.

 

Конечно же, ардуино используется лишь для тестов, и понимания работы этих микросхем.

А далее уже управление можно перенести кому — куда удобнее.

Я, например перенес его в линукс питон.

 

К исходникам проектов Kicad всех обозреваемых приборов и их схем реализации так же может не хватать библиотек и компонентов. Их можно найти и скачать на сайте www.ultralibrarian.com/ но через VPN, так как этот сайт повернулся задним местом к Российским пользователям по понятным политическим причинам.

В дополнение к материалу видеоролик по теме электронных регуляторов громкости.

 

 

Надеюсь, материал пригодится любителям и экспериментаторам в аудио сфере. Будут вопросы, по мере возможности буду отвечать на них.

Вложение:
pga2311-gerbers.zip 205 Кбскачан 44 раза
Вложение:
cs3318-gerbers.zip 214 Кбскачан 24 раза
+50
+2
caleb caleb 2 месяца назад #

Хорошо бы пропустить всю эту кухню через Андреев измерительный АЦП и посмотреть что они с сигналом делают.  А то одни разговоры кругом нравится -не нравится. 

0
nabiullin nabiullin 2 месяца назад #

да, согласен, хорошо бы.

я потому и заморочился их собрать послушать, что бы развеять для себя эти вот ветряные форумные «нравятся не нравятся».

+1
Shasha Shasha 2 месяца назад #

Однако, спасибо за статью и труд. 

Напомню о DS18xx, AD7112, AD7528, DAC7541, LM1792… или ключах ADG как сделано у WiRED (Анатолий)....

Чем вызван выбор именно PGA2311 среди других PGA?

Бусина в БП, лишняя, лучше увеличить С с 22,0мкФ до 47,0-100мкФ

+1
Pushok62 Pushok62 2 месяца назад #

Думаю, бусина здесь не лишняя, она помогает гасить ВЧ помехи, а увеличение ёмкости поможет скорее снизить НЧ помехи, но не ВЧ.

0
Shasha Shasha 2 месяца назад #

Тут ситуация такая, если ВЧ помех нет, то бусина и не нужна. В случае же, интенсивных ВЧ помех бусина может наловить лишнего и выходное напряжение такого стаба окажется модулированным этими помехами.

+2
VKhrychikov VKhrychikov 2 месяца назад #

У меня есть китайский РГ на PGA2311, и я делал для себя конструкцию на AD7112 (также через переходник отлично встают другие перемножающие ЦАПы без буферного усилителя/с токовым выходом). Вторая звучит существенно лучше. Её я не публиковал (собственно, там никаких инсайтов и нет), но её померял и послушал Андрей — остался высокого мнения (и я, и он не слышит этот РГ в тракте), измерения тоже хороши. Два экземпляра РГ активно используются. Как итог — могу рекомендовать безоговорочно именно конструкцию на перемножающем ЦАПе. 

+1
Pushok62 Pushok62 2 месяца назад #

Интересно было бы посмотреть на схему… Она, правда, и стОит соответственно...

+3
VKhrychikov VKhrychikov 2 месяца назад #

https://drive.google.com/file/d/1KdU44ceQoFlN435eW...

Общая идея — всё на одной плате 10 на 10 см., которая режется на квадраты 5 на 5, которые потом комбинируются в высоту как удобнее. Поэтому схема из 4 частей плюс «шина» — ЦАП, плате реле-переключателей входов, питание, управление

+2
VKhrychikov VKhrychikov 2 месяца назад #

Касательно цены на AD7112 — сейчас они продаются в Китае по 35 юаней — вроде и не очень дорого. 

Я, впрочем, тогда (ещё в 2019 году) прикупил несколько со старых складов, плюс можно использовать любые хорошие не специализированные для РГ перемножающие цапы, мне вполне комфортно на 12-битных (их я тоже закупил, управление-то сделано отдельно, меняй программу да и всё). 

0
nabiullin nabiullin 2 месяца назад #

выбор пал на PGA2311 своей простотой исполнения, простым управлением, простым питанием, ну и сами микросхемы доступны и у меня они есть. И качество их работы меня устраивает.

То что коллеги ниже обсуждают, уже более сложные конструкции. Но интересные!

+1
msoft msoft 2 месяца назад #

PGA2311 — хорошая штука. По измерениям и на слух всегда считал, что они очень близки c релейным регулятором. Но когда собрал ЦАП Андрея и приличный усилитель, мнение изменилось. В связке AH-D6 -> Большевик -> Infinity Alpha 50  PGA2311 все-таки проигрывает РГ Никитина. 

Измерял emu-0404, цифры на пороге возможностей имеющейся измериловки и близкие между собой:

Для себя сделал вывод, что для таких качественных ЦАП, как представлены на данном сайте, лучше использовать Никитина. Для более простых сетапов PGA — самое то. И уж точно нет желания возвращаться к обычным потенциометрам.

И немного дополню эту замечательную статью. PGA2311 тоже очень чувствительна к одновременной подаче аналогового и цифрового питания, в противном случае может быстро скончаться.  Zcen пин управляет моментом переключения громкости — сразу или при переходе сигнала через 0, что снижает вероятность щелчков.

0
nabiullin nabiullin 2 месяца назад #

касаемо этого момента как раз на форуме diyaudio и писали коллеги, что может выйти из строя. Но я в ходе тестовых запусков и так и сяк их подключал и не одна не пострадала...

Ну и да, соглашусь, что для более качественных конструкций цапа, конечно же релейный регулятор будет лучше.

0
msoft msoft 2 месяца назад #

Повезло :).  Я две штуки так спалил из за соплей на макетке. Надо будет тоже попробовать с приличным питанием вместо 7805/7905. Не знаю, имеет ли смысл в цифру, но в аналог точно надо будет засунуть. Спасибо за идею :) !

0
VKhrychikov VKhrychikov 2 месяца назад #

Как я понял, качественный РГ на перемножающих ЦАПах не хуже никитинского. И верно, переменные резисторы и PGA не дотягивают до уровня устройств с этого сайта 

0
msoft msoft 2 месяца назад #

Возможно, но пока их не пробовал использовать.  Посмотрел на AD7112, шаг у него не целый, не удобно индикацию будет делать. Если только 1.5дб в качестве шага выбирать. 

+1
Shasha Shasha 2 месяца назад #

Собственно, для AD8403 – 4-Channel Digital Potentiometer можно изобразить управление по SPI на Ардуино что-то типа так

//

// Control the DS1803 Digital Potentiometer

#include <Wire.h>

void
setup()

{

Wire.begin(); 
// join i2c bus (address optional for master)

}

byte val = 0;

void
loop()

{

Wire.beginTransmission(0x28); 
// transmit to device 0x28)

Wire.send(0xAA);  
// sends instruction byte,

// write to potentiometer-0

Wire.send(val);  
// sends potentiometer value byte

Wire.endTransmission();  
// stop transmitting

val++;  
// increment value

if
(val == 150) 
// if reached 64th position (max)

{

val = 0;  
// start over from lowest value

}

delay(100);

}

+1
nabiullin nabiullin 2 месяца назад #

в комментарии вставленный код выглядит не очень) 

по хорошему надо сделать его вложением или ссылкой на какой то сайт где публикуется программный код, типа https://pastebin.com/

0
Shasha Shasha 2 месяца назад #

Для AD7112 на сайте Alex-a Torres-a была схема и прога для управления ей

Однако, хотел файлы МК загрузить, но, меню для их загрузки у меня нет