Paralleelsed DAC-id. DIY kvaliteetne USB heliadapter Isetehtud hi-fi tasemel DAC
Enamik paralleelseid DAC-ahelaid põhinevad voolude liitmisel, millest igaühe tugevus on võrdeline digitaalse biti kaaluga, ja summeerida tuleks ainult nende bittide voolud, mille väärtused on 1. Olgu näiteks vajalik neljabitise binaarse koodi teisendamine analoogvoolusignaaliks. Neljanda kõige olulisema numbri (SZR) puhul võrdub kaal 2 3 = 8, kolmanda numbri - 2 2 = 4, teise - 2 1 = 2 ja juuniori (MSR) - 2 0 =1. Kui MZR-i kaal I MZR \u003d 1 mA, siis I SZR = 8 mA ja muunduri maksimaalne väljundvool I out.max =15 mA ja vastab koodile 1111 2 . On selge, et näiteks kood 1001 2 vastab sellele I väljund = 9 mA jne. Seetõttu on vaja ehitada vooluahel, mis tagab genereerimise ja lülitamise vastavalt antud täpsete kaaluvoolude seadustele. Lihtsaim ahel, mis seda põhimõtet rakendab, on näidatud joonisel fig. 3.
Takistite takistused valitakse nii, et kui klahvid on suletud, siis läbib neid tühjenemise kaalule vastav vool. Võti tuleb sulgeda, kui sisendsõna vastav bitt on võrdne ühega. Väljundvoolu annab
Suure DAC-võimsuse korral tuleb voolu reguleerivad takistid sobitada suure täpsusega. Kõrgetasemelistele takistitele kehtestatakse kõige rangemad täpsusnõuded, kuna voolude levik neis ei tohiks ületada kõige vähem olulise taseme voolu. Seetõttu levis vastupanu sisse k– number peab olema väiksem kui
D R /R=2 –k
Sellest tingimusest järeldub, et takisti takistuse levik näiteks neljandas numbris ei tohiks ületada 3% ja 10. numbris - 0,05% jne.
Vaadeldaval skeemil on kogu oma lihtsuse juures terve hulk puudusi. Esiteks on erinevate sisendkoodide puhul võrdluspingeallikast (REF) võetav vool erinev ja see mõjutab REF-i väljundpinge väärtust. Teiseks võivad kaalutakistite takistuse väärtused erineda tuhandeid kordi ja see muudab nende takistite rakendamise pooljuhtide IC-des väga keeruliseks. Lisaks võib mitmebitiste DAC-de kõrgetasemeliste takistite takistus olla vastavuses suletud võtme takistusega ja see toob kaasa teisendusvea. Kolmandaks, selles skeemis rakendatakse avatud lülititele märkimisväärne pinge, mis raskendab nende ehitamist.
Need puudused on kõrvaldatud 1973. aastal Analog Devicesi poolt välja töötatud AD7520 DAC vooluringis (kodumaine analoog 572PA1), mis on hetkel sisuliselt tööstusstandard (selle järgi tehakse palju DAC seeriamudeleid). See skeem on näidatud joonisel fig. 4. Siin kasutatakse võtmetena MOS-transistore.
Riis. 4. DAC-ahel lülitite ja konstantse impedantsi maatriksiga
Selles skeemis viiakse muunduri astmete kaalukoefitsientide seadistamine läbi tugipinge järjestikuse jagamisega konstantse impedantsi takistusmaatriksi abil. Sellise maatriksi põhielement on pingejagur (joonis 5), mis peab vastama järgmisele tingimusele: kui see on koormatud takistusega R n, siis selle sisendtakistus R in peab samuti võtma väärtuse R n. Ahela nõrgendustegur a = U 2 /U 1 peaks sellel koormusel olema etteantud väärtusega. Kui need tingimused on täidetud, saame takistuste jaoks järgmised avaldised:
vastavalt joonisele 4.
Kuna lülitite mis tahes asendis S k nad ühendavad takistite alumised klemmid ühise vooluahela siiniga, etalonpingeallikas on koormatud pideva sisendtakistusega R sisse = R. See tagab, et mis tahes DAC-sisendkoodi võrdluspinge jääb muutumatuks.
Vastavalt joonisele fig. 4 on ahela väljundvoolud määratud suhetega
 |
(8) |
 |
(9) |
ja sisendvool
 |
(10) |
Kuna takistite alumised klemmid 2 R maatriksid lülitite mis tahes olekus S k on suletud lülitite madala takistuse kaudu ühendatud ühise ahela siiniga, lülitite pinged on alati väikesed, mõne millivoldi piires. See lihtsustab lülitite ja nende juhtimisahelate ehitust ning võimaldab kasutada laiast vahemikust, sealhulgas erineva polaarsusega, võrdluspinget. Kuna DAC-i väljundvool sõltub U op lineaarselt (vt (8)), saab seda tüüpi muundureid kasutada analoogsignaali korrutamiseks (söötes selle võrdluspingesisendisse) digitaalkoodiga. Neid DAC-e nimetatakse korrutades(MDAC).
Selle vooluringi täpsust vähendab asjaolu, et suure bitisügavusega DAC-ide puhul on vaja takistusi sobitada R 0 klahvi tühjendusvooludega. See on eriti oluline kõrgetasemeliste võtmete puhul. Näiteks 10-bitises AD7520 DAC-is muudetakse kuue kõige olulisema biti võtme-MOSFET-id pindala ja takistuse poolest erinevaks. R 0 tõuseb vastavalt kahendkoodile (20, 40, 80, ... , 640 oomi). Nii võrdsustatakse pingelangused esimese kuue numbri lülititel (kuni 10 mV), mis tagab DAC-i siirdereaktsiooni monotoonsuse ja lineaarsuse. 12-bitise DAC 572PA2 diferentsiaalne mittelineaarsus on kuni 0,025% (1 LSM).
MOS-lülititel põhinevad DAC-id on suhteliselt madala jõudlusega tänu MOS-lülitite suurele sisendmahtuvusele. Samal 572PA2-l on sisendkoodi muutmisel 000...0 väärtuselt 111...1 väljundvoolu settimisaeg võrdne 15 µs. Burr-Brauni 12-bitise DAC7611 settimisaeg on 10 µs. Samal ajal on MOS-lülititel põhinevatel DAC-idel minimaalne energiatarve. Sama DAC7611 tarbib ainult 2,5 mW. Viimasel ajal on eespool käsitletud tüüpi DAC-mudelid ilmunud suurema kiirusega. Näiteks 12-bitise AD7943 voolu settimisaeg on 0,6 µs ja energiatarve vaid 25 µW. Madal omatarbimine võimaldab neid mikrovõimsusega DAC-sid toita otse võrdluspingeallikast. Samal ajal ei pruugi neil isegi ION-i ühendamiseks väljundit olla, näiteks AD5321.
DAC praegustel allikatel
Vooluallikate DAC-idel on suurem täpsus. Erinevalt eelmisest versioonist, kus kaaluvoolud genereerivad suhteliselt madala takistusega takistid ja sellest tulenevalt sõltuvad lülitite takistusest ja koormusest, tagavad kaaluvoolud sel juhul suure dünaamilise takistusega transistorvooluallikad. Vooluallikate DAC-i lihtsustatud diagramm on näidatud joonisel fig. 6.
Riis. 6. DAC-ahel vooluallikatel
Kaaluvoolud moodustatakse takistusmaatriksi abil. Transistoride aluste potentsiaalid on samad ja et kõikide transistoride emitterite potentsiaalid oleksid võrdsed, muudetakse nende emitterite pindalad vastavalt kaaluteguritele erinevaks. Maatriksi parem takisti ei ole ühendatud ühise siiniga, nagu joonisel fig. 4, vaid kahele identsele paralleelselt ühendatud transistorile VT 0 ja VT n, mille tulemusena vool läbib VT 0 on võrdne poole läbivooluga VT 1 . Resistiivse maatriksi sisendpinge luuakse võrdlustransistori abil VT op ja operatiivvõimendi OU1, mille väljundpinge on seatud nii, et transistori kollektori vool VT op omandab väärtuse I op. Väljundvool jaoks N-bitine DAC.
 |
(11) |
Tüüpilised näited DAC-idest voolulülititel, mille võtmeteks on bipolaarsed transistorid, on 12-bitine 594PA1 settimisajaga 3,5 µs ja lineaarsusviga mitte rohkem kui 0,012% ning 12-bitine AD565 settimisajaga 0,2 µs sama liini veaga. Veelgi kiirem on AD668, millel on 90 ns settimisaeg ja sama lineaarsusviga. Uutest arendustest võib märkida 14-bitist AD9764, mille settimisaeg on 35 ns ja lineaarsusviga mitte rohkem kui 0,01%.
voolulülititena S k sageli kasutatav bipolaarne diferentsiaalsed etapid milles transistorid on aktiivsed. See vähendab settimisaega mõne nanosekundini. Diferentsiaalvõimendite voolulüliti vooluring on näidatud joonisel fig. 7.
Diferentsiaalastmed VT 1 -VT 3 ja VT "1 - VT" 3 on moodustatud standardsetest ESL-ventiilidest. Praegune I k läbi väljundemitteri järgija kollektorklemmi voolav on elemendi väljundvool. Kui digitaalsisend D k rakendatakse kõrgetasemelist pinget, siis avaneb transistor VT 3 ja transistor VT "3 sulgub. Väljundvool määratakse avaldisega
Täpsus on oluliselt paranenud, kui takisti R e asendada alalisvooluallikaga, nagu joonisel fig. 6. Ahela sümmeetria tõttu on võimalik moodustada kaks väljundvoolu - otsene ja pöördvoolu. Nende DAC-ide kiireimatel mudelitel on ESL-i sisendtasemed. Näiteks on 12-bitine MAX555, mille settimisaeg 0,1% -ni on 4 ns. Kuna nende DAC-ide väljundsignaalid hõivavad raadiosagedusala, on nende väljundtakistus 50 või 75 oomi, mis tuleb sobitada muunduri väljundiga ühendatud kaabli iseloomuliku impedantsiga.
Väljundsignaali moodustamine pinge kujul
DAC-i väljundpinge genereerimiseks kaaluvoolude liitmisega on mitu võimalust. Kaks neist on näidatud joonisel fig. 8.
Riis. 8. Pinge moodustumine DAC voolu väljundis
Joonisel fig. 8a on kujutatud voolu-pinge muunduriga vooluahelat operatiivvõimendil (operatsioonivõimendil). See ahel sobib kõigile vooluväljundi DAC-idele. Kuna kiletakistitel, mis määravad DAC-i kaaluvoolud, on märkimisväärne temperatuuritakistustegur, on tagasisidetakisti R OS peaks olema tehtud DAC-kiibil ja samas tehnoloogilises protsessis, mida tavaliselt tehakse. See võimaldab vähendada anduri temperatuuri ebastabiilsust 300...400 korda.
MOS-lülitite DAC-i puhul, võttes arvesse (8), on vooluahela väljundpinge joonisel fig. 8a.
Tavaliselt tagasisidetakisti takistus R oc = R. Sel juhul
 |
(12) |
Enamikul DAC-mudelitel on märkimisväärne väljundmahtuvus. Näiteks AD7520 MOS-klahvidega, olenevalt sisendkoodist KOOS väljund on 30 ... 120 pF, AD565A jaoks koos vooluallikatega KOOS vy = 25 pF. See mahtuvus koos DAC-i ja takisti väljundtakistusega R oc tekitab op-amp tagasisideahela sageduskarakterisse lisapooluse, mis võib põhjustada eneseergastuse ebastabiilsust. See on eriti ohtlik null-sisendkoodiga MOS-lülititega DAC-ide puhul. Kell R os = 10 kΩ, on teise pooluse sagedus 100% tagasiside sügavusel umbes 100 kHz. Sel juhul võimendi, mille ühtsusvõimenduse sagedus on f t ületab 500 kHz, on selgelt ebapiisavad stabiilsusvarud. Stabiilsuse säilitamiseks saate ühendada paralleelselt takistiga R os kondensaator KOOS kuni, mille võimsust esimeses lähenduses võib võtta võrdseks KOOS välja. Täpsemaks valikuks KOOS On vaja läbi viia vooluahela stabiilsuse täielik analüüs, võttes arvesse konkreetse operatsioonivõimendi omadusi. Need meetmed halvendavad vooluahela jõudlust nii tõsiselt, et tekib paradoksaalne olukord: isegi odava DAC-i kõrge jõudluse säilitamiseks võib olla vaja suhteliselt kallist kiiret (lühikese settimisajaga) operatsioonivõimendit.
MOS-lülititega DAC-ide varasemad mudelid (AD7520, 572PA1 jne) lubavad lülititel negatiivset pinget mitte üle 0,7 V, seetõttu tuleks lülitite kaitsmiseks ühendada DAC-väljundite vahele Schottky diood, nagu on näidatud joonisel fig. 8a.
Vooluallikate digitaal-analoogmuunduri puhul saab väljundvoolu takisti abil pingeks teisendada (joonis 8b). Selles vooluringis on iseergutus võimatu ja kiirus säilib, kuid väljundpinge amplituud peab olema väike (näiteks AD565A jaoks bipolaarses režiimis ± 1 V piires). Vastasel juhul võivad vooluallika transistorid lineaarrežiimist välja minna. Seda režiimi pakutakse madalate koormustakistuse väärtuste korral: R n » 1 kOhm. DAC-i väljundsignaali amplituudi suurendamiseks selles vooluringis saate opvõimendiga selle väljundisse ühendada mitteinverteeriva võimendi.
MOS-lülititega DAC-ide puhul saate kasutada takistusmaatriksi pöördühendust, et saada väljundsignaal pinge kujul (joonis 9).
Riis. 9. DAC-i pöördlülitamine MOS-lülititega
Väljundpinge arvutamiseks leiame pinge vahelise seose U i võtme peal Si ja sõlme pinge U"i. Kasutame superpositsiooni põhimõtet. Eeldame, et kõik klahvide pinged on võrdsed nulliga, välja arvatud vaadeldav pinge U i. Kell R n = 2 R iga sõlm on ühendatud parem- ja vasakpoolse koormusega takistusega 2 R. Kahe sõlme meetodit kasutades saame
Leiame DAC väljundpinge kui kogu pinge kõige parempoolsemas sõlmes, mis on põhjustatud kõigi U i. Sel juhul liidetakse sõlmede pinged takistusmaatriksi jaotuskoefitsientidele vastavatele kaaludele R- 2R. Hangi
Väljundpinge määramiseks suvalise koormuse korral kasutame samaväärse generaatori teoreemi. DAC-i ekvivalentahelast joonisel fig. 10 näitab seda
Generaatori ekvivalenttakistus R e langeb kokku maatriksi sisendtakistusega R- 2R, st. R e = R. Kell R n = 2 R alates (14) saame
Selle skeemi puudused on järgmised: suur pingelang klahvidel, tugipingeallika muutuv koormus ja märkimisväärne väljundtakistus. Esimese puuduse tõttu ei saa see skeem hõlmata 572PA1 või 572PA2 tüüpi DAC-sid, kuid 572PA6 ja 572PA7 võivad. Teise puuduse tõttu peab võrdluspingeallikal olema madal väljundtakistus, vastasel juhul on võimalik konversioonikarakteristiku mittemonotoonsus. Resistiivse maatriksi pöördühendust kasutatakse aga üsna laialdaselt pingeväljundiga DAC IC-des, näiteks 12-bitises MAX531-s, mis sisaldab puhvrina ka mitteinverteerivas ühenduses sisseehitatud op-võimendit või ilma sisseehitatud puhvrita 16-bitises MAX542-s. AD7390 12-bitine DAC on ehitatud ümberpööratud maatriksile koos kiibisisese puhvervõimendiga ja tarbib vaid 0,3 mW võimsust. Tõsi, selle settimisaeg ulatub 70 μs-ni.
Lülitatud kondensaator Paralleel-DAC
Seda tüüpi DAC-i aluseks on kondensaatorite maatriks, mille mahtuvused on seotud kahe täisarvuna. Sellise muunduri lihtsa versiooni skeem on näidatud joonisel fig. 11. Maht k maatriksi kondensaator määratakse suhtega
Samuti saab kondensaator võrdse laengu. KOOS tagasisides OU. Sel juhul on operatsioonivõimendi väljundpinge
Konversioonitulemuse (alalisvoolupinge) mis tahes aja jooksul salvestamiseks tuleb seda tüüpi DAC-i väljundiga ühendada proovivõtu-ja-hoidmisseade. Väljundpinge määramatuks salvestamiseks, nagu seda suudavad lukustusregistriga varustatud kaaluvoolude liitmisega DAC-id, ei saa lülitatud kondensaatorite muundurid laengu lekke tõttu teha. Seetõttu kasutatakse neid peamiselt analoog-digitaalmuundurite osana. Teine puudus on IC-kiibi suur ala, mille selline vooluring hõivab.
DAC pinge summeerimisega
IC kujul valmistatud kaheksabitise pinge liitmisega muunduri skeem on näidatud joonisel fig. 8.12. Konverteri aluseks on 256 võrdse takistusega jadamisi ühendatud takisti ahel. Järeldus W võtmete kaudu S 0 …S 255 saab ühendada selle ahela mis tahes punktiga olenevalt sisendnumbrist. Sisestage kahendkood D teisendab 8x256 dekooder ühtseks asukohakoodiks, mis juhib otse klahve. Kui rakendate pinget U AB tihvtide vahel A Ja IN, siis klemmide vaheline pinge W Ja B saab
U wb= U AB D.
Selle skeemi eeliseks on transformatsioonikarakteristiku väike diferentsiaalne mittelineaarsus ja garanteeritud monotoonsus. Seda saab kasutada digitaalselt reguleeritava takistina. Saadaval on mitu selliste DAC-ide mudelit. Näiteks AD8403 kiip sisaldab nelja kaheksabitist DAC-i, mis on valmistatud vastavalt joonisel fig. 8.12, klemmidevahelise takistusega A Ja IN 10, 50 või 100 kOhm olenevalt modifikatsioonist. Kui sisendile “Säästurežiim” on rakendatud aktiivne tase, avaneb klahv S välja- ja sisselülitusklahv S 0 . IC-l on lähtestussisend, millega saab DAC-i seada skaala keskele. Dallas Semiconductor toodab mitmeid pinge summeerimisega DAC-mudeleid (näiteks kahekordne DS1867), milles sisendregistriks on püsimälu muutmälu, mis on eriti mugav automaatse häälestusega (kalibreerimisega) ahelate ehitamiseks. Ahela puuduseks on vajadus toota kiibil suur hulk(2 N) sobitatud takistid. Seda tüüpi 8-bitised, 10-bitised ja 12-bitised DAC-id on aga nüüd saadaval koos väljundpuhvervõimenditega, nagu AD5301, AD5311 ja AD5321.
Olles integreeritud heli alamsüsteemi "õnnelik" omanik, unistasin ikkagi heast helikaardist ja ma ei osanud isegi mõelda, et saan seda ise kodus teha. Kord veebis surfates sattusin Burr-Brown PCM2702 kiibil USB-liidesega helikaardi kirjeldusele ja raadiokomponente müüvate ettevõtete hindu vaadates sain aru, et see pole veel meie jaoks - keegi ei teadnud sellest midagi. Hiljem ehitati mu arvuti väikesesse microATX korpusesse, kuhu ei mahtunud isegi vana Creative Audigy2 ZS. Pidin otsima midagi väikest ja eelistatavalt välist USB-liidesega. Ja siis jälle sattusin PCM2702 kiibile, mida juba aktiivselt kasutati ja muusika taasesituse kvaliteedi eest kiideti - õige skeemiga oli heli palju meeldivam kui sellel sama Audigy2 ZS omal. Jällegi hindade otsimine ja ennäe imet, soovitud mikrolülitus on saadaval hinnaga umbes 18 "vaenlase raha". Selle tulemusel telliti paar kiipi nii-öelda katseteks, et kuulata, mida kodanlikud “CAbuilderid” sinna kokku kuhjanud olid.
Niisiis, mis metsaline on see PCM2702 kontroller legendaarselt firmalt Burr-Brown, mis võitis oma tipplahendustega audiofiilide südamed üle maailma? Huvitav, milleks eelarvelahendus võimeline on?
Vastavalt mikrolülituse tehnilisele dokumentatsioonile (pcm2702.pdf) on meil USB-liidesega digitaal-analoogmuundur (digitaal-analoogmuundur - DAC), millel on järgmised omadused:
- Biti sügavus 16 bitti;
- diskreetimissagedus 32 kHz, 44,1 kHz ja 48 kHz;
- Dünaamiline ulatus 100 dB;
- Signaali-müra suhe 105 dB;
- Mittelineaarsete moonutuste tase 0,002%;
- USB1.1 liides;
- Digitaalne filter 8-kordse ülediskretsiooniga;
- Töötab standardse USB heliseadme draiveriga.
Nüüd seadmest endast. Alustuseks pandi kokku lihtne versioon vastavalt tootja soovitatud skeemile väikeste muudatustega toitumises. Selgus, et USB-toitel on väike “zvukovuha”.
Kuid selline seade polnud komplektne ja vajas välist võimendit ning kõrvaklappe ei saanud normaalselt raputada. Hiljem vahetati välja emaplaat teisele, tavalise HAD-koodekiga ja hea plaadipaigutusega. Heliteel puudus kõrvaline müra ja kahin ning väljundsignaali kvaliteet ei olnud halvem kui PCM2702-l. Ja ilmselt poleks neid ridu olemaski, kui selline kast poleks mulle silma jäänud:
See on HDD passiivne jahutussüsteem, kuid minu jaoks on see esiteks raadioseadmete šikk korpus. Sain kohe aru, et sinna pannakse midagi kokku, näiteks helikaart koos võimendiga, kuna jahutusega ei tohiks probleeme olla. Mõtlesin palju seadme vooluringile. Ühest küljest tahtsin Kõrge kvaliteet, ja teisest küljest ei tahtnud ma maksta rohkem kui Creative cost valmis helikaarte. Põhiküsimus tekkis LPF-i ja kõrvaklappide võimendi kohta, sest kvaliteetsed komponendid selleks otstarbeks võivad maksta sama palju kui PCM2702 ise või isegi rohkem. Näiteks kvaliteetsed LPF-operatsioonivõimendid OPA2132 ja OPA627 maksavad vastavalt umbes 10 ja 35 dollarit. Kõrvaklappide võimendi kiipe - AD815 või TPA6120, ma ei leidnud hinnakirjadest üldse, pealegi pole nende hinnad ka väikesed.
Kuid ilma kasuta pole kahju ja ma leidsin veebist lihtsa ja kvaliteetse transistoride LPF-ahela, mille autor väitis, et heli on korralik, isegi mitte halvem kui kallid operatiivvõimendid. Otsustas proovida. Kõrvaklappide võimendiks paigaldasin LM1876 mikroskeemi - legendaarse LM3886 noorema kahe kanaliga "õe" sama heliga, kuid väiksema võimsusega. See mikroskeem võimaldab võimenduse suurendamisega ühendada kõlareid.
Tulemuseks on selline skeem - USB-DAC_PCM2702_Sch.pdf, joonis trükkplaat- peegelpildis USB-DAC_PCM2702_Pcb.pdf kujutise lasertriikimismeetodil vaskfooliumile ülekandmiseks, nn LUT (lisa saab lugeda Internetist), elementide ja džemprite asukoha joonis plaadil, samuti helitugevuse reguleerimise ühendusskeem - USB-DAC_PCM2702.pdf.
Kokkupandud plaat näeb välja selline:
Ma räägin teile natuke, kuidas see kõik töötab, kui äkki on neid, kes soovivad sellist seadet kokku panna. PCM2702 lülitusahel on standardne - LPF on Sallen-Kay filter, ühtse võimendusega teist järku madalpääsfilter, kuna aktiivne element töötab järgijana, emitterit või allikajärgijat saab probleemideta kasutada. Eksperimenteerimiseks on juba ruumi. Saate valida seda tüüpi transistorid, mis teile heli poolest kõige rohkem meeldivad - mina, testides olemasoleva põhjal, leppisin metallkorpuses KT3102E-ga (VT3, VT4 - vt skeemi USB-DAC_PCM2702_Sch). Heli mõjutavad kõige enam filtrielemendid, eriti kondensaatorid C25, C26, C31, C32. Selle äri eksperdid soovitavad paigaldada WIMA FKP2 kilekondensaatorid, FSC fooliumpolüstüreen või Nõukogude PM. Aga midagi normaalset laos polnud ja pidin panema mis oli ja alles siis vahetasin selle parima vastu. Plaadil on kontaktpadjad nii väljund- kui ka SMD kondensaatorite jaoks. Takistid R9, R10, R11, R12 vajavad identseid paare, mille jaoks võtame takistid 1% täpsusega või valime paarid multimeetriga. Valisin mitmekümne takisti hulgast 5% täpsusega, kuna polnud aega oodata, kuni nad need 1% täpsusega toovad. Takistite ja kondensaatorite väärtusi saab valida vastavalt helile, nagu soovite, kuid ainus tingimus on, et paar peab olema sama, et iga kanal ei laulaks omal moel.
Ahel näeb ette PCM2702 analoogtoiteallika ja X5, X6 pistikute filtri väljundi keelamise, kui USB-kaabel pole X1-pistikuga ühendatud. Selle eesmärk on tagada, et seadme kasutamisel kõrvaklappide võimendina filtri madal väljundtakistus ei segaks nendesse pesadesse juhitavat signaali. Ühendamisel antakse DAC-i analoogtoide läbi transistori VT2, mida juhib transistor VT1, kui USB-pistikul on pinge, siis on mõlemad transistorid avatud. Filtri väljundid on ühendatud tagapaneeli pistikutega relee K1 kaudu, mis on samuti USB-toitel. Kasutasin AXICOMi releed V23079-A1001-B301. Kui sellist releed pole, võite selle asemel panna tavalise kahe kontaktirühmaga lüliti. VT2 transistori asemel võite panna ka lüliti ja te ei pea jootma kõiki toiteallika vahetamise eest vastutavaid elemente, soovitav on ainult USB-toide ise lülitada sama lüliti kaudu.
Võimendi ja analoogosa toiteallikaks on väline toiteallikas pingega 12-15 V ja 0,5 A AC, mis on ühendatud tagapaneelil oleva X2 pistiku kaudu.
Toiteplokk ise valmistati tavapärasest stabiliseeritud 12 V 0,5 A toiteallikast, visates kõik üleliigse minema.
Võimendis tuleb valida ka paarikaupa takistid R15-R18, mis määravad võimenduse (vasak kanal Cool = R17/R15, Cup = R18/R16). Kui te ei plaani kõrvaklappe kasutada, saate ühendada kõlarid, siis peate vähendama takistite R15, R16 takistust 4,7-10 kOhmini, saate takistust R17, R18 veidi suurendada. Seega on võimalik saada nimiväljundvõimsus umbes 2 x 5 vatti. Kui toite D6 mikroskeemi pingega +/- 20 ... 25 V, mis võetakse kohe pärast alaldit kondensaatoritest C6, saab C7 maksimaalse väljundvõimsuse 2 x 18 W, kuid selleks peate dioodid VD2, VD3 panema vähemalt 3A, asendama F2 kaitse C7A kahekordse kondensaatoriga, suurendades kondensaatorit C7. nimed, umbes 16 4 A vahelduvvoolust.
Kõik SMD takistid, takistid R20, R22 suurus 1206, takistid R13, R14 suurus 2010 saab asendada džemprid, kõik muud takistid suurus 0805. maksimaalne tööpinge 25-35 V. Enamik pistikuid on joodetud vanadest seadmetest, ei oska kindlalt märgistuse järgi öelda, juhinduda välimus. Helitugevuse reguleerimise takisti on ühendatud kahe juhtmega varjestatud juhtmega, kahe signaalikanaliga ja ekraanil maandusega, tundmatu Hiina päritolu takisti, mille takistus on 20 kOhm rühmast B (takistuse eksponentsiaalse sõltuvusega nupu pöördenurgast).
Samuti tahan teile natuke rääkida, kuidas nii väikeses pakendis mikroskeeme jootma. Mõned arvavad ekslikult, et selliseid mikroskeeme tuleb joota väikese võimsusega jootekolbide ja õhukese otsaga. Väga lõbus on vaadata, kui inimesed teritavad nõela nagu täppi ja proovivad iga jalga eraldi joota. Tegelikult on kõik lihtne ja lihtne. Alustuseks paigaldame mikroskeemi soovitud asendisse, hoiame seda käega või kinnitame liimiga, jootme ühe äärmistest klemmidest, seejärel vajadusel tsentreerime ja jootme vastasklemmi. Kui mitu järeldust on kokku joodetud, pole see hirmutav. Jootekolb võetakse 30-50 W võimsusega tinatatud, värskelt teritatud otsaga umbes 45 ° nurga all ning me ei säästa räbusti ega kampoli. Flux on eelistatavalt aktiivne, vastasel juhul peate plaati väga hoolikalt pesema, püüdes seda mikroskeemi alt välja pesta. Soojendame kõik jalad väikese tilga joodisega, alustades ühest servast ja järk-järgult, kui see soojeneb, liigutage jootekolvi jooteta juhtmete poole, juhtides neile liigse joote, samal ajal kui plaati saab hoida nurga all, nii et joodis voolab gravitatsiooni mõjul alla. Kui joodist ei piisa, võta veidi rohkem, kui on palju, siis eemaldame kaltsu abil kogu jootekolvi otsas oleva joote ja räbusti säästmata eemaldame mikroskeemi tihvtidelt ülejäägi. Seega, kui plaat on tavaliselt söövitatud, hästi puhastatud ja rasvatustatud, siis jootmine toimub 1-3 minuti jooksul ja see osutub puhtaks, ilusaks ja ühtlaseks, mida on ka minu tahvlil näha. Kuid suurema kindluse huvides soovitan harjutada erinevate arvutiseadmete põletatud plaatidel, mille mikroskeemid on ligikaudu sama tihvtide sammuga.
Soovitan esmalt mitte jootma D2 ja D6 kiipe ja elemente, mis võivad nende paigaldamist segada. Kõigepealt on vaja jootma toiteallika eest vastutavad sõlmed, helisema toiteahelad lühise jaoks, ühendada USB-porti ja rakendada toiteallikast X2-le 14 V vahelduvvoolu. Stabilisaatori mikroskeemide tulevastel väljunditel peaks olema järgmised pinged:
- D1: +3,3 V;
- D3: +12V;
- D4: -12V;
- D5: +5 V.
PCM2702 esmakordsel arvutiga ühendamisel leiab süsteem uue seadme - USB Speakers Burr-Brown Japan PCM2702.
Pärast draiveri automaatset installimist seadmehaldurisse ilmub uus seade - USB-kõlarid. See tähendab, et kõik töötab nii nagu peab ja saate sisse lülitada muusika, video või isegi mänge käivitada.
Süsteem edastab automaatselt heli PCM2702 kiibile, kui see on arvutiga ühendatud, ja naaseb algsesse olekusse, kui plaat on välja lülitatud. Taasesituse jätkamiseks peate lihtsalt soovitud programmi taaskäivitama. Helitugevust juhib standardne Windowsi helitugevuse regulaator. Tahvli jõudlust kontrollisin ainult all Windowsi süsteem XP SP2.
Natuke kogu seadme korpusesse kokkupanemisest. Kõige raskem on helitugevuse regulaatori muutuva takisti seadistamine. Esipaneel on kinnitatud šassii külge piki paneeli tagumist külge kulgeva ja üsna tõsise paksusega eendiga. Seda äärikut tuleb lõigata rauasae või freesiga kohast, kuhu helitugevuse regulaator kinnitatakse, kuid peate olema väga ettevaatlik, kuna võite alumiiniumkatet kriimustada, mille tõttu paneel kaotab oma atraktiivsuse. Seejärel puurime takisti paigaldamiseks augu, mille kohta hindame käepideme asendi järgi, mis sellele samale takistile pannakse. KOOS esikülg eemaldage veidi augu lähedal olevad ribid, et mutter saaks keermed takisti alusele. On veel üks probleem - paneeli keskosa ei lange kokku šassii sisekambri keskpunktiga ja helitugevuse reguleerimise takisti toetub korpusele. Paneeli pidin tõstma 2-3 mm, mille jaoks lõikasin dremeliga kinnitamiseks eendi nurga ära.
Ma ei kirjelda üksikasjalikult kõiki toiminguid paneeli ja šassiiga. Need, kes oskavad sellist seadet ise valmistada, saavad fotodelt kõigest aru. Kohtades, kus puuriti ja keermestati augud, asetati iga kruvi lähedusse paigaldamise ajal paneeli alla 2 seibi, et seda 2 mm võrra tõsta. Samuti puuritakse šassii sisse augud ja lõigatakse niidid plaadi paigaldamiseks. Mikroskeemid D3, D4 ja D6 surutakse M2,5 kruvidega šassii külge, samas kui D4 ja D6 tuleb paneelist eraldada vilgukivi või muu soojust juhtiva dielektrikuga või tuleks kasutada isoleeritud korpusega kiipe, nagu minu puhul D6. Tagapaneel valmistatud süsteemiüksuse plastkorgist. Seda kõike saab täpsemalt näha fotol.
Siin elektriskeem isetehtud digitaal-analoogmuundur, mis kasutab PCM2707 kiipi - valmis USB DAC-moodulit. See on määratletud kui USB Audio Class 1.0 seade ja see ei vaja eridraivereid.
Ahel on tehtud andmelehe järgi, lisatud on vaid paar indikaator-LED-i, et oleks näha, kui seade on välja lülitatud ja arvutiga ühendatud. Samuti panime drosseli USB 5V liinidele, et summutada kõrgsagedusmüra, mis teoreetiliselt võiks DAC-toiteallikast läbi imbuda.
DAC-i paigaldamisel proovige kasutada pinnale paigaldatavaid raadiokomponente. Enamik passiivseid komponente (takistid, kondensaatorid, ferriitrõngad) on 0805 suurusega.
PCM2707 kiibil on võimalik kasutada helitugevuse, esituse, pausi ja loo vahelejätmise nuppe sellel arvutil, millega seade on ühendatud. IN see valik neid funktsioone pole plaanis kasutada, kuid lisatud on kontaktnõelad juhuks, kui edaspidi midagi kasutame.
Ja see on vaade USB DAC-dekoodri kokkupandud PCB-le, mis hakkas kohe esimesel ühendusel tööle. Sel juhul kasutatakse muusika kuulamiseks kõrvaklappe, kuid saate ühendada mis tahes omatehtud võimendi.
Tere kõigile. Täna tahan rääkida üsna heast algtaseme USB DAC-ist.
See seade peaks pakkuma huvi järgmistele inimeste kategooriatele:
1) Sülearvutite kasutajad ja statsionaarsed kasutajad, kellel on ebaõnnestunud sisseehitatud helikaart.
2) Sülearvutite kasutajad, kelle tootja pole Windows 10 tuge täielikult lisanud.
See on lihtsalt minu juhtum, täpsemalt:
Laienda selgitust
Tööl andsid nad välja “uue” kasutatud sülearvuti, vastutasuks minu Lenovo T420 vastu, mis töötas Windows 7-ga ja oli väga heas seisukorras, kuid ei ühildunud Windows 10-ga, millele ettevõte otsustas mitmel põhjusel täielikult üle minna (ametlikult turvalisuse tõttu, kuid on selge, et tugi- ja ühilduvusfaktor mängis siin rolli, mitte ainult Microsoftilt).
Nad kinkisid mulle HP Revolve 810, mis tundub ühilduvat Windows 10-ga. Tundub, et kõik on olemas, kuid helisüsteemi jaoks pole ametlikku draiverit! Kuna heli on üsna haruldane, siis IDT:
HDAUDIO\FUNC_01&VEN_111D&DEV_76E0&SUBSYS_103C21B3&REV_1003
(Intelile meeldis ka selliseid laaste oma emaplaatidele panna), küttepuid pole kuskilt võtta.
HP foorumis leidsin lingi minuga sama kasutaja ühilduvale draiverile, samas kui ta ütleb, et draiver on kõver ...
Kuna draiver võeti eikusagilt ja siiani pole selge, kui hästi see töötab, otsustasin seda töötavasse sülearvutisse mitte installida ja pidin rahulduma tavalise Windowsi draiveriga.
Nagu praktika on näidanud, on võimalik kasutada standardset, automaatselt installitud helidraiverit, kuid heli on halvem, kui see võiks olla draiveriga.
Kui teil on lauaarvuti plaat, võib sellise draiveri kasutamisel tekkida probleeme nii liinisisendi jõudlusega kui ka muude funktsioonidega. Lisaks pole "standardse" draiveri kallal töötades ekvalaiserit, mida saab muus osas keerata, näiteks foobar2000 kasutamisel.
Peale Lenovo T420 samadel kõrvaklappidel heli mulle ei sobinud. Jah, tundub, et see mängib, aga tundub, et see on ilma moonutusteta, aga ma ei taha muusikat eriti kuulata, sest seda serveeritakse kuidagi kuivalt, ilma eelneva emotsionaalse värvita vms.
3) Alternatiivse helikaardina Androidiga töötavates kaasaskantavates seadmetes (nimetan seda tinglikult helikaardiks, kuna sellel teemal pole mikrofoni sisendit, mis on selle seadmekategooria jaoks tuttav). Mis puutub IOS-i, siis ma ei oska öelda, võib-olla hakkab see ka sealt pihta.
4) Muude seadmete kasutajad, millel pole pardal heli ja millel on ühilduv OS.
Varem kaaluti sellel saidil sarnaseid seadmeid, kuid ma ei leidnud seda sellelt kujunduselt, vaadates varem üle vaadatud seadmeid.
Märgin kohe, et sellel DAC-il on soodsam analoog:
, mis maksab umbes 2 korda madalam, kuid materjalidega on töökvaliteet seal halvem ... Mõtlesin selle võrdluseks osta, kuid pole veel teinud, sest igal juhul teen väljundi uuesti (ja see on lisaaeg) ja ma pole veel esimese DAC-iga piisavalt mänginud.
Muide, Aliexpressis on PCM2704 DAC-id 2 korda kallimad ja seal on enamasti "suured" valikud, need, millel on optiline väljund ja RCA.
Liigume edasi jälgitava DAC-i juurde
Plaat on väga kvaliteetne. Tekstoliit on väga paks, jootmine on üsna täpne, räbusti on pestud. Sall näeb väga kena välja, aga parem on siiski, et see ümbrises oleks. Tootja ei olnud ahne ja pani väljundfiltrisse tantaalkondensaatorid. Vaata ise:
Operatsioon ja muljed tööst.
DAC-iga alustamine on väga lihtne. Draiverite käsitsi installimine pole vajalik. Windows XP/7/10 puhul valiti draiver automaatselt.
Erinevalt sisseehitatud helist mängib DAC samal helitugevusel märgatavalt valjemini. Mängib päris hästi, natuke paremini kui minu sülearvutisse sisseehitatud heli, aga erinevust pole eriti märgata, vea tasemel.
Kolleegi sõnul on Lenovo sülearvutiga, millel vedas realteki olemasoluga (ja vastavalt ka täisväärtuslike küttepuudega esikümne alla), tema sülearvuti sisseehitamine huvitavam kui see DAC.
Isiklikult jääb teemas minu arust puudu “lihast” (selle üsna sobiva allegooria sain mingist “audiofoorumist”) ja detailirohkest, vähemalt 32-oomise takistusega kõrvaklappe kasutades.
Minu kõrvaklapid on nii ja naa, aga mitte ka kõige räbu:
See on Pioneer SE-MJ21.
Spetsiaalselt testide jaoks osteti suure allahindlusega lisakõrvaklapid, mis olid kohandatud kaasaskantavatele seadmetele, sealhulgas õunatoodete tootja seadmete jaoks teritatud kõrvaklapid:
Nendes kõrvaklappides, ilmselt tänu suurele tundlikkusele, DAC karjub veelgi, heli on meeldivam ja huvitavam, kui kuulata heli sama helitugevusega, mis eelmistes kõrvaklappides, kuid mitte väga valjult.
Ilmselt mõjutab PCM2704C-sse sisseehitatud võimendi väike võimsus ja üsna suured moonutused 32 oomise koormusega töötamisel. DAC ise on audiofiilide standardite järgi nii-nii, mida kinnitavad andmelehe parameetrid.
Mul pole praegu "lahedamat" DAC-i, et neid otsekui võrrelda.
Ma ei pea end audiofiiliks, kuid sellegipoolest pole nende sõnad sageli mõttetud, isegi kui nad ei nõustu dokumentatsiooni andmetega, kuid see näib olevat harv sündmus.
Nagu ma juba märkisin, on teema üles ehitatud PCM2704-le C, on olemas ka PCM2704 kiibi vanem versioon, ilma "C" eesliiteta, mida TI uute projektide puhul ei soovita. Nii palju kui ma andmelehe üsna pealiskaudsel uurimisel aru sain, pole kiipide vahel erilisi erinevusi, pinout ja omadused on samad.
Androidi all töötamine:
Androidi all töötab DAC, selle määrab telefon 5 sekundi jooksul ja siis läks käima.
Tegin ainult pealiskaudset testimist, proovisin paari mängijat. Kõik need taasesitavad heli läbi DAC-i, kuid nad ei saa helitugevust juhtida, seega on helitugevus maksimaalne.
Pean seadetesse rohkem süvenema, kuid ma ei saa seda praegu teha, kuna testisin seda soravalt teiste inimeste nutitelefonides, kuna minu punane riis sai umbes kaks nädalat tagasi otsa ja Venemaa postiteenistus on juba nädal aega Moskvas paki külmutanud, mul pole enam jõudu ülevaatusega viivitada)). Hiljem arvan, et täiendan ülevaadet või avaldan Androidi jaoks eraldi märkuse heli reguleerimise kohta.
Linuxi all ei kontrollinud töövõimet, aga peaks töötama. Kui keegi moskvalastest on väga huvitatud, võin kontrollida.
Oli õhtu, polnud midagi teha... Kohandamine.
Otsustasin tarata saadaolevale duaalile lihtsa võimendi (testi paigutus, ei midagi muud). operatsioonivõimendid, mõeldud heli jaoks, äkki ta "raputab" väljalasketoru, mõtlesin ma.
Juhtus nii, et mul oli kaks sellist mikrolülitust ja mõlemad on erinevad. Üks NE5532P osteti kohaliku kiibi ja dipiga 15r eest ning paar aastat tagasi taobao pealt ostetud OPA2134 näeb välja nagu päris).
Kui võimendi kokku panin, panin esmalt kokku ühe kanali ja mitu päeva sõitsin sellega erinevate op-võimenditega, otse kuulamise käigus kiiresti žongleerides nendega eelnevalt selleks ette nähtud pesast. Heli oli teistsugune, aga sellest pikemalt teises rubriigis.
"Lõpetatud projektis" (ma arvan, et kõik on alles alguses, kui ma pole liiga laisk) kasutan kahte NE5532AP, alates kiibist ja dipist, mõlemad on 21p).
Selgus, et siin on selline "looming", mis on mõeldud sissesõiduks ja testimiseks: 
Siin on palju pikki juhtmeid, kuid seda ainult vähem olulistes ahela osades, sisend tehakse võimalikult lühikeseks (v.a elektrolüüt) ja ekraanil.
Üks kanalitest: 
Siin on toiteallikas impulss, toiteallikast, mis on üks esimesi rakendusi. Loe toitumise kohta lähemalt altpoolt.
Võimendi vooluring.
Nii et olemasolev minipistik (kultuurselt tehtud) läks kuskile koju kaduma, otsustati kiibi vastavate jalgade külge joota, et võimendile sisendsignaali saada.
Vastavalt dokumentatsioonile vastutavad jalad 14-15 DAC-i signaali väljastamise eest. Nende jalgade külge joodetud suhteliselt õhukese 50-oomise antennikaabli abil: . Samal ajal joodeti jala enda külge õhuke lakitud, umbes 0,2 mm paksune vasktraat (mul pole mikromeetrit, nii et ma ei saa kindlalt öelda ja see pole nii oluline) ja see oli juba joodetud kaabli südamiku külge. Kaabli varjestus joodeti plaadi GND külge, mis paistis kahe keraamilise kondensaatori vahel, mis olid identsed iga kanali jaoks.
Võimendi ise põhineb BB (TI) poolt üle vaadatud järgmisel, selgel skeemil kahe op-võimendi ühendamiseks kõrvaklappide võimendiks: 
Skeem võetud siit:
Selle skeemi sisendisse lisati 4,7K takisti ja 10uF elektrolüütkondensaatori jadalülitus. Kondensaator on positiivselt ühendatud sisendsignaaliga.
Samuti lisati takisti esimese operatsioonivõimendi mitteinverteeriva sisendi ja maanduse vahele.
Siin on lõplik diagramm: 
Kuidas jootma ja kuidas seadistada.
Paar aastat tagasi jootsin dünaamilise mikrofoni eelvõimendit ja õppisin sellest mõnda asja:
Esiteks, kui tehakse testpaigutus, sealhulgas pindmontaaži paigutus, peaksid juhtmeühendused olema võimalikult lühikesed ja võimalikult minimeeritud. Samuti peaks komponentide vaheline kaugus olema minimaalne.
Madala vooluga sisendahelad peavad olema varjestatud ja neid ei tohi vooluga ristada.
Kõik see aitab vähendada võimendi sisendit ja müra.
Algselt jootsin sisendfiltri testimiseks ja võimenduse reguleerimiseks muutuvtakistid, hoolimata sellest, et see on tavaliselt ette seatud ja võimsust reguleerib juba sisendis, filtri ees, asuv muutuvtakisti.
Paigutuse lõplikus versioonis jätsin võimenduse määravasse vooluringi iga kanali jaoks ainult 4,7K muutuja, mis on ühendatud 3,3K takistiga järjestikku.
Lisaks pidin optimaalsete parameetrite otsimisel nokitsema sisendfiltri kallal. Siit piilusin selle seadme skeemi:
Leidsin oma varudest kümmekond erinevat kondensaatorit. Need olid paber, elektrolüüdid, kile ja muud:
Kondensaatorid
Sellest tulenevalt meeldis mulle 63V 10uF elektrolüüdi heli, mille ette pandi 4,7K takisti.
Toitumise kohta
Selles vooluringis peab operatsioonivõimendi toiteallikaks olema kahepolaarne toiteallikas.
Vaja oli konverterit ühelt polaarselt pingelt kahele polaarsele.
Ebayst on nüüd kuskil nendel eesmärkidel spetsiaalne mikroskeem, kuid see võeti lihtsalt selleks, et võrrelda erinevust suhteliselt tavalise bipolaarse toiteallikaga (mille plaanisin ise kokku panna), kuna Kirich testis seda sellel saidil edukalt ja leidis, et see on “mürarikas”, mis pole heli jaoks hea. Kui see tuleb, vaatan selle üle ja annan teada.
Selle tulemusena võeti aluseks see skeem: 
Laadimine...
