Paralelné DAC. Urob si sám kvalitný USB audio adaptér Domáci hi-fi DAC
Väčšina paralelných obvodov DAC je založená na sčítaní prúdov, pričom sila každého z nich je úmerná hmotnosti digitálneho bitu a mali by sa sčítať iba prúdy bitov, ktorých hodnoty sa rovnajú 1. Nech napr. napríklad je potrebné previesť binárny štvorbitový kód na analógový prúdový signál. Pre štvrtú, najvýznamnejšiu číslicu (SZR) sa váha bude rovnať 2 3 = 8, pre tretiu číslicu - 2 2 = 4, pre druhú - 2 1 = 2 a pre juniorov (MSR) - 2 0 =1. Ak je hmotnosť MZR ja MZR \u003d 1 mA, potom ja SZR = 8 mA a maximálny výstupný prúd meniča ja out.max =15 mA a zodpovedá kódu 1111 2 . Je jasné, že tomu bude zodpovedať napríklad kód 1001 2 ja výstup = 9 mA atď. Preto je potrebné postaviť obvod, ktorý zabezpečí generovanie a spínanie podľa daných zákonov presných hmotnostných prúdov. Najjednoduchší obvod, ktorý implementuje tento princíp, je znázornený na obr. 3.
Odpory rezistorov sú zvolené tak, aby pri zatvorených klávesoch cez ne tiekol prúd zodpovedajúci hmotnosti výboja. Kľúč musí byť zatvorený, keď sa zodpovedajúci bit vstupného slova rovná jednej. Výstupný prúd je daný
Pri vysokej kapacite DAC musia byť odpory s nastavením prúdu prispôsobené s vysokou presnosťou. Najprísnejšie požiadavky na presnosť sú kladené na odpory vysokého rádu, pretože šírenie prúdov v nich by nemalo prekročiť prúd najmenej významnej úrovne. Preto šírenie odporu v k-tá číslica musí byť menšia ako
D R /R=2 –k
Z tejto podmienky vyplýva, že rozptyl odporu odporu, napríklad na štvrtej číslici, by nemal presiahnuť 3% a na 10. číslici - 0,05% atď.
Uvažovaná schéma má napriek svojej jednoduchosti celý rad nedostatkov. Po prvé, pre rôzne vstupné kódy bude prúd odoberaný zo zdroja referenčného napätia (REF) odlišný, čo ovplyvní hodnotu výstupného napätia REF. Po druhé, hodnoty odporu váhových odporov sa môžu tisíckrát líšiť, a preto je veľmi ťažké implementovať tieto odpory do polovodičových integrovaných obvodov. Navyše odpor rezistorov vysokého rádu vo viacbitových DAC môže byť úmerný odporu uzavretého kľúča, čo povedie k chybe prevodu. Po tretie, v tejto schéme sa na otvorené spínače aplikuje značné napätie, čo komplikuje ich konštrukciu.
Tieto nedostatky odstraňuje DAC obvod AD7520 (domáci analóg 572PA1), vyvinutý spoločnosťou Analog Devices v roku 1973, ktorý je v súčasnosti v podstate priemyselným štandardom (vyrába sa podľa neho veľa sériových modelov DAC). Táto schéma je znázornená na obr. 4. Ako kľúče sa tu používajú tranzistory MOS.
Ryža. 4. DAC obvod so spínačmi a maticou konštantnej impedancie
V tejto schéme sa nastavenie váhových koeficientov krokov prevodníka uskutočňuje postupným delením referenčného napätia pomocou odporovej matice s konštantnou impedanciou. Hlavným prvkom takejto matice je delič napätia (obr. 5), ktorý musí spĺňať nasledujúcu podmienku: ak je zaťažený odporom R n, potom jeho vstupná impedancia R v musí mať aj hodnotu R n. Faktor oslabenia obvodu a = U 2 /U 1 pri tomto zaťažení by mala mať danú hodnotu. Keď sú splnené tieto podmienky, získame nasledujúce výrazy pre odpory:
v súlade s obr.4.
Keďže v akejkoľvek polohe prepínačov S k pripájajú spodné svorky rezistorov na spoločnú obvodovú zbernicu, zdroj referenčného napätia je zaťažený konštantným vstupným odporom R v = R. To zaisťuje, že referenčné napätie zostane nezmenené pre akýkoľvek vstupný kód DAC.
Podľa obr. 4 sú výstupné prúdy obvodu určené vzťahmi
 |
(8) |
 |
(9) |
a vstupný prúd
 |
(10) |
Pretože spodné svorky rezistorov 2 R matice v akomkoľvek stave spínačov S k sú pripojené k spoločnej obvodovej zbernici cez nízky odpor uzavretých spínačov, napätia na spínačoch sú vždy malé, v rozmedzí niekoľkých milivoltov. To zjednodušuje konštrukciu spínačov a ich ovládacích obvodov a umožňuje použitie referenčného napätia zo širokého rozsahu, vrátane rôznej polarity. Pretože výstupný prúd DAC závisí od U op lineárne (pozri (8)), prevodníky tohto typu možno použiť na násobenie analógového signálu (privedením na vstup referenčného napätia) digitálnym kódom. Tieto DAC sú tzv násobenie(MDAC).
Presnosť tohto obvodu je znížená skutočnosťou, že pre DAC s vysokou bitovou hĺbkou je potrebné prispôsobiť odpory R 0 kľúčov s vybíjacími prúdmi. Toto je obzvlášť dôležité pre kľúče vysokého rádu. Napríklad v 10-bitovom AD7520 DAC sa kľúčové MOSFETy šiestich najvýznamnejších bitov líšia v oblasti a ich odporu. R 0 stúpa podľa binárneho kódu (20, 40, 80, ..., 640 ohmov). Týmto spôsobom sa vyrovnávajú úbytky napätia na spínačoch prvých šiestich číslic (až do 10 mV), čo zabezpečuje monotónnosť a lineárnosť prechodovej odozvy DAC. 12-bitový DAC 572PA2 má diferenciálnu nelinearitu až 0,025 % (1 LSM).
DAC založené na prepínačoch MOS majú relatívne nízky výkon v dôsledku veľkej vstupnej kapacity prepínačov MOS. Rovnaký 572PA2 má čas ustálenia pre výstupný prúd pri zmene vstupného kódu z 000...0 na 111...1, rovný 15 µs. 12-bitový DAC7611 Burr-Braun má čas ustálenia 10 µs. DAC založené na prepínačoch MOS majú zároveň minimálnu spotrebu energie. Rovnaký DAC7611 spotrebuje iba 2,5 mW. Nedávno sa modely DAC vyššie uvedeného typu objavili s vyššou rýchlosťou. Napríklad 12-bitový AD7943 má čas ustálenia prúdu 0,6 μs a spotrebu len 25 μW. Nízka vlastná spotreba umožňuje napájanie týchto mikro-napájacích DAC priamo zo zdroja referenčného napätia. Zároveň nemusia mať ani výstup na pripojenie ION, napríklad AD5321.
DAC na súčasných zdrojoch
DAC na prúdových zdrojoch majú vyššiu presnosť. Na rozdiel od predchádzajúcej verzie, v ktorej sú hmotnostné prúdy generované relatívne nízkym odporom a v dôsledku toho závisia od odporu spínačov a záťaže, v tomto prípade sú hmotnostné prúdy poskytované tranzistorovými prúdovými zdrojmi s vysoký dynamický odpor. Zjednodušená schéma DAC na prúdových zdrojoch je na obr. 6.
Ryža. 6. Obvod DAC na zdrojoch prúdu
Hmotnostné prúdy sa vytvárajú pomocou odporovej matrice. Potenciály báz tranzistorov sú rovnaké a tak, aby potenciály žiaričov všetkých tranzistorov boli rovnaké, sú plochy ich žiaričov rozdielne v súlade s váhovými faktormi. Pravý odpor matice nie je pripojený k spoločnej zbernici, ako je to na obrázku na obr. 4, ale na dva rovnaké tranzistory zapojené paralelne VT 0 a VT n, v dôsledku čoho prúd cez VT 0 sa rovná polovici pretekajúceho prúdu VT 1. Vstupné napätie pre odporovú maticu je vytvorené pomocou referenčného tranzistora VT op a operačný zosilňovač OU1, ktorého výstupné napätie je nastavené tak, aby kolektorový prúd tranzistora VT op nadobúda hodnotu ja op. Výstupný prúd pre N-bitový DAC.
 |
(11) |
Typickými príkladmi DAC na prúdových prepínačoch s bipolárnymi tranzistormi ako kľúčmi sú 12-bitový 594PA1 s časom ustálenia 3,5 µs a chybou linearity maximálne 0,012 % a 12-bitový AD565 s časom ustálenia 0,2 µs s rovnaká chyba linearity. Ešte rýchlejší je AD668, ktorý má čas ustálenia 90 ns a rovnakú chybu linearity. Z nového vývoja si môžeme všimnúť 14-bitový AD9764 s časom ustálenia 35 ns a chybou linearity nie väčšou ako 0,01%.
ako prúdové spínače S kčasto používané bipolárne diferenciálne stupne v ktorom sú aktívne tranzistory. Tým sa skráti čas usadzovania na niekoľko nanosekúnd. Obvod prúdového spínača na diferenciálnych zosilňovačoch je znázornený na obr. 7.
Diferenčné stupne VT 1 -VT 3 a VT "1 - VT" 3 sú vytvorené zo štandardných ventilov ESL. Aktuálne Ik prúdiaci cez kolektorovú svorku výstupného emitorového sledovača je výstupný prúd článku. Ak je digitálny vstup Dk privedie sa vysoké napätie, potom sa tranzistor VT 3 otvorí a tranzistor VT "3 sa zatvorí. Výstupný prúd je určený výrazom
Presnosť sa výrazne zlepší, ak odpor R e nahradiť zdrojom jednosmerného prúdu, ako v obvode na obr. 6. Vďaka symetrii obvodu je možné vytvoriť dva výstupné prúdy - priamy a inverzný. Najrýchlejšie modely týchto DAC majú vstupné úrovne ESL. Príkladom je 12-bitový MAX555, ktorý má čas ustálenia 4 ns na 0,1 %. Pretože výstupné signály týchto DAC zachytávajú RF rozsah, majú výstupnú impedanciu 50 alebo 75 ohmov, ktorá musí byť prispôsobená charakteristickej impedancii kábla pripojeného k výstupu prevodníka.
Tvorba výstupného signálu vo forme napätia
Existuje niekoľko spôsobov, ako generovať výstupné napätie pre DAC so súčtom hmotnostných prúdov. Dva z nich sú znázornené na obr. 8.
Ryža. 8. Vznik napätia na prúdovom výstupe DAC
Na obr. 8a znázorňuje obvod s meničom prúdu na napätie na operačnom zosilňovači (op-amp). Tento obvod je vhodný pre všetky DAC s aktuálnym výstupom. Pretože filmové odpory, ktoré určujú hmotnostné prúdy DAC, majú významný teplotný koeficient odporu, spätnoväzbový odpor R OS by mal byť vyrobený na čipe DAC a v rovnakom technologickom procese, ktorý sa zvyčajne robí. To umožňuje znížiť teplotnú nestabilitu prevodníka faktorom 300...400.
Pre DAC na spínačoch MOS, berúc do úvahy (8), výstupné napätie obvodu na obr. 8a.
Zvyčajne odpor spätnoväzbového odporu R oc = R. V tomto prípade
 |
(12) |
Väčšina modelov DAC má značnú výstupnú kapacitu. Napríklad AD7520 s klávesmi MOS, v závislosti od vstupného kódu S výstup je 30 ... 120 pF, pre AD565A s prúdovými zdrojmi S vy = 25 pF. Táto kapacita spolu s výstupnou impedanciou DAC a rezistora R oc vytvára ďalší pól vo frekvenčnej odozve spätnoväzbovej slučky operačného zosilňovača, čo môže spôsobiť nestabilitu samobudenia. Toto je obzvlášť nebezpečné pre DAC s prepínačmi MOS s nulovým vstupným kódom. O R os = 10 kΩ, frekvencia druhého pólu bude asi 100 kHz pri 100% hĺbke spätnej väzby. V tomto prípade zosilňovač, ktorého frekvencia jednotného zisku je f t presahuje 500 kHz, bude mať zjavne nedostatočné rezervy stability. Pre udržanie stability môžete paralelne pripojiť odpor R os kondenzátor S do, ktorého kapacitu v prvom priblížení možno považovať za rovnú S von. Pre presnejší výber S Je potrebné vykonať úplnú analýzu stability obvodu, berúc do úvahy vlastnosti konkrétneho operačného zosilňovača. Tieto opatrenia zhoršujú výkon obvodu tak vážne, že nastáva paradoxná situácia: na udržanie vysokého výkonu aj lacného DAC môže byť potrebný relatívne drahý vysokorýchlostný (s krátkym časom ustálenia) operačný zosilňovač.
Skoršie modely DAC s prepínačmi MOS (AD7520, 572PA1 atď.) Umožňujú záporné napätie na prepínačoch nepresahujúce 0,7 V, preto by sa na ochranu prepínačov mala medzi výstupy DAC pripojiť Schottkyho dióda, ako je znázornené na obr. 8a.
Pre digitálno-analógový prevodník na prúdových zdrojoch je možné výstupný prúd premeniť na napätie pomocou odporu (obr. 8b). V tomto obvode nie je možné samobudenie a rýchlosť je zachovaná, avšak amplitúda výstupného napätia musí byť malá (napríklad pre AD565A v bipolárnom režime v rozmedzí ± 1 V). V opačnom prípade môžu tranzistory súčasného zdroja vyjsť z lineárneho režimu. Tento režim sa poskytuje pri nízkych hodnotách odporu zaťaženia: R n » 1 kOhm. Ak chcete zvýšiť amplitúdu výstupného signálu DAC v tomto obvode, môžete k jeho výstupu pripojiť neinvertujúci zosilňovač k operačnému zosilňovaču.
Pre DAC s MOS spínačmi môžete použiť inverzné zapojenie odporovej matice na získanie výstupného signálu vo forme napätia (obr. 9).
Ryža. 9. Inverzné zapínanie DAC s MOS spínačmi
Na výpočet výstupného napätia nájdeme vzťah medzi napätím U i na kľúč Si a uzlové napätie U"i. Využime princíp superpozície. Predpokladáme, že všetky napätia na klávesoch sú rovné nule, okrem uvažovaného napätia U i. O R n=2 R každý uzol je pripojený k pravej a ľavej záťaži s odporom 2 R. Pomocou metódy dvoch uzlov dostaneme
Nájdeme výstupné napätie DAC ako celkové napätie v uzle úplne vpravo, spôsobené celkovým pôsobením všetkých U i. V tomto prípade sa napätia uzlov pripočítajú k váham zodpovedajúcim deliacim koeficientom odporovej matice R- 2R. Získajte
Na určenie výstupného napätia pri ľubovoľnom zaťažení používame ekvivalentnú vetu generátora. Z ekvivalentného obvodu DAC na obr. 10 to ukazuje
Ekvivalentný odpor generátora R e sa zhoduje so vstupnou impedanciou matice R- 2R, t.j. R e = R. O R n=2 R z (14) dostaneme
Nevýhody tohto obvodu sú: veľký pokles napätia na klávesoch, premenlivé zaťaženie zdroja referenčného napätia a značná výstupná impedancia. Kvôli prvému nedostatku táto schéma nemôže zahŕňať DAC typu 572PA1 alebo 572PA2, ale 572PA6 a 572PA7 áno. Kvôli druhej nevýhode musí mať zdroj referenčného napätia nízku výstupnú impedanciu, inak je možná nemonotónnosť prevodnej charakteristiky. Inverzné zapojenie odporovej matice je však pomerne široko používané v DAC IC s napäťovým výstupom, napríklad v 12-bitovom MAX531, ktorý obsahuje aj vstavaný operačný zosilňovač v neinvertujúcom zapojení ako vyrovnávacej pamäte alebo v 16-bitovom MAX542 bez vstavanej vyrovnávacej pamäte. 12-bitový DAC AD7390 je postavený na invertovanej matrici s vyrovnávacím zosilňovačom na čipe a spotrebuje iba 0,3 mW energie. Je pravda, že jeho doba usadzovania dosahuje 70 μs.
Paralelný DAC so spínaným kondenzátorom
Základom tohto typu DAC je matica kondenzátorov, ktorých kapacity sú spojené ako celé číslo s mocninou dvoch. Schéma jednoduchej verzie takéhoto prevodníka je znázornená na obr. 11. Kapacita k kondenzátor matice je určený vzťahom
Kondenzátor tiež dostane rovnaký náboj. S v spätnej väzbe OU. V tomto prípade bude výstupné napätie operačného zosilňovača
Ak chcete uložiť výsledok prevodu (jednosmerné napätie) na ľubovoľnú dobu, k výstupu tohto typu DAC by malo byť pripojené zariadenie na vzorkovanie a podržanie. Uložiť výstupné napätie na neurčito, ako to dokážu DAC so sumáciou hmotnostných prúdov vybavené západkovým registrom, konvertory na spínaných kondenzátoroch nemôžu kvôli úniku náboja. Preto sa používajú hlavne ako súčasť analógovo-digitálnych prevodníkov. Ďalšou nevýhodou je veľká plocha čipu IC obsadená takýmto obvodom.
DAC so súčtom napätia
Schéma osembitového prevodníka so sčítaním napätia, vyrobeného vo forme IC, je znázornená na obr. 8.12. Základom meniča je reťazec 256 rezistorov rovnakého odporu zapojených do série. Záver W cez kľúče S 0 …S 255 môže byť pripojený k ľubovoľnému bodu v tomto reťazci v závislosti od čísla vstupu. Vstupný binárny kód D je konvertovaný dekodérom 8x256 na jednotný pozičný kód, ktorý priamo ovláda klávesy. Ak použijete napätie U AB medzi kolíkmi A A IN, potom napätie medzi svorkami W A B bude
U wb= U AB D.
Výhodou tejto schémy je malá diferenciálna nelinearita a zaručená monotónnosť transformačnej charakteristiky. Môže byť použitý ako digitálne nastaviteľný odpor. K dispozícii je niekoľko modelov takýchto DAC. Napríklad čip AD8403 obsahuje štyri osembitové DAC, vyrobené podľa obvodu na obr. 8.12, s odporom medzi svorkami A A IN 10, 50 alebo 100 kOhm v závislosti od modifikácie. Keď je aktívna úroveň aplikovaná na vstup „Ekonomický režim“, tlačidlo sa otvorí S vypnutý a zapnutý kľúč S 0 IC má resetovací vstup, pomocou ktorého je možné DAC nastaviť do stredu stupnice. Dallas Semiconductor vyrába niekoľko modelov DAC (napríklad duálny DS1867) so sčítaním napätia, v ktorom je vstupným registrom energeticky nezávislá pamäť s priamym prístupom, čo je vhodné najmä na zostavovanie obvodov s automatickým ladením (kalibráciou). Nevýhodou obvodu je nutnosť výroby na čipe veľké množstvo(2 N) prispôsobené odpory. Avšak 8-bitové, 10-bitové a 12-bitové DAC tohto typu sú teraz dostupné so zosilňovačmi výstupnej vyrovnávacej pamäte, ako sú AD5301, AD5311 a AD5321.
Ako „šťastný“ majiteľ integrovaného zvukového subsystému som stále sníval o dobrej zvukovej karte a ani mi nenapadlo, že by som si ju mohol vyrobiť sám doma. Raz, keď som surfoval po World Wide Web, narazil som na popis zvukovej karty s rozhraním USB na čipe Burr-Brown PCM2702 a pri pohľade na ceny spoločností predávajúcich rádiové komponenty som si uvedomil, že to ešte nie je pre nás - nikto o ničom nevedel. Neskôr bol môj počítač zabudovaný do malej microATX skrinky, v ktorej nebolo miesto ani pre starý Creative Audigy2 ZS. Musel som sa poobzerať po niečom malom a najlepšie externom s rozhraním USB. A potom som opäť narazil na čip PCM2702, ktorý bol už aktívne používaný a chválený za kvalitu prehrávania hudby - so správnymi obvodmi bol zvuk oveľa príjemnejší ako ten istý Audigy2 ZS. Opäť hľadanie cien a hľa, požadovaný mikroobvod je dostupný za cenu okolo 18 „nepriateľských peňazí“. V dôsledku toho bolo objednaných niekoľko čipov na experimenty, aby som si vypočul, čo tam nahromadili buržoázni „CABuilders“.
Čo je teda za beštiu tento ovládač PCM2702 od legendárnej spoločnosti Burr-Brown, ktorá si svojimi špičkovými riešeniami získala srdcia audiofilov po celom svete? Zaujímalo by ma, čo dokáže rozpočtové riešenie?
Podľa technickej dokumentácie pre mikroobvod (pcm2702.pdf) máme digitálno-analógový prevodník (digitálno-analógový prevodník - DAC) s rozhraním USB s nasledujúcimi charakteristikami:
- Bitová hĺbka 16 bitov;
- vzorkovacia frekvencia 32 kHz, 44,1 kHz a 48 kHz;
- Dynamický rozsah 100 dB;
- Odstup signálu od šumu 105 dB;
- Úroveň nelineárneho skreslenia 0,002 %;
- rozhranie USB 1.1;
- Digitálny filter s 8x prevzorkovaním;
- Funguje so štandardným ovládačom USB audio zariadenia.
Teraz o samotnom zariadení. Na začiatok bola zostavená jednoduchá verzia podľa schémy odporúčanej výrobcom s malými zmenami vo výžive. Vznikla malá „zvukovuha“ napájaná z USB.
Ale takéto zariadenie nebolo kompletné a vyžadovalo si externý zosilňovač a slúchadlá sa nedali normálne triasť. Neskôr bol nahradený základná doska do iného, s normálnym kodekom HAD a dobrým rozložením dosky. Zvuková cesta bola bez cudzieho šumu a šelestov a kvalita výstupného signálu nebola horšia ako u PCM2702. A tieto riadky pravdepodobne neexistovali, ak by ma takýto box nezachytil:
Toto je pasívny chladiaci systém pre HDD, ale pre mňa je to predovšetkým elegantný obal pre rádiové zariadenia. Okamžite som si uvedomil, že v ňom bude niečo zostavené, napríklad zvuková karta so zosilňovačom, pretože by nemali byť problémy s chladením. Veľa som premýšľal o obvode zariadenia. Na jednej strane som chcel Vysoká kvalita, a na druhej strane sa mi nechcelo platiť viac, ako stoja hotové zvukové karty od Creative. Hlavná otázka vyvstala pri LPF a slúchadlovom zosilňovači, pretože kvalitné komponenty na tieto účely môžu stáť toľko, ako samotný PCM2702, alebo aj viac. Napríklad vysokokvalitné operačné zosilňovače LPF, OPA2132 a OPA627, stoja približne 10 USD a 35 USD. Čipy slúchadlového zosilňovača - AD815 alebo TPA6120 som v cenníkoch nenašiel vôbec, navyše ich ceny tiež nie sú malé.
Ale bez dobra nie je na škodu a na webe som našiel jednoduchý a kvalitný LPF obvod na tranzistoroch, ktorého autor tvrdil slušný zvuk, dokonca nie horší ako drahé operačné zosilňovače. Rozhodol sa vyskúšať. Ako slúchadlový zosilňovač som nainštaloval mikroobvod LM1876 - mladšiu dvojkanálovú „sestru“ legendárneho LM3886 s rovnakým zvukom, ale menším výkonom. Tento mikroobvod umožňuje zvýšením zisku pripojiť reproduktory.
Výsledkom je takáto schéma - USB-DAC_PCM2702_Sch.pdf, výkres vytlačená obvodová doska- USB-DAC_PCM2702_Pcb.pdf v zrkadlovom obraze pre prenos obrazu metódou laserového žehlenia na medenú fóliu, tzv LUT (viac sa dočítate na internete), nákres umiestnenia prvkov a prepojok na doske, ako aj schému zapojenia pre ovládanie hlasitosti - USB-DAC_PCM2702. pdf.
Zostavená doska vyzerá takto:
Poviem vám trochu o tom, ako to všetko funguje, ak sa zrazu nájdu tí, ktorí chcú zostaviť takúto jednotku. Spínací obvod PCM2702 je štandardný - LPF je Sallen-Kay filter, dolnopriepustný filter druhého rádu s jednotkovým zosilnením, keďže aktívny prvok funguje ako sledovač, bez problémov možno použiť emitorový alebo zdrojový sledovač. Už tu je priestor na experimentovanie. Môžete si vybrať typ tranzistorov, ktorý sa vám po zvukovej stránke najviac páči - ja som sa pri testovaní z toho, čo bolo k dispozícii, usadil na KT3102E v kovovom obale (VT3, VT4 - pozri schému USB-DAC_PCM2702_Sch). Zvuk najviac ovplyvňujú filtračné prvky, najmä kondenzátory C25, C26, C31, C32. Odborníci v tomto odbore odporúčajú inštalovať filmové kondenzátory WIMA FKP2, fóliový polystyrén FSC alebo sovietsky PM. Ale na sklade nebolo nič normálne a musel som dať to, čo bolo, a až potom som to zmenil na najlepšie. Doska poskytuje kontaktné podložky pre výstupné aj SMD kondenzátory. Rezistory R9, R10, R11, R12 potrebujú identické páry, pre ktoré berieme odpory s presnosťou 1% alebo vyberáme páry pomocou multimetra. Vyberal som z niekoľkých desiatok rezistorov s presnosťou 5%, keďže nebol čas čakať, kým ich prinesú s presnosťou 1%. Hodnoty rezistorov a kondenzátorov je možné zvoliť podľa zvuku, ako chcete, ale jedinou podmienkou je, že pár musí byť rovnaký, aby každý kanál nespieval vlastným spôsobom.
Obvod zabezpečuje vypnutie analógového napájacieho zdroja PCM2702 a výstupu filtra z konektorov X5, X6, ak USB kábel nie je pripojený ku konektoru X1. To má zabezpečiť, že nízka výstupná impedancia filtra nebude rušiť signál privádzaný do týchto konektorov pri použití zariadenia ako zosilňovača pre slúchadlá. Po pripojení sa analógové napájanie DAC dodáva cez tranzistor VT2, ktorý je riadený tranzistorom VT1, ak je na konektore USB napätie, potom sú oba tranzistory otvorené. Výstupy filtra sú pripojené ku konektorom na zadnom paneli cez relé K1, ktoré je tiež napájané cez USB. Použil som relé V23079-A1001-B301 od AXICOM. Ak takéto relé neexistuje, môžete namiesto neho umiestniť konvenčný spínač s dvoma skupinami kontaktov. Namiesto tranzistora VT2 môžete tiež umiestniť prepínač a nemusíte spájať všetky prvky zodpovedné za spínanie napájania, je žiaduce iba prepínať samotné napájanie USB cez rovnaký prepínač.
Zosilňovač a analógová časť sú napájané z externého zdroja s napätím 12-15 V a 0,5 A AC, pripojeného cez konektor X2 na zadnom paneli.
Samotný napájací zdroj bol vyrobený z bežného stabilizovaného zdroja 12 V 0,5 A vyhadzovaním všetkého nadbytočného.
V zosilňovači je tiež potrebné vybrať odpory R15-R18 v pároch, ktoré nastavujú zisk (ľavý kanál Cool = R17/R15, pohár = R18/R16). Ak neplánujete používať slúchadlá, môžete pripojiť reproduktory, potom musíte znížiť odpor rezistorov R15, R16 na 4,7-10 kOhm, môžete mierne zvýšiť odpor R17, R18. Takto bude možné získať nominálny výstupný výkon približne 2 x 5 wattov. Ak napájate čip D6 napätím +/- 20 ... 25 V, ktoré sa odoberá ihneď za usmerňovačom z kondenzátorov C6, C7, môžete získať maximálny výstupný výkon 2 x 18 W, ale za to budete musieť dať diódy VD2, VD3 na prúd aspoň 3A, vymeniť poistku F2 za prúd aspoň 3A, zdvojnásobiť kapacitu kondenzátov C6, C7 a použiť transformátor v napájaní väčšieho výkonu, približne 16 V 4 A AC.
Namiesto nich je možné nainštalovať všetky SMD odpory, odpory R20, R22 veľkosť 1206, odpory R13, R14 veľkosť 2010, všetky ostatné odpory veľkosť 0805. Všetky SMD keramické kondenzátory veľkosť 0805, všetky elektrolytické kondenzátory s maximálnou prevádzkovou teplotou 105 °C a nízkou vnútorný odpor , s prevádzkovým napätím 16 V, kondenzátory C6, C7 s maximálnym prevádzkovým napätím 25-35 V. Väčšina konektorov je spájkovaná zo starého zariadenia, nemôžem s istotou povedať, riadiť sa vzhľad. Rezistor na ovládanie hlasitosti je spojený s dvojvodičovým tieneným vodičom, dvoma signálovými kanálmi a uzemnením na obrazovke, odporom neznámeho čínskeho pôvodu s odporom 20 kOhm skupiny B (s exponenciálnou závislosťou odporu od uhla natočenia gombíka).
Chcem vám tiež povedať trochu o tom, ako spájkovať mikroobvody v takom malom prípade. Niektorí sa mylne domnievajú, že takéto mikroobvody je potrebné spájkovať spájkovačkami s nízkym výkonom a tenkým hrotom. Je veľmi zábavné sledovať, keď ľudia brúsia žihadlo ako šidlo a snažia sa prispájkovať každú nohu samostatne. V skutočnosti je všetko ľahké a jednoduché. Na začiatok nainštalujeme mikroobvod do požadovanej polohy, pridržíme ho rukou alebo zafixujeme lepidlom, prispájkujeme jeden z extrémnych svoriek, potom ho v prípade potreby vycentrujeme a prispájkujeme opačný terminál. Ak sa spája niekoľko záverov, nie je to strašidelné. Spájkovačka sa odoberá s výkonom 30-50W s pocínovaným čerstvo nabrúseným hrotom pod uhlom cca 45° a nešetríme tavidlom ani kolofóniou. Tok prednostne nie je aktívny, inak budete musieť dosku veľmi opatrne umyť a pokúsiť sa ju umyť spod mikroobvodu. Všetky nožičky zohrejeme malou kvapkou spájky, pričom začíname od jedného okraja a postupne, ako sa zohrieva, posúvame spájkovačku smerom k nespájkovaným vývodom, pričom na ne natlačíme prebytočnú spájku, pričom dosku možno držať na uhol tak, aby spájka stekala dole pod vlastnou gravitáciou. Ak nie je dostatok spájky, vezmite trochu viac, ak je veľa, potom pomocou handry odstránime všetku spájku, ktorá je na hrote spájkovačky, a bez šetrenia taviva odstránime prebytok z kolíkov mikroobvodu. Ak je teda doska normálne vyleptaná, dobre vyčistená a odmastená, tak spájkovanie prebehne do 1-3 minút a je čisté, krásne a jednotné, čo je vidieť aj na mojej doske. Ale pre väčšiu istotu odporúčam cvičiť na vypálených doskách z rôznych počítačových zariadení s mikroobvodmi, ktoré majú približne rovnakú rozteč kolíkov.
Odporúčam najskôr nespájkovať čipy D2 a D6 a prvky, ktoré môžu prekážať pri ich inštalácii. V prvom rade je potrebné prispájkovať uzly zodpovedné za napájanie, prezvoniť napájacie obvody kvôli skratu, pripojiť k USB portu a priviesť 14 V AC zo zdroja na X2. Budúce výstupy stabilizačných mikroobvodov by mali mať nasledujúce napätia:
- D1: +3,3 V;
- D3: +12V;
- D4: -12V;
- D5: +5 V.
Pri prvom pripojení PCM2702 k počítaču systém nájde nové zariadenie - USB reproduktory Burr-Brown Japan PCM2702.
Po automatickej inštalácii ovládača v Správcovi zariadení sa objaví nové zariadenie – USB reproduktory. To znamená, že všetko funguje ako má a môžete si zapnúť hudbu, video, či dokonca spustiť hry.
Systém po pripojení k počítaču automaticky prenáša zvuk na čip PCM2702 a po vypnutí dosky sa vráti do pôvodného stavu, pre obnovenie prehrávania stačí reštartovať požadovaný program. Hlasitosť sa ovláda štandardným ovládačom hlasitosti Windows. Výkon dosky som kontroloval iba pod systém Windows XP SP2.
Trochu o zložení celého zariadenia do puzdra. Najťažšie je nastaviť premenlivý odpor ovládača hlasitosti. Predný panel je pripevnený k šasi lištou, ktorá vedie pozdĺž zadnej strany panelu a má pomerne vážnu hrúbku. Táto lišta musí byť rezaná pílkou alebo frézkou v mieste, kde bude pripevnený ovládač hlasitosti, ale musíte byť veľmi opatrní, pretože môžete poškriabať hliníkový povlak, čím panel stratí svoju atraktivitu. Potom vyvŕtame otvor na osadenie rezistora, miesto na ktoré odhadneme podľa polohy rukoväte, ktorá sa nasadí na ten istý rezistor. S predná strana mierne odstráňte rebrá v blízkosti otvoru tak, aby matica dostala závity na základni odporu. Je tu ešte jeden problém - stred panelu sa nezhoduje so stredom vnútornej komory šasi a rezistor na reguláciu hlasitosti sa opiera o puzdro. Panel som musel zdvihnúť o 2-3 mm, na čo som odrezal roh výstupku na upevnenie pomocou dremelu.
Nebudem podrobne popisovať všetky úkony s panelom a podvozkom. Tí, ktorí si takéto zariadenie dokážu vyrobiť sami, všetko pochopia z fotografií. Tam, kde boli vyvŕtané otvory a závity, boli pod panel počas inštalácie v blízkosti každej skrutky umiestnené 2 podložky, aby sa zvýšila o 2 mm. V šasi sú tiež vyvŕtané otvory a vyrezané závity na montáž dosky. Mikroobvody D3, D4 a D6 sú k šasi prilisované skrutkami M2,5, pričom D4 a D6 musia byť od panelu izolované pomocou sľudovej platne alebo iného teplovodivého dielektrika alebo čipov s izolovaným puzdrom, ako je D6 v mojom prípade, by sa malo použiť. Zadný panel vyrobené z plastovej zástrčky zo systémovej jednotky. To všetko je možné vidieť podrobnejšie na fotografii.
Tu schému zapojenia domáci digitálno-analógový prevodník, ktorý využíva čip PCM2707 - hotový USB DAC modul. Je definovaný ako zariadenie USB Audio Class 1.0 a nevyžaduje žiadne špeciálne ovládače.
Obvod je vyrobený podľa datasheetu, pribudlo len pár indikačných LED, aby bolo vidieť, keď je zariadenie vypnuté a pripojené k počítaču. Na USB 5V linky sme tiež umiestnili tlmivku, aby sme potlačili akýkoľvek vysokofrekvenčný šum, ktorý by teoreticky mohol prenikať cez napájací zdroj DAC.
Pri montáži DAC sa pokúste použiť rádiové komponenty na povrchovú montáž. Väčšina pasívnych komponentov (odpory, kondenzátory, feritové krúžky) má veľkosť 0805.
Na čipe PCM2707 je možné použiť tlačidlá hlasitosti, prehrávania, pauzy a preskočenia skladieb na počítači, ku ktorému je jednotka pripojená. IN túto možnosť s využitím týchto funkcií sa neplánuje, no pribudli kontaktné piny pre prípad, že by sme niečo v budúcnosti využili.
A toto je pohľad na zostavenú dosku plošného spoja dekodéra USB DAC, ktorý okamžite začal pracovať na prvom zapojení. Na počúvanie hudby v tomto prípade slúžia slúchadlá, no pripojiť môžete akýkoľvek domáci zosilňovač.
Ahojte všetci. Dnes chcem hovoriť o pomerne dobrom USB DAC základnej úrovne.
Toto zariadenie by mali zaujímať tieto kategórie ľudí:
1) Používatelia notebookov a stacionárni používatelia s chybnou vstavanou zvukovou kartou.
2) Používatelia notebookov, ktorých výrobca plne nepridal podporu pre Windows 10.
Toto je len môj prípad, podrobnejšie:
Rozbaliť vysvetlenie
V práci vydali „nový“ použitý notebook výmenou za môj Lenovo T420, ktorý bežal na Windows 7 a bol vo veľmi dobrom stave, ale nie je kompatibilný s Windows 10, na ktorý sa spoločnosť rozhodla úplne prejsť, za číslo dôvodov (oficiálne kvôli bezpečnosti, ale je jasné, že tu zohral úlohu faktor podpory a kompatibility nielen od Microsoftu).
Dali mi HP Revolve 810, ktorý sa zdá byť kompatibilný s Windows 10. Zdá sa, že je tam všetko, ale neexistuje žiadny oficiálny ovládač pre zvukový systém! Keďže zvuk je pomerne zriedkavý, IDT:
HDAUDIO\FUNC_01&VEN_111D&DEV_76E0&SUBSYS_103C21B3&REV_1003
(takéto čipy dával Intel rád aj na svoje základné dosky), drevo na kúrenie nikde.
Na fóre HP som narazil na odkaz na kompatibilný ovládač od rovnakého používateľa ako ja, pričom hovorí, že ovládač je krivý ...
Keďže ovládač bol prevzatý odnikiaľ a stále nie je jasné, ako dobre funguje, rozhodol som sa ho neinštalovať na pracovný prenosný počítač a musel som sa uspokojiť so štandardným ovládačom Windows.
Ako ukázala prax, je možné použiť štandardný, automaticky nainštalovaný zvukový ovládač, ale zvuk bude horší, ako by mohol byť s ovládačom.
Ak máte stolovú dosku, potom pri použití takéhoto ovládača môžu nastať problémy s výkonom linkového vstupu, ako aj s inými funkciami. Okrem toho pri práci na „štandardnom“ ovládači neexistuje ekvalizér, ktorý sa v iných veciach môže skrútiť, napríklad pri použití foobar2000.
Po Lenove T420 mi na rovnakých slúchadlách nevyhovoval zvuk. Áno, zdá sa, že to hrá, ale zdá sa, že je to bez skreslenia, ale ja naozaj nechcem počúvať hudbu, pretože je podávaná akosi sucho, bez predchádzajúcej emocionálnej farby alebo čoho.
3) Ako alternatívna zvuková karta na prenosných zariadeniach so systémom Android (podmienečne to nazývam zvuková karta, pretože na predmete nie je žiadny mikrofónny vstup, ktorý je tejto kategórii zariadení známy). Pokiaľ ide o IOS, nemôžem povedať, možno to tam začne tiež.
4) Používatelia iných zariadení, ktoré nemajú zvuk na palube a majú kompatibilný OS.
Dávnejšie sa už na tejto stránke o podobných zariadeniach uvažovalo, no v tomto prevedení som to nenašiel, hľadajúc medzi predtým recenzovanými.
Okamžite si všimnem, že existuje cenovo dostupnejší analóg tohto DAC:
, stojaci cca 2x nizsie, ale tam je to horsie spracovanie s materialmi ... rozmyslal som nad kupou na porovnanie, ale zatial nie, lebo v kazdom pripade prerobim vystup (a to je cas navyse), a s prvym DACom som sa este nehral dost -om.
Mimochodom, na Aliexpress sú DAC na PCM2704 2-krát drahšie a väčšinou sú tam „veľké“ možnosti, tie s optickým výstupom a RCA.
Prejdime k sledovanému DAC
Doska je veľmi kvalitná. Textolit je veľmi hustý, spájkovanie je celkom presné, tavidlo je umyté. Šatka vyzerá veľmi pekne, no lepšie je, ak by bola v puzdre. Výrobca nebol lakomý a do výstupného filtra dal tantalové kondenzátory. Presvedčte sa sami:
Prevádzka a dojmy z práce.
Začať s DAC je veľmi jednoduché. Nevyžaduje sa manuálna inštalácia žiadnych ovládačov. V systéme Windows XP/7/10 sa ovládač prevzal automaticky.
Na rozdiel od vstavaného zvuku hrá DAC pri rovnakej úrovni hlasitosti citeľne hlasnejšie. Hrá to celkom dobre, o niečo lepšie ako zvuk zabudovaný v mojom notebooku, ale rozdiel nie je príliš badateľný, na úrovni chybovosti.
Podľa kolegu, s notebookom Lenovo, ktorý mal šťastie s prítomnosťou realteku (a teda plnohodnotného palivového dreva pod desiatkou), je vstavaný v jeho notebooku zaujímavejší ako tento DAC.
Osobne podľa mňa v téme chýba „mäso“ (túto dosť vhodnú alegóriu mám z nejakého „audio fóra“) a detail, aspoň pri použití slúchadiel s impedanciou 32 ohmov.
Moje slúchadlá sú tak-tak, ale nie najviac troska:
Toto je Pioneer SE-MJ21.
Špeciálne pre testy boli s veľkou zľavou zakúpené ďalšie slúchadlá prispôsobené pre prenosné zariadenia, vrátane nabrúsených pre zariadenia od výrobcu jablčných produktov:
V týchto slúchadlách zrejme kvôli vysokej citlivosti DAC ešte viac huláka, zvuk je príjemnejší a zaujímavejší, ak zvuk počúvate pri rovnakej hlasitosti ako v predchádzajúcich slúchadlách, no nie veľmi nahlas.
Zrejme ovplyvňuje nízky výkon zosilňovača zabudovaného v PCM2704C a pomerne veľké skreslenia pri prevádzke pri 32 ohmovej záťaži. Samotný DAC je taký na audiofilské štandardy, čo potvrdzujú aj parametre z datasheetu.
Teraz nemám „skvelejší“ DAC, aby som ich mohol porovnávať.
Nepovažujem sa za audiofila, no napriek tomu často ich slová nie sú nezmyselné, aj keď nesúhlasia s údajmi z dokumentácie, no zdá sa, že ide o ojedinelú udalosť.
Ako som už poznamenal, predmet je postavený na PCM2704 C, existuje aj staršia verzia čipu PCM2704, bez predpony "C", ktorú TI neodporúča pre nové projekty. Pokiaľ som pochopil z pomerne povrchného štúdia údajového listu, medzi čipmi nie sú žiadne zvláštne rozdiely, pinout a charakteristiky sú rovnaké.
Práca pod Androidom:
Pod Androidom DAC funguje, do 5 sekúnd ho určí telefón a potom sa spustil.
Testoval som len zbežne, vyskúšal som pár hráčov. Všetky reprodukujú zvuk cez DAC, ale nedokážu ovládať hlasitosť, takže hlasitosť je maximálna.
Potrebujem sa viac pohrabať v nastaveniach, ale teraz mi to nejde, lebo som to otestoval plynule, na cudzích smartfónoch, kvôli tomu, že mi asi pred dvoma týždňami „došla“ červená ryža a ruská pošta služba zmrazuje balík v Moskve už týždeň, moje sily už neťahajú s recenziou)). Neskôr si myslím, že recenziu doplním alebo vydám samostatnú poznámku pre Android, s poznámkou o úprave zvuku.
Pod Linuxom nekontroloval pracovnú kapacitu, ale mal by fungovať. Ak by mal niekto z Moskovčanov veľký záujem, môžem skontrolovať.
Bolo to večer, nebolo čo robiť... Prispôsobenie.
Rozhodol som sa ohradiť jednoduchý zosilňovač (testovacie rozloženie, nič viac) na dostupnom dual operačných zosilňovačov, určený pre audio, zrazu "zatrasie" výfukom, pomyslel som si.
Stalo sa, že som mal dva takéto mikroobvody a oba sú odlišné. Jeden NE5532P kúpený v miestnom čipe a dipe za 15r a OPA2134 kúpený pred pár rokmi na taobao, vyzerá ako skutočný).
Keď som zostavil zosilňovač, najprv som zostavil jeden kanál a niekoľko dní som ho poháňal rôznymi operačnými zosilňovačmi, rýchlo som ich žongloval z vopred poskytnutej zásuvky na tieto účely priamo počas počúvania. Zvuk bol iný, ale o tom v inej časti.
V "dokončenom projekte" (myslím, že všetko sa len začína, ak nie som príliš lenivý) používam dva NE5532AP, z čipu a dip, sú po 21p).
Ukázalo sa, že je to taký „výtvor“ určený na zabehnutie a testy: 
Je tu veľa dlhých vodičov, ale to je len v menej významných častiach obvodu, vstup je čo najkratší (okrem elektrolytu) a v obrazovke.
Jeden z kanálov: 
Tu je napájanie pulzné, z powerbanky, jedna z prvých implementácií. Prečítajte si viac o výžive nižšie.
Obvody zosilňovača.
Takže existujúci minijack (kultúrne vyrobený) sa stratil niekde doma, bolo rozhodnuté prispájkovať k zodpovedajúcim nohám čipu, aby dostal vstupný signál do zosilňovača.
Podľa dokumentácie sú nohy 14-15 zodpovedné za výstup signálu z DAC. Prispájkované k týmto nohám pomocou relatívne tenkého 50 ohmového anténneho kábla: . Na samotnú nohu bol zároveň prispájkovaný tenký, lakovaný medený drôt o hrúbke cca 0,2 mm (nemám mikrometer, takže to neviem s istotou povedať a nie je to až také dôležité) a bolo. už prispájkované k jadru kábla. Káblové tienenie bolo prispájkované k GND dosky, ktorá sa objavila medzi dvoma keramickými kondenzátormi, identickými pre každý z ich kanálov.
Samotný zosilňovač je založený na nasledujúcej, priamočiarej schéme pripojenia duálneho operačného zosilňovača ako slúchadlového zosilňovača, ktorú preskúmal BB (TI): 
Schéma prevzatá odtiaľto:
Na vstup tohto obvodu bol pridaný sériový obvod 4,7K rezistora a 10uF elektrolytického kondenzátora. Kondenzátor je kladne pripojený k vstupnému signálu.
Tiež bol pridaný odpor medzi neinvertujúci vstup prvého operačného zosilňovača a zem.
Tu je konečný diagram: 
Ako spájkovať a ako nastaviť.
Pred pár rokmi som spájkoval predzosilňovač pre dynamický mikrofón a naučil som sa z neho niekoľko vecí:
Po prvé, ak sa robí skúšobné usporiadanie, vrátane povrchového usporiadania, drôtové spojenia by mali byť čo najkratšie a čo najviac minimalizované. Vzdialenosť medzi komponentmi by mala byť tiež minimálna.
Vstupné obvody nízkeho prúdu musia byť tienené a nesmú byť krížené s napájaním.
To všetko pomôže znížiť vstup, vlastný šum zosilňovača.
Spočiatku som pripájal premenlivé odpory na testovanie vstupného filtra a na úpravu zosilnenia, napriek tomu, že je väčšinou vopred nastavené a výkon je už regulovaný premenlivým odporom umiestneným na vstupe, pred filtrom.
Vo finálnej verzii rozloženia som v obvode, ktorý nastavuje zosilnenie, nechal pre každý kanál len 4,7K premennú zapojenú do série s 3,3K rezistorom.
Okrem toho som sa musel pohrať so vstupným filtrom pri hľadaní optimálnych parametrov. Tu som nahliadol do schémy tejto jednotky:
Vo svojich zásobách som našiel asi tucet rôznych kondenzátorov. Boli to papier, elektrolyty, film a iné:
Kondenzátory
Vo výsledku sa mi páčil zvuk 63V 10uF elektrolytu, pred ktorým bol umiestnený rezistor 4,7K.
O výžive
V tomto obvode musí byť operačný zosilňovač napájaný z dvojpólového zdroja energie.
Potrebný bol prevodník z jedného polárneho napätia na dve polárne.
Z Ebay teraz niekde existuje špecializovaný mikroobvod na tieto účely, ale bol vzatý len na porovnanie rozdielu s relatívne normálnym bipolárnym zdrojom napájania (ktorý som plánoval zostaviť sám), pretože Kirich ho úspešne otestoval na tejto stránke a zistil, že je „hlučný“, čo nie je dobré pre zvuk. Keď príde, skontrolujem to a podám správu.
V dôsledku toho bola táto schéma považovaná za základ: 
Načítava...
