Цап своими руками из звуковой карты

ЦАП (DAC) PCM2704 + TDA7377 результат порадовал

Самодельный ЦАП (DAC,звуковая карта)

mini Народный ЦАП для ценителей хорошего звука

Аудио ЦАП AK4495seq своими руками kak eto sdelano

Собираем усилитель. Часть 7: ЦАП 192 kHz / 24 bit на CS8416 и CS4398

Конструктор для сборки ЦАП на базе AK4495SEQ + XU208XMOS

Hi-Fi усилитель своими руками из готовых элементов. Возможен?

Аудио Хобби: Hi-End усилитель своими руками, часть 1

Простой И Качественный USB ЦАП На Микросхеме ES9023. Макетный Вариант.

Мой новый ЦАП На Чипе ES9023

Будучи «счастливым» обладателем интегрированной звуковой подсистемы, я все же мечтал о хорошей звуковой карте, и даже подумать не мог, что ее можно сделать своими руками в домашних условиях. Однажды, бороздя просторы Всемирной сети, наткнулся на описание звуковой карты с USB интерфейсом на микросхеме РСМ2702 фирмы Burr-Brown и, просмотрев прайсы фирм, торгующих радиодеталями, понял, что это пока не для нас — о ней никто ничего не знал. Позже мой компьютер был собран в небольшом корпусе microATX, в котором не хватало места даже для старенькой Creative Audigy2 ZS. Пришлось искать что-то небольшое и желательно внешнее с интерфейсом USB. И тут снова наткнулся на чип РСМ2702, который уже активно использовали и хвалили за качество воспроизведения музыки — при правильной схемотехнике звук был куда приятней, чем у той же Audigy2 ZS. Снова поиск по прайсам, и о чудо, искомая микросхема есть в наличии по цене около 18 «вражеских денег». В итоге была заказано парочка чипов для экспериментов, так сказать, послушать, что там наваяли буржуйские «ЦАПостроители».

Итак, что же за зверь этот контроллер РСМ2702, от легендарной фирмы Burr-Brown, который покорила сердца аудиофилов во всем мире своими топовыми решениями? Интересно, на что способно бюджетное решение?

По данным технической документации на микросхему (pcm2702.pdf) мы имеем цифро-аналоговый преобразователь (digital-to-analog converter — DAC) с интерфейсом USB со следующими характеристиками:

• Разрядность 16 бит;
• Частота дискретизации 32 кГц, 44,1 кГц и 48 кГц;
• Динамический диапазон 100 дБ;
• Отношение сигнал/шум 105 дБ;
• Уровень нелинейных искажений 0,002%;
• Интерфейс USB1.1;
• Цифровой фильтр с 8-ми кратной передискретизацией;
• Работает со стандартным драйвером USB audio device.

Характеристики оказались весьма неплохими, особенно порадовала поддержка частоты дискретизации 44,1 кГц, которая является стандартной для большинства аудио-форматов, в то время как Creative Audigy2 ZS были лишены возможности работать на этой частоте. Процессор звуковой платы Creative проводил передискретизацию потоков с частотой 44,1 кГц в поток с частотой 48 кГц, причем, не всегда по оптимальному алгоритму, что выражалось в потере качества воспроизведения музыки. Большой плюс РСМ2702 заключается в том, что для восстановления исходного состояния сигнала после цифровой обработки используется внешний фильтр низких частот — LPF (low-pass filter- LPF), от которого сильно зависит качество звука. У большинства бюджетных решений LPF встроенный, и мы получаем на выходе уже восстановленный аудио-сигнал, при этом нет возможности хоть как-то повлиять на данный процесс.

Теперь про само устройство. Для начала был собран простенький вариант по рекомендуемой производителем схеме с небольшими изменениями в питании. Получилась маленькая «звуковуха» с питанием от USB.

Но такое устройство не являлось законченным и требовало внешний усилитель, да и наушники нормально раскачать не могло. Позже была заменена материнская плата на другую, с нормальным HAD-кодеком и хорошей разводкой платы. Аудиотракт был лишен посторонних шумов и шорохов, да и качество выходного сигнала было не хуже чем у РСМ2702. И, наверное, этих строк не было, ели бы мне на глаза не попался такой вот ящичек:

Это система пассивного охлаждения для HDD, но для меня, в первую очередь, это шикарный корпус для радиоаппаратуры. Я сразу понял, что в нем будет что-то собрано, например, звуковая карта с усилителем, благо с охлаждением проблем не должно быть. Много думал над схемотехникой девайса. С одной стороны хотелось высокого качества, а с другой — не хотелось платить больше чем стоят готовые звуковые платы от Creative. Основной вопрос возник по LPF и усилителю для наушников, ведь высококачественные комплектующие для этих целей могут стоить столько же, как сама РСМ2702, а то и больше. Например, цена на высококачественные операционные усилители для LPF — ОРА2132 и OPA627, стоят порядка 10 и 35 долларов соответственно. Микросхемы усилителя для наушников — AD815 или TPA6120, я вовсе не нашел в прайсах, причем, цены на них тоже не маленькие.

Но худа без добра не бывает и я нашел в Сети схему простого и качественного LPF на транзисторах, автор которой утверждал о приличном звучании, даже не хуже дорогих операционных усилителей. Решил попробовать. В качестве усилителя для наушников поставил микросхему LM1876 — младшую двухканальную «сестру» легендарной LM3886 с таким же звучанием но меньшей мощностью. Данная микросхема позволяет, увеличив коэффициент усиления, подключать колонки.

Получилась вот такая схема — USB-DAC_PCM2702_Sch.pdf, чертеж печатной платы — USB-DAC_PCM2702_Pcb.pdf в зеркальном отображении для переноса изображения лазерно-утюжным методом на медную фольгу, так называемый ЛУТ (подробней можно почитать в Интернете), чертеж расположения элементов и перемычек на плате, а также схема подключения регулятора громкости — USB-DAC_PCM2702.pdf.

В собранном виде плата выглядит так:

Немного расскажу, как это все работает, если вдруг найдутся желающие собрать подобный агрегат. Схема включения PCM2702 стандартная — LPF представляет собой фильтр Саллена-Кея, ФНЧ второго порядка с единичным усилением, поскольку активный элемент работает как повторитель, то без проблем можно использовать эмиттерный или истоковый повторитель. Тут уже есть поле для экспериментов. Можно подобрать тип транзисторов, который больше нравится по звуку – я, тестируя из того что было в наличии, остановился на КТ3102Е в металлическом корпусе (VT3, VT4 – смотрите схему USB-DAC_PCM2702_Sch). Элементы фильтра больше всего влияют на звук, особенно конденсаторы С25, С26, С31, С32. Знатоки этого дела рекомендуют ставить пленочные конденсаторы WIMA FKP2, фольговый полистирол FSC или советские ПМ. Но в наличии не нашлось ничего нормального и пришлось ставить то, что было, а уже потом я поменял на лучшее. На плате предусмотрены контактные площадки, как под выводные, так и SMD конденсаторы. Резисторы R9, R10, R11, R12 нужны попарно идентичные, для чего берем резисторы с точностью 1% или подбираем пары с помощью мультиметра. Я подбирал из нескольких десятков резисторов с точностью 5%, так как не было времени ждать, пока привезут с точностью 1%. Номиналы резисторов и конденсаторов можно подбирать по звучанию, как больше вам нравится, но единственное условие — пара должна быть одинаковой, чтобы каждый канал не пел по-своему.

В схеме предусмотрено отключение аналогового питания PCM2702 и выхода фильтра от разъемов Х5, Х6 если не подключен USB кабель к разъему Х1. Это сделано для того, чтобы низкое выходное сопротивление фильтра не мешало сигналу подаваемому на эти разъемы при использовании устройства как усилителя для наушников. При подключении аналоговое питание ЦАП подается через транзистор VT2, которым управляет транзистор VT1, если есть напряжение на разъеме USB, то оба транзистора открыты. Выходы фильтров подключаются к разъемам на задней панели через реле К1, которое тоже управляется питанием с USB. Реле я использовал V23079-A1001-B301 фирмы AXICOM. Если нет подобного реле, то вместо него можно поставить обычный переключатель с двумя контактными группами. Вместо транзистора VT2 тоже можно поставить переключатель, а все элементы, отвечающие за коммутацию питания, впаивать не потребуется, только желательно через тот же переключатель коммутировать и само питание USB.

Питается усилитель и аналоговая часть от внешнего источника питания напряжением 12-15 В и 0,5 А переменного тока, подключаемого через разъем Х2 на задней панели.

Сам источник питания был сделан с обычного стабилизированного БП на 12 В 0,5 А путем выбрасывания всего лишнего.

В усилителе также нужно подбирать попарно резисторы R15-R18, которыми задается коэффициент усиления (левый канал Кул = R17/R15, Куп = R18/R16). Если не планируется использование наушников то можно подключать динамики, тогда нужно уменьшить сопротивление резисторов R15, R16 до 4,7-10 кОм, можно еще немного увеличить сопротивление R17, R18. Таким образом, можно будет получить номинальную выходную мощность около 2 х 5 Вт. Если запитать микросхему D6 напряжением +/- 20…25 В, которое берется сразу после выпрямителя с конденсаторов С6, С7 можно получить максимальную выходную мощность 2 х 18 Вт, но для этого нужно будет поставить диоды VD2, VD3 на ток не меньше 3А, заменить предохранитель F2 на ток не меньше 3А, увеличить емкость конденсатов С6, С7 в два раза и использовать трансформатор в блоке питания большей мощности, примерно 16 В 4 А переменного тока.

Все резисторы SMD, резисторы R20, R22 типоразмером 1206, резисторы R13, R14 типоразмером 2010 вместо них можно установить перемычки, все остальные резисторы типоразмером 0805. Все керамические конденсаторы SMD типоразмером 0805, все электролитические конденсаторы с максимальной рабочей температурой 105 °С и малым внутренним сопротивлением, с рабочим напряжением 16 В, конденсаторы С6, С7 с максимальным рабочим напряжением 25-35 В. Большинство разъемов выпаяны с старой аппаратуры точной маркировки сказать не могу, ориентируйтесь по внешнему виду. Резистор регулятора громкости подключается двухжильным экранированным проводом, два канала сигнала и земля по экрану, резистор неизвестного китайского происхождения сопротивлением 20 кОм группы В (с экспоненциальной зависимостью сопротивления от угла поворота ручки).

Еще хочу немного рассказать, как паять микросхемы в таком маленьком корпусе. Некоторые ошибочно считают, что такие микросхемы нужно паять паяльниками маленькой мощности и тонким жалом. Очень весело наблюдать, когда люди затачивают жало, как шило и пытаются им паять каждую ножку в отдельности. На самом деле все легко и просто. Для начала устанавливаем микросхему в нужном положении, придерживаем рукой или фиксируем клеем, припаиваем один их крайних выводов, далее центруем, если нужно, и припаиваем противоположный вывод. Если спаяется несколько выводов вместе, то это не страшно. Паяльник берется мощностью 30-50 Вт с луженым, свеже-заточенным жалом под углом около 45°, и не жалеем флюса или канифоли. Флюс желательно не активный, иначе придется очень тщательно отмывать плату пытаясь вымыть его из-под микросхемы. Маленькой каплей припоя прогреваем все ноги, начиная с одного края и постепенно, по мере прогрева, сдвигаем паяльник в сторону не запаянных выводов, сгоняя на них лишний припой, при этом плату можно держать под углом, чтобы припой под действием силы тяжести сам стекал вниз. Если припоя не хватит — взять еще капельку, если много, то с помощью тряпки снимаем весь припой, что есть на жале паяльника, и не жалея флюса снимаем лишнее с выводов микросхемы. Таким образом, если плата нормально протравленная, хорошо зачищенная и обезжирена, то пайка проходит в течении 1-3 минуты и получается чистой, красивой и равномерной, что видно на моей плате. Но для большей уверенности рекомендую потренироваться на горелых платах от разной компьютерной техники с микросхемами, имеющими примерно такой же шаг выводов.

Рекомендую сначала не впаивать микросхемы D2 и D6 и элементы, которые могут мешать при их установке. В первую очередь необходимо спаять узлы, отвечающие за питание, прозвонить цепи питания на предмет короткого замыкания, подключить к порту USB и подать переменное напряжение 14 В с блока питания на Х2. На будущих выходах микросхем стабилизаторов должно быть следующие напряжения:

• D1: +3,3 В;
• D3: +12 В;
• D4: -12 В;
• D5: +5 В.

Далее необходимо проверить функционирование узла отключения аналогового питания ЦАП на транзисторах VT1, VT2. Если все нормально тогда впаиваем микросхемы D2 и D6 проверяем на наличие связей там, где нужно и отсутствие там, где не нужно и все, можно пробовать послушать что вышло.

При первом подключении РСМ2702 к компьютеру, система находит новое устройство – Динамики USB Burr-Brown Japan PCM2702.

После автоматической установки драйвера в диспетчере устройств, появится новое устройство – Динамики USB. Это значит, что все работает, так как нужно и можно включать музыку, видео или даже запускать игры.

Система автоматически передает звук на микросхему РСМ2702 при ее подключении к компьютеру и возвращает в исходное состояние при отключении платы, для возобновления воспроизведения нужно просто перезапустить нужную программу. Громкость регулируется стандартным регулятором громкости ОС Windows. Я проверял работоспособность платы только под системой Windows ХР SP2.

Немного о сборке всего устройства в корпус. Самое сложное это установка переменного резистора регулятора громкости. Передняя панель крепиться к шасси за выступ, который проходит вдоль тыльной стороны панели и имеет довольно серьезную толщину. Этот выступ нужно срезать ножовкой по металлу или фрезерным станком в том месте, где будет крепиться регулятор громкости, но при этом нужно быть очень осторожным, так как можно поцарапать покрытие алюминия из-за чего панель потеряет свою привлекательность. Затем сверлим отверстие для крепления резистора, место для которого прикидываем по положению ручки, которая будет надеваться на этот самый резистор. С лицевой стороны немного убираем ребра возле отверстия, чтобы гайка достала резьбы на основании резистора. Есть еще одна проблемка — центр панели не совпадает с центром внутренней камеры шасси, и резистор регулятора громкости упирается в корпус. Пришлось поднять панель на 2-3 мм, для чего срезал дремелем угол выступа для крепления.

Не буду подробно описывать все действия с панелью и шасси. Те, кто может сделать сам такого рода устройство, всё поймёт по фотографиям. Где нужно были посверлены отверстия и нарезана резьба, под панель при установке было подложено по 2 шайбы возле каждого винта, чтобы поднять ее на 2 мм. В шасси также посверлены отверстия и нарезана резьба для крепления платы. Микросхемы D3, D4 и D6 прижаты к шасси винтами М2.5, при этом D4 и D6 нужно изолировать от панели с помощью пластины слюды или другого теплопроводящего диэлектрика или использовать микросхемы с изолированным корпусом, как D6 в моём случае. Задняя панель сделана из пластмассовой заглушки от системного блока. Все это подробней можно рассмотреть на фото.

Получился вот такой симпатичный агрегат, с чистым и детальным звуком, за относительно небольшие деньги — я потратил на него несколько выходных и около 60-70 долларов.

P.S. О необходимости такого устройства каждый решает сам для себя — я делал просто ради удовольствия и практики, а не реальной надобности. Всем кто дочитал до этик строк спасибо за внимание и удачи в электронных начинаниях. Не бойтесь что-то делать своими руками, так как мы можем делать не хуже жителей Поднебесной. 😉

Внешняя звуковая карта USB своими руками

Через пару месяцев я нашел простую конструкцию на чипе PCM2702 и, самое главное, с подключением к компьютеру по USB. Я не испугался SSOP корпуса микросхемы, но испугался цены — более 500 рублей за штуку. Также я боялся испортить такую дорогую микросхему своей неопытностью (перегрев, статика… мало ли?). Стал искать другие решения. И наткнулся на конструкцию на PCM2705. Это тоже USB-кодек, но с более низкими характеристиками, по сравнению с PCM2702-й.

Запаял (думал не смогу запаять пятимиллиметровым жалом, но спасибо DI-HALT’у за идею с микроволной).

Дрожащими руками подключил к компьютеру… ОС обнаружила новое устройство. Установила драйвера. Подключил наушники — поёт! Да и притом ничуть не хуже, чем встроенная в ноут звуковуха. А даже лучше! По крайней мере, я услышал разницу на НЧ. На ВЧ не заметил. Но и наушники у меня не лучшего качества.

Другу тоже спаял, подключил и… не работает. Менял конденсаторы в обвязке кварца — не помогло, поменял сам кварц — заработало!

Еще можно было вывести S/PDIF, но мне некуда было приткнуть дорожку на печатной плате, да и не нужен он был мне тогда. А так, на 5-ом выводе микросхемы он находится.

Двухсторонняя, грамотно спроектированная печатная плата была бы не во вред данной конструкции. Так как под «землю» будет отведен целый слой меди — это сократит пути возвратного тока и уменьшит уровень помех. На данный момент, если рядом с этим ЦАПом лежит мобильник и принимает входящий вызов или сообщение, то в наушниках хорошо слышны всем знакомые «ты-ты-ты-ты… ты-ты-ты-ты… ты-ы-ы-ы-ы…..».

Не могу найти PCM2705…

 Аналогами PCM2705 является линейка PCM2704-2707. Кратко о них:
 PCM2704: 28-Pin SSOP, Headphone and S/PDIF Output, External ROM Interface
 PCM2705: 28-Pin SSOP, Headphone and S/PDIF Output, Serial Programming Interface
 PCM2706: 32-Pin TQFP, Headphone and S/PDIF Output, I2S Interface, External ROM Interface
 PCM2707: 32-Pin TQFP, Headphone and S/PDIF Output, I2S Interface, Serial Programming Interface

 Можно использовать любую из них, по качеству они одинаковы.
 Даташит прилагаю в архиве вместе со схемой и платой (открывать в Sprint Layout 5).

Автор: aitras

Делаем внешнюю USB звуковую карту. Часть 1. Stereo Audio USB CODEC PCM2902.

Этот цикл статей будет посвящен сборке в домашних условия внешней USB звуковой карты для ПК.
Итак, думаю не я один использую персональный компутер как источник аудио сигнала. Но, вот качество воспроизведения встроенных, да и не только, звуковых карт не совсем радует слух. Да и рынок звуковых карт не впечатляет либо качеством, либо ценой за качество. Было решено делать самому. Начались поиски схемного решения. Выбор пал на кодеки серии PCM29**.
В самодельной звуковой карте хотелось так же, чтобы были аналоговые входы — мож чего записать захочется. Выбор свой я все таки остановил на микросхеме PCM2902 — 16-ти битном дельта — сигма АЦП-ЦАП. Вот даташит на этого «зверька» — PCM2902.
Итак, рассмотрим что же можно получить от этой микросхемы! Как оказалось, довольно много!
Приступим!
Основные технические характеристики
Характеристики при VBUS= 4.84 V, VCCCI = 3.5 V:
ЦАП
Частота дискретизации — 32, 44.1, 48 KHz

Потребляемый ток — 90 мA
Номинальное выходное напряжение — (0 dB) 1,1В RMS
Верхний предел диапазона — (-3 dB) 22.7 kHz (fs = 48 kHz)
Частота среза пост-фильтра — 28 kHz
Выходное сопротивление – 100 Ом
Отношение сигнал/шум > 95 dBA
КНИ + шум — (1 kHz) 0.005% (B = 22 kHz)
Разделение каналов > 99 dB (1 kHz), при > 76 dB (20 kHz)
АЦП
Частота дискретизации — 8, 11.025, 16, 22.05, 32, 44.1, 48 kHz
Уровень входного сигнала — 2,1В
Входное сопротивление — 10 кОм
КНИ + шум — (1 kHz, -0,5 dBFS) 0.01% (B = 22 kHz)
Разделение каналов > 73 dB (1 kHz), при > 47 dB (20 kHz)
Да, параметры довольно неплохи. Этот кодек кроме аналогового входа и выхода имеет на борту так же цифровой S/PDIF вход-выход. Полная поддержка USB 1.1 спецификации. Работает в полно — дуплексном режиме.
Вот блок-схема PCM2902:

Вот основная схема включения из даташита.

Вот назначение выводов:

Дальше был поиск в сети информации о применении данной микросхемы. Пересмотрев кучу забугорных сайтов, начитавшись форумов, была немного модернизирована схема включения, а именно:
1. Сразу было решено избавиться от питания по USB. Так как если питать устройство от USB порта, то можно натянуть много «цифрового мусора», который гуляет по шинам питания ПК. Для обеспечения наилучшего качества аналого-цифрового конвертирования рекомендуется питать пин VCCCI от отдельного стабилизатора с выходным напряжением 3,3В.
2. В земляную цепь этого стабилизатора необходимо включить диод, который поднимает напряжение на выходе стабилизатора до 3,5В, что минимизирует искажения АЦП.
3. Необходимо разделить цифровую и аналоговую «землю» — это тоже уменьшает количество помех, попадающих от ПК.

4. Отказался от S/PDIF входа-выхода — они мне просто не нужны.
5. PCM2902 имеет интересный собственный контроль за уровнем громкости HID (Human Interface Device), кнопками, которые подключены к входам HID0, HID1, HID2 можно, соответственно, управлять режимами ТИХО, ГРОМКОСТЬ + и ГРОМКОСТЬ –, что исключает необходимость двигать ползунки в микшере на ПК. Мне это тоже не нужно было, я их выкинул, все равно планирую собирать регулятор громкости, который бы предусматривал возможность регулировки громкости от ИК пульта.
6. Так же было решено использовать раздельное питание аналоговой и цифровой части.
7. Вывод 28 микросхемы является индикатором состояния, в котором находится микросхема — высокий уровень — рабочее состояние, низкий уровень — отключенное состояние. Тут можно использовать этот вывод за контролем над состоянием кодека.
В итоге, родилась вот такая схема:

Крупнее
Немного пояснений к схеме:
1. Светодиод LED1 сигнализирует о подключении устройства к USB порту ПК.
2. Конденсаторы C3, С4, через которые входной сигнал поступает на кодек, желательно брать пленочные качественные.
3. Обязательно разделить аналоговую и цифровую «землю», на схеме это сделано при помощи FB1 — безвитковый дроссель, который представляют собой ферритовое кольцо на токоведущем проводе. Их иногда называют «ферритовыми бусинами». Вот как выглядит такая штука

4. Питание аналоговой части микросхемы PCM2902 производится при помощи стабилизатора IRU1117-33
В минусовой вывод стабилизатора включен кремневый диод 1N4148, благодаря ему на выходе стабилизатора имеем 3,5 вольт.
5. К выводу 28 микросхемы подключен транзисторный ключ, нагруженный светодиодом LED2. Когда микросхема подключена к порту USB и работает в штатном режиме, то этот светодиод не светится, если нарушилась связь с портом или микросхема «зависла» — загорается светодиод.

5. Сигнал, снимаемый с аналоговых выходов микросхемы проходит через пассивный LPF фильтр с частотой среза около 28кГц. Это сделано для того, чтобы в выходном сигнале избавится от «огрехов» цифрового квантования. В дальнейшем планируется добавить активный фильтр на ОУ.
6. Кнопки S1-S3 «на любителя». Мне например не нравится громкость кнопками на панели регулировать. В дальнейшем буду делать регулировку громкости резистором и с помощью ИК пульта.
Теперь по поводу источника питания.
Так как у меня валяется много 9-ти вольтовых импульсных бп от сетевых концентраторов, то решил применить их.

Снимаемое с них напряжение 9 вольт поступает на два независимых стабилизатора 5 вольт.
Стабилизаторы выполнены на микросхемах LM317, включенных по своей стандартной схеме включения. Подстроечными резисторами R2, R4 выставляется напряжение на выходе, равное 5 вольтам. Вот собственно схема:

Так, со схемой разобрались, теперь приступаем к монтажу. Устройство было собрано на двух платах — собственно сама микросхема с обвязкой и плата стабилизаторов напряжения.
Микросхема PCM2902 изготавливается только в корпусе SSOP-2

Так, что паять ее на плату нужно очень аккуратно.
Была разработана печатная плата и все на нее смонтировано. Сперва запаял все SMD компоненты. Немного намудрил со стабилизатором на 3,3 вольта. Неправильно развел вход и выход. Пришлось резать дорожки и соединять проводниками.


Немного фото запаянной микросхемы

Для сравнения

Далее смонтировал все выводные компоненты

На электролите — это немного флюса из шприца попало, он новый, не вспухший)))
Вот фото платы стабилизаторов напряжения

Вот LM317 в корпусе ТО-252, были только такие.


После монтажа микросхемы PCM2902, если применяли флюс, обязательно тщательно его вымыть растворителем, иначе потом будут жестокие «зависания». До запайки микросхемы желательно собрать на плате стабилизатор на 3,3 вольта, и подобрать диод VD1 до получения на выходе 3,5 вольта.
После того как собрал все это дело в «кучу» пришел черед проверки. Подаем питания на плату, проверяем питание на ногах микросхемы. Теперь подключаем USB провод к ПК.

Драйвера для этой микросхемы уже есть в Windows, за что большое спасибо дядькам из Microsoft)))) На моем ПК стоит Windows 7. Значит так, подключил я собранную плату к USB порту. Windows тут же крякнул о подключении нового устройства и нашел и установил на него драйвера. PCM2902 определяется как USB Audio codec.

Чтоб удостоверится, что все определилось заходим в Диспетчер устройств и видим следущее:

Все отлично, все определилось!
Теперь надо немного все настроить!
Заходим в панель управления — оборудование и звук — звук. И видим там следущее:

Наш USB Audio codec должен быть устройством по умолчанию, если нет, то делаем его таковым. Встроенную звуковую карту можно отключить там же. Теперь нажимаем на кнопочку Свойства. Появляется меню Свойства. Заходим на вкладку дополнительно и в поле Формат по умолчанию выставляем 2 канала 16bit, 48000Гц.

Теперь переходим на вкладку Запись.
Выбираем микрофон USB Audio codec по умолчанию и нажимаем кнопку свойства.
Выбираем вкладку Прослушать и ставим все как на картинке.

Теперь заходим в вкладку Дополнительнои в поле Формат по умолчанию выставляем 2 канала 16bit, 48000Гц.

Ну вот, собственно, настройка и закончена. Можно подключить к аналоговому выходу усилитель и послушать музыку. Правда тут в выходном сигнале будет слышаться легкий свист, так как у нас стоит пассивный пост-фильтр нижних частот, чтоб полностью от этого избавится потом будет собран активный фильтр. Но, несмотря на это звук вполне достойный, намного лучше чем встроенная звуковуха выдавала.

Теперь потестим все это хозяйство программой RightMark Audio Analyzer 6.2.3.
Для этого вход каждого канала соединяем с его выходом.
Запускаем программу

Выставляем 16bit, 48kHz. Нажимаем кнопку Режимы. Тут программа выдаст все режимы, в которых может работать наша самодельная звуковая карта.

Потом нажимаем на кнопку Пинг. программа проверит возможность записи и воспроизведения устройства.

Далее в блоке, где написано Начать тесты нажимаем на красную кнопку с символом динамика внутри Воспроизведениезапись. Появятся вот такие окна, с помощью микшера Windows необходимо выставить оптимальный уровень сигнала. В это время программа генерирует тестовый сигнал.

После прохождения теста программа генерирует отчет. Вот что получилось.
USB Audio CODEC
Тест программы RightMark Audio Analyzer
Тестируемая цепь: External loopback (line-out — line-in)
Режим работы: 16-bit, 48 kHz









По тесту программы параметры тоже не плохи, да и субъективная оценка «на слух» прошла очень успешно! Звук нравится, такой плотный, не резкий, словами не передать, надо слушать!
Вот в первой части и все. В следующей части будет опубликована сборка активного пост-фильтра и лампового буфера для аналогового выхода.

electronics-lab.ru

ЗВУКОВАЯ КАРТА СВОИМИ РУКАМИ

   Предлагаем простую конструкцию на чипе PCM2702 с подключением к компьютеру по USB каналу. Это может быть оправдано, если нет возможности купить готовую, а встроенная в материнскую плату или планшет – сгорела. Да и просто попробовать свои силы в цифро-аналоговых преобразователях (ЦАП). Сделать звуковая карта – это на удивление совсем не сложная проблема. Если вы используете микросхему PCM2702 от Texas Instruments вы можете создать полноценную USB звуковую карту без проблем. Эта аудиокарта может получать питание от USB-порта и обеспечить один стереовыход. Вам не нужно устанавливать никаких драйверов для Windows XP и Vista, потому что они уже внутри. Получается класический plug and play. Микросхема PCM2702 – это Stereo USB2.0 ЦАП 105dB с линейным выходом. Подробности в официальном описании – там же и упрощённая схема подключения без операционных усилителей.

Схема электрическая USB звуковой карты

Рисунок печатной платы на PCM2702

   Микросхеме PCM2702 нужно несколько дополнительных радиодеталей для работы, но схема всё-равно не сложная. Звуковая карта может получать питание непосредственно от USB-порта (перемычку W1) или от внешнего источника питания (перемычка W3).

   Аудиокарта нуждается в двух линиях питания – 3,3В и 5В. В схеме использованы фиксированные выходные напряжения от TPS76733Q на 3,3 в (IO2) и TPS76701Q для 5V (IO3). Но как вы понимаете, тут могут быть использованы любые подходящие стабилизаторы – хоть LM317.

   На плате сверху находятся три светодиода, в том числе индикатор питания, гнездо входа и выхода на стандартный Джек 3,5″. Оформить устройство можно в готовый корпус от какого-нибудь USB девайса, подходящих размеров, или сразу встроить схему во внешний усилитель, получив таким образом подключаемый к USB УМЗЧ.

el-shema.ru

Качественный ЦАП своими руками. Цап с поддержкой DSD на AudioHobby.ru

После прослушивания в дружеской компании “нового усилителя Василича” в связке с моим ЦАП на АК4399, меня попросили порекомендовать максимально простую, но прилично звучащую схему ЦАП с поддержкой hi-res для дальнейшей самостоятельной сборки. Подключение — оптика и коаксиал.

Я предложил собрать цап на связке AK4113 + AD1853 или АК4399. Вариант с АК4399 отпал по причине отсутствия в наличии свободных микросхем, а с первыми двумя я мог сразу помочь. Другие общедоступные и опробованные мной AD1955, PCM1794, PCM1798 хоть и имеют лучшие параметры, субъективно не позволили мне добиться более качественного звука чем с AD1853 и AK4399.

Ранее в процессе экспериментов с AD1853 было обнаружено несколько неприятных ее особенностей:

1. несимметричность модуляторов;
2. появление постоянки в 60-80 мВ на выходе выхлопа при отсутствии мастер клока,
3. субъективное ухудшение качества звука в форматах отличных от RJ24/16

К сожалению большинство общедоступных схем на базе AD1853 страдают от этих недостатков и в добавок не могут похвастаться поддержкой частот дискретизации до 192 кГц. В новом ЦАП я решил устранить все эти недостатки.

В качестве цифроприемника была выбрана AK4113, так как обладает низким значением джиттера и поддерживает прием данных с частотой дискретизации до 216кГц. Также микросхема очень удобна и проста в управлении в режиме «parallel mode», что позволило выбрать оптимальный выходной формат (RJ24) для AD1853 и выставить 2 кратную интерполяцию при работе с частотами дискретизации более 48кГц (для 44.1 и 48кГц кратность — х8). На практике хоть AD1853 и заработала с кратностью х4 даже с частотами 176,4/192 кГц, но измерения показывают значительный рост шумовой полки и  искажений в таком режиме по сравнению с х2.

Схема ЦАП на AK4113 и AD1853

В итоге мной была предложена следующая схема:

 В преобразователе ток-напряжения выбран OP42. В звене вычитателя использовал хорошо зарекомендовавшую себя связку AD744 c буфером Buf634.

audiohobby.ru

Высококачественный USB аудио-адаптер своими руками / Overclockers.ua

Будучи «счастливым» обладателем интегрированной звуковой подсистемы, я все же мечтал о хорошей звуковой карте, и даже подумать не мог, что ее можно сделать своими руками в домашних условиях. Однажды, бороздя просторы Всемирной сети, наткнулся на описание звуковой карты с USB интерфейсом на микросхеме РСМ2702 фирмы Burr-Brown и, просмотрев прайсы фирм, торгующих радиодеталями, понял, что это пока не для нас – о ней никто ничего не знал. Позже мой компьютер был собран в небольшом корпусе microATX, в котором не хватало места даже для старенькой Creative Audigy2 ZS. Пришлось искать что-то небольшое и желательно внешнее с интерфейсом USB. И тут снова наткнулся на чип РСМ2702, который уже активно использовали и хвалили за качество воспроизведения музыки – при правильной схемотехнике звук был куда приятней, чем у той же Audigy2 ZS. Снова поиск по прайсам, и о чудо, искомая микросхема есть в наличии по цене около 18 «вражеских денег». В итоге была заказано парочка чипов для экспериментов, так сказать, послушать, что там наваяли буржуйские «ЦАПостроители».

Итак, что же за зверь этот контроллер РСМ2702, от легендарной фирмы Burr-Brown, который покорила сердца аудиофилов во всем мире своими топовыми решениями? Интересно, на что способно бюджетное решение?

По данным технической документации на микросхему (pcm2702.pdf) мы имеем цифро-аналоговый преобразователь (digital-to-analog converter – DAC) с интерфейсом USB со следующими характеристиками:

• Разрядность 16 бит;
• Частота дискретизации 32 кГц, 44,1 кГц и 48 кГц;
• Динамический диапазон 100 дБ;
• Отношение сигнал/шум 105 дБ;
• Уровень нелинейных искажений 0,002%;
• Интерфейс USB1.1;
• Цифровой фильтр с 8-ми кратной передискретизацией;
• Работает со стандартным драйвером USB audio device.

Характеристики оказались весьма неплохими, особенно порадовала поддержка частоты дискретизации 44,1 кГц, которая является стандартной для большинства аудио-форматов, в то время как Creative Audigy2 ZS были лишены возможности работать на этой частоте. Процессор звуковой платы Creative проводил передискретизацию потоков с частотой 44,1 кГц в поток с частотой 48 кГц, причем, не всегда по оптимальному алгоритму, что выражалось в потере качества воспроизведения музыки. Большой плюс РСМ2702 заключается в том, что для восстановления исходного состояния сигнала после цифровой обработки используется внешний фильтр низких частот – LPF (low-pass filter- LPF), от которого сильно зависит качество звука. У большинства бюджетных решений LPF встроенный, и мы получаем на выходе уже восстановленный аудио-сигнал, при этом нет возможности хоть как-то повлиять на данный процесс.

Теперь про само устройство. Для начала был собран простенький вариант по рекомендуемой производителем схеме с небольшими изменениями в питании. Получилась маленькая «звуковуха» с питанием от USB.

Но такое устройство не являлось законченным и требовало внешний усилитель, да и наушники нормально раскачать не могло. Позже была заменена материнская плата на другую, с нормальным HAD-кодеком и хорошей разводкой платы. Аудиотракт был лишен посторонних шумов и шорохов, да и качество выходного сигнала было не хуже чем у РСМ2702. И, наверное, этих строк не было, ели бы мне на глаза не попался такой вот ящичек:









Это система пассивного охлаждения для HDD, но для меня, в первую очередь, это шикарный корпус для радиоаппаратуры. Я сразу понял, что в нем будет что-то собрано, например, звуковая карта с усилителем, благо с охлаждением проблем не должно быть. Много думал над схемотехникой девайса. С одной стороны хотелось высокого качества, а с другой – не хотелось платить больше чем стоят готовые звуковые платы от Creative. Основной вопрос возник по LPF и усилителю для наушников, ведь высококачественные комплектующие для этих целей могут стоить столько же, как сама РСМ2702, а то и больше. Например, цена на высококачественные операционные усилители для LPF – ОРА2132 и OPA627, стоят порядка 10 и 35 долларов соответственно. Микросхемы усилителя для наушников – AD815 или TPA6120, я вовсе не нашел в прайсах, причем, цены на них тоже не маленькие.

Но худа без добра не бывает и я нашел в Сети схему простого и качественного LPF на транзисторах, автор которой утверждал о приличном звучании, даже не хуже дорогих операционных усилителей. Решил попробовать. В качестве усилителя для наушников поставил микросхему LM1876 – младшую двухканальную «сестру» легендарной LM3886 с таким же звучанием но меньшей мощностью. Данная микросхема позволяет, увеличив коэффициент усиления, подключать колонки.

Получилась вот такая схема – USB-DAC_PCM2702_Sch.pdf, чертеж печатной платы – USB-DAC_PCM2702_Pcb.pdf в зеркальном отображении для переноса изображения лазерно-утюжным методом на медную фольгу, так называемый ЛУТ (подробней можно почитать в Интернете), чертеж расположения элементов и перемычек на плате, а также схема подключения регулятора громкости – USB-DAC_PCM2702.pdf.

В собранном виде плата выглядит так:

www.overclockers.ua

DIY-осциллограф из звуковой карты за $1 / Хабр

Проектов по созданию осциллографов из разного рода аудиокарт немало. Выполнить модификацию карты с тем, чтобы превратить ее в полезный для электронщика инструмент, не так сложно, но зачастую встает вопрос цены. И здесь приходит на помощь интересный вариант с ценой вопроса около 1 доллара США.

Устройство является гибридным, это звуковая карта + HID input. Что касается последнего, то эта часть предназначена для регулировки громкости и выполнения некоторых других задач, включая работу с медиаклавиатурой.

Дамп USB дескриптора:

VID=0x0D8C PID=0x000C
Product string: C-Media USB Headphone Set
Audio Device Class + HID (composite device)


Судя по всему, чип внутри аналогичен чипу, установленному в недорогих звуковых картах «C-Media», без каких-либо кнопок.

Примечания:

• аудиовход — моно, и два контакта не должны вводить в заблуждение, они замкнуты друг на друга; DLL здесь общий, может работать как со стерео-картами, так и с моно. Второй канал можно отключить самостоятельно.

• Частота дискретизации — 44100 и 48000 Гц;
• 2,23 В на С6; ток короткого замыкания 20 мА, при добавлении резистора на 120к этот показатель можно снизить до 8 мА;
• Резистор на 120к является наиболее недорогим методом увеличения диапазона измерения до 0-6В;
• AGC нужно убрать, настройки должны быть следующими:

Конденсатор C6 нужно отпаять, его емкость составляет 80 нФ, и он может серьезно ограничить возможности нашего осциллографа.

Настройки:

Калибровку лучше всего проводить при помощи соответствующей функциии в GUI. Вот пример работы того, что получилось в результате:

ПО для работы:

habr.com

Внешняя USB звуковая карта – Лекарство от пьянства

Внешний двухканальный (стерео) USB-ЦАП – девайс предназначен для высококачественного воспроизведения музыки с персонального компьютера. Уж больно звонко народ этой железке деферамбы распевал. За вполне вменяемые деньги можно было приобресть высококачественный источник аудиосигнала, тем более что в моем хозяйстве из аудиоисточников исключительно ширпотреб в наличии, в общем и мне оно стало надо.
Купил, спаял, включил – прибалдел и припотух 🙁 Не долго музыка играла, с полчасика наверное не больше, а дальше начались ошибки, горит светодиод “ошибка” и хоть тресни, не гаснет собака. Помогает тока глубокий ресет, тобишь перезагрузка методом выдергивания вилки из розетки.
Перечитал несколько раз техподдержку – и монтаж проверял под микроскопом, и качественные шнуры ставил, и дополнительно ферритовые колечки и фильтр по питанию и … короче разве что святой водой не поливал. Обратился к схеме – ну нечему там не работать, а работать собака всеравно не хочет. Но у людей-то работает!!!

В общем заказал себе чипов PCM2702 и понеслась ….

14.08.10
Первая попытка, скажем на скорую руку слепленный ЦАП. Вот как-то так:

ЦАП – PCM2702
ОУ – OPA2134
Схема почти в копейку DEM-PCM2702 EVALUATION FIXTURE
После общения с умными людьми, узнал что ЦАПчик этот, правильно приготовленный сможет гораздо больше, это же проба пера, но и она вышла по качеству звука много лучше моей интегрированной

Правильно приготовленный ЦАП 🙂

31.08.10
Закончил таки сегодня сборку электронной части этого чуда

схема:

фото:

Сосбвенно пока что все на соплях – исключительно ради проверки

В общем я не знаю что сказать, после сборки “флешки” с первой фотки поста, был удивлен качеством звука, но этот вариант никаких шансов флешке вообще не оставил, здоровое питание и правильные LPF на выхлопе вдохнули в этот камешек новую жизнь!  Такое ощущение что железочка задышала полной грудью. (и это при том что опер в фильтре не самый лучший, сейчас стоит OPA2134, заказанные крассавцы LT1355 только Самару проехали)

10.09.10
Приехали таки LT1355, вернее приехали они ещё 3его числа, но там череда дней рождений была, вообщем не до железок мне было. Руки дошли только сегодня.
Вставил в кроватку этот чип и уплыл, очень музыкальный оказался! Да вот правда радость моя недолгая была, после 10 минут прослушивания опер начал возбуждаться, на выходе жуткий перегруз вообщем слушать невозможно. Втыкаю обратно OPA2134 и все хорошо (в смысле перегруза нет). Целый день убил на поиск проблемы – уж очень мне звучание LT1355 понравилось, препробывал все что только можно …. а решилась проблема только после того как выпаял из схемы сопротивления R14 и R15.  Удалив эти резисторы коэффициент передачи стал ближе к единице, с ними было примерно 1,2-1,3. Практически никакой разницы.

11.09.10
10 часов подряд “коробочка” пела и неуставала 🙂 А как пела ухххх!!!!

Надо бы теперь это дело в корпус запихнуть, бо сейчас не запихну – очень долго потом не запихну 🙂
Итак понеслась …
В качестве корпуса было выбранно шасси от компового CD/DVD привода, благо на нашем радике у барахольщиков можно купить неисправные за копейки.
Платы смонтировал на куске гетинакса, предварительно вырезав его в размер шасси:

Я изначально предпологал, что корпусом “железке” послужит именно шасси от CD привода, детальки соответственно выбирал поприземистей, но всеравно как оно всегда бывает не все гладко. Пытливый глаз заметит на торе ХБ изоленту – правильно, тор мотал сам, точнее вторички, со старых времен валялся у меня какой-то без опознавательных знаков залитый краской с отломанными проводками вторичных обмоток. На глаз прикинул думаю ватт 10 с него снять смогу, а этого мне за глаза. Препарировал его и перемотал, в надежде что он влезет – не свезло. Ну хер на него :)))) так даже интересней.

Надумал вырезать в верхней крышке окно, пущай пока в окно торчит, там дальше разберёмся.
Наклеял малярный скоч, разметил:

А дальше бор-машинку в руки и с песней:

и в сборе:

Думаю взять крышку от жестяной баночки (раньше в таких гуталин продавали) и ей накрыть. Но это позже.

12.09.10
Химичим далее и опять с жопы, надо бы добавить в ней отверстий под крепление сетевого гнезда и выходных гнезд.
Но перед этим надо доработать сетевое гнездо, я протупил и забыл его сфотать, посему пошукал в интернетах и нарыл, вот оно:

К этим гнездам у меня двоякое отношение, с одной стороны дешевое/малогабаритное с другой качество ужасное! Контакты лудятся хреново, чуть перегреешь лепесток – пластмасса плавится и уводить штырек. И самый писк … НУ НАХУ… в смысле зачем это НОУ-ХАУ с дополнительным переключателем? Я бы закрыл глаза на остальные недостатки и любил его пуще других …. Ладно, другой халатик с перломутровыми пуговицами искать не буду, а пожалуй пришью их (точнее отрежу).

Сказано – сделано (сфотать тож не получилось, приличный фотик сейчас на моря уехал а телефонным нормального результата не получается). В общем смысл в том чтоб отрезать от пластмассы все ненужные клемы выключателя и малость убрать спереди выступающую часть.

Далее разметил на шасси места крепления и вырезал/просверлил необходимые отверстия:

Примеряем – как тут и было:

Вроде ничего особенно не сделал, но пол дня и килограмм нервов на это убил.

13.09.10.
Весь день не считая генеральных перекуров ковырялся с оргстеклом, изначально планировал использовать полистирол, он помягче и соответственно малость полегче в обработке, но в кладовке кусочки оказались шибко маленькими и на дачу ехать за большим огрызком не стояло совершенно.
Промежуточный результат:

Для USB  гнезда только не успел выковырять дырку.

11.10.10.
Наконец выкроил время продолжить начатое.
Акромя вырезанной тыльной панели для реализации моей задумки по заднему кожуху (хуясе завернул) нужно было выпилять боковушки и верхнюю часть, материал тот же.

С помощью суперклея и дихлорэтана (в моем случае с растворенными опилками оргстекла – клей стал более вязкий, ИМХО удобнее для работы) склеиваем “задний кожух”. Вот тут за малым не откинул идею, бо внешний вид начинал настораживать да и предвидел длительный муторный процесс доведения формы до ума. Но настырность победила:

Надфиль, наждачная бумага и тысячи однообразных возвратно-поступательных движений знают свое дело. В процессе “полировки” на стыках склееных торцов остаются заметные трещины, ну не умею я идеально ровно пилить оргстекло. Если эти трещинки не зашпаклевать они и после останутся видны, а меня это не устраивает. Чтоб избавиться от них, заливаем их суперклеем так, чтоб на месте трещинки получилась лужица. После застывания клея, опять наждачкой ровняем затвердевшую лужицу, при необходимости операцию повторяем. Кое где приходилось до 5 раз проводить эти манипуляции. Главное не торопиться и все получится:

Задний кожух можно считать законченым – 4 вечера угробил на него.

Также на фото видна припаянная крышка от банки с гуталином, о которой упоминал ранее.
 
19.10.10.
Продолжаем ковырять корпус. Крышка припаяна, можно начинать мастерить лицевую панель. Но перед тем решил малость зашпатлевать место пайки, увеличив тем самым переходной радиус, что даст более плавный переход, “рубленности” в формах ну совсем не хочется.

Шпатлевку использовал автомобилную “грубую”. В её состав входит стекловолокно для пущей прочности. Работать мне с ней не очень понравилось – ибо херня вонючая это раз, волокна стекловолокна (каламбур на манер “Аншлаговского” :)) ) достаточно крупные, что на небольших поверхностях очень неудобно – это два, все-равно прийдётся повторить процедуру с финишной шпатлевкой – это три.

Ну да глаза боятся, а руки делают, зашпатлевал, дал высохнуть и прошелся по этому безобразию наждачкой. После чего приступил к вырезанию/склеиванию лицевой панели.

Вырезал элементы лицевой панели на этот раз из полистирола (пожелтел он от времени). Что могу сказать, полистирол значительно мягче оргстекла, что с одной стороны облегчает работу, а с другой усложняет.

Для того чтоб фигурно вырезать выемку в верхней части, использовал бор-машинку с фрезой – вот тут и засада. При максимальных оборотах (15 000) полистирол плавится, налипает на фрезу увиличивая тем самым её диаметр и портит заготовку. Пришлось значительно уменьшить подачу, т.е. не сразу резать по контуру, а вырезать небольшими кусочками. Снял 2-3 мм, отвел фрезу, еще чуток, опять отвел – процедура значительно увеличилась по времени, зато все получилось 🙂

Далее по накатанной, дихлорэтан, суперклей, сода, надфиль и наждачная бумага + куча времени и терпения.

25.10.10.
Лицевая и задняя панели вырезаны, склеены и доведены нанадфилем и наждачкой.
Можно собрать с целью примерить и позырить че получается.
Спереди:

С тылу:

Неудержался включить эту железочку и в очередной раз прибалдеть 🙂
Далее опять разбираем и продолжаем работу с корпусом. Появилась у меня финишная шпатлевка – соответственно исправляем огрехи после грубой шпатлевки:

Полагаю что с наличием нужного инструмента, с этой шпатлевкой работать будет куда приятнее, я имею ввиду резиновые шпатели и ракели – у меня же дуля с маком, а не нужный инструмент, потому все на коленке с помощью подручного барахла и известной матери. Сохнет это безобразие порядка 30 минут если верить надписям на банке, но думаю отведу я на это дело сутки, чтоб наверняка 🙂 А завтра снова наждачку в руки и зачищать финишную. Надеюсь на том с “грязной” в смысле пачкающейся работой закончу, да наконец продолжу интерьер марафетить.

26.10.10.
Думал “грязная” работа закончена – хер там, прошелся наждачкой по шпатлевке – в целом не плохо, но кое-где остались раковины … мож так и надо (в смысле не за один раз) или же просто отсутствие у меня опыта таких работ и необходимого инструмента. Вообщем ещё слой положил.

Так же в процессе примерки было выявлено, что выходные гнезда не зафиксированы, гайки затянуты, а они все-равно свободно вращаются вокруг своей оси. При детальном разборе полетов стало ясно, что материал шасси шибко тонкий, толщины стенки не хватает для плотного крепления. Дело в том, что конструкция выходных гнезд (дорогие кстати собаки) содержит в себе 2 пластиковые шайбы, одна из которых с буртиком. Нужны эти шайбы для того, чтобы исключить контакт “массы” гнезда с корпусом в которое оно втыкается. Вот этот самый буртик и задает толщину материала шасси.

Вопрос решился подпайкой пластины с внутренней стороны – тобишь утолщением.
Во как:

27.10.10.
Финишная шпатлевка высохла, опять наждачка и меловая пыль, не самое любимое занятие – но и с этим справился. Практически ЦАПа как законченное устройство готово осталось индикацию вывести наружу, после чего останется грунтовка/покраска и финишная сборка. Индицировать режимы работы будут светодиоды ВКЛ/ВЫКЛ + Работа + Ошибка.
Долго прикладывал одно место к другому, чтоб в интерьер вписать светодиоды и собственно придумал, ну да обо всем по порядку.

ВКЛ/ВЫКЛ:
На выключателе питания уже вроде как имеется светодиод, но толи у меня руки из жопы, толи у меня руки из жопы 🙂 вообщем спалил я его (кстати ранее тож пользовал такой же выключатель на другом девайсе и тож светодиод сгорел на первом включении) – ну и хер с ним, нам бы вписать светодиод питания под “стиль” (если можно так сказать) интерьера, который как ни странно опять задуман в сторону “гламурного стим-панка”. Для этого мне понадобилась металлическая трубочка (нержавейка) и капельница:
 

Вот как-то так. Трубочки, как видно, понадобились в роли переходничков, ибо и шасси рельефное и вообще без них стремно как-то 🙂 Для них высверлил отверстия и припаял. Далее капельницу предстоит заполнить кокой-нить жидкостью и в оба конца капельницы (с внутренней стороны) вставить 2 3х-миллиметровых светодиода (они кстати очень удачно входят в капельницу, с небольшой натяжечкой – то что доктор прописал). Жидкость внутри капельницы создаст своего рода световод, должна будет светиться вся капельница. В идеале вместо жидкости очень хорошо проявил бы себя селиковновый герметик, но он сука очень вязкий и глубже 50мм я его задавить не смог. Пробовал наливать просто воду – эффект на порядок похуже получается но это не страншно, “новогодняя ёлка” мне тут не нужна. Свечение блеклое – но заметное, в темноте смотрится очень неплохо. Думаю поэкспериментировать с жидкостями, мож красным вином заполнить или другой цветной водой. 

10.11.10.
Работа+Ошибка:

Как  видите некоторые детальки корпуса уже посетили малярку, а это говорит о том что дело движется к финишу. что не может не радовать. Для индикации работы/ошибки придумал вон ту херовину 🙂 Проковырял ещё дырочек в корпусе и собственно примерил – хорошо сидит!

Вот поближе:

Думаю что в пояснениях особо не нуждается, ибо все видно из фото. Все пропаяно, пластмассовые наконечники вырезал из гелевых ручек. После покраски воткну в трубки светодиоды и залью торцы герметиком.

Возвращаясь к вкылу/выклу и поискам “цветной воды”:

Нате Вам, сок “Черная смородина” от Бiолы. Вроде получилось что-то похожее на первоначальную задумку. С внутренней стороны светодиоды в капельнице сколько смог обмазал герметиком.

Теперь отправил все остальные детальки в покраску и пока оно красится/сохнет к днищу приклеил ноги из как его блять, изочегототам:

13.11.10
Вот и малярные работы окончены, можно собрать железку и пользовать её, пользовать в полный рост 🙂

Послесловие:
Возвращаясь к истокам скажу что я так и не разобрался в чем c голдсмитом была проблема, для себя решил что мне просто не свезло … а теперь думаю все-таки не свезло-ли или наоборот?

~ Fin ~ 

Схема + плата

grafgray.livejournal.com

Простой осциллограф из звуковой карты – Автоматизация и проектирование

Простая схема осциллографа для компьютера. Сигналы до 15 вольт. На основе резистивного делителя 1:10.
Занимаясь мелким ремонтом и мелкими любительскими разработками возникает необходимость исследовать электрические сигналы по времени следования сигнала.

Покупать дорогие осциллографы затратно, но если занимаетесь мелкими схемами то для личного пользования сойдет самостоятельно созданная приставка к компьютеру.

Схема осциллографа для начинающих изображена ниже.

Тебе понадобится:
Макетная плата – 1 шт.
Резистор 100 кОм – 1 шт.
Резистор 10 кОм – 1 шт.
Стабилитрон 1.5В-1.9В – 2 шт.
Коннекторы 3pin – 2 шт.
Джек 3.5 – 1 шт.

Используй стандартный штекер от наушников для подключения к звуковой карте компьютера.

Схема как выглядит очень просто так и собирается довольно просто. Используя предоставленные выше материалы внешнего вида и схемы собери на макетной плате в необходимом порядке детали.

Фото готового устройства

К данной плате остается подключить только 3х жильный провод с штекером от наушников. И 3 провода, возможно с щупом.

Звуковая карта должна быть с низким уровнем шума, качественная.
Так же можно самостоятельно искоренить шум купленной USB звуковой карты путем шунтирования входов платы звуковой карты.

С собранным устройством работают следующие программы:

SB Oscillograph v 1.02 и Xoscope Linux

Важное замечание в том что собранное устройство нельзя использовать как Аналого цифровой преобразователь так как звуковые карты, большинство, не понимают сигналы постоянного уровня.
Второе важное замечание: Собранный осциллограф имеет только один защищенный стабилитронами канал, второй канал не имеет защиты. Сделано это было для эксперимента с разными сигналами. Не превышайте уровни входящих сигналов до 15В.

Удачной сборки. Устройство проверенно.

Другие статьи по разделу:

 Скрытые камеры. Схема детектора скрытых камер. Рабочая схема

 Удвоитель напряжения, вольт. Простая схема

1injener.ru

Игорь ГУСЕВ, Андрей МАРКИТАНОВ

Гаврила был аудиофилом,
Гаврила ЦАПы создавал…

Действительно, почему бы нам не сделать ЦАП своими руками? Нужно ли это вообще? Конечно! Внешний конвертор пригодится, в первую очередь, владельцам CD-проигрывателей, выпущенных 5 — 10 лет назад. Техника цифровой обработки звука развивается бурными темпами, и идея оживить саунд старенького, но любимого аппарата с помощью внешнего ЦАПа представляется весьма заманчивой. Во-вторых, такое устройство может принести большую пользу тем, у кого есть недорогая модель, оснащенная цифровым выходом, — это шанс поднять его звучание на новый уровень.

Не секрет, что, создавая недорогой CD-проигрыватель, разработчик находится в жестких финансовых рамках: ему нужно и транспорт поприличнее выбрать, и оснастить новинку всяким сервисом по максимуму, вывести на переднюю панель побольше кнопок с многофункциональным индикатором и т.д., иначе по жестким законам рынка аппарат не будет продаваться. Через год, как правило, появится новый, который подчас ничем не лучше старого по звучанию (а зачастую и хуже), и так до бесконечности. А большинство крупных фирм обычно меняют весь модельный ряд каждую весну…

На качественный ЦАП и аналоговую часть схемы выделенных средств обычно не хватает, и многие производители на этом откровенно экономят. Из этого правила есть, правда, исключения, когда подобные решения принимаются намеренно, являясь элементом технической политики фирмы.

Например, хорошо известная нашим аудиофилам японская С.Е.С. ставит в свои модели CD2100 и CD3100 дорогой транспорт с большим количеством ручных регулировок, применяя при этом простенький ЦАП, явно по классу не соответствующий механике. Эти аппараты позиционируются фирмой как транспорт с контрольным аудиотрактом и изначально предназначены для работы с внешним конвертором. Несколько иная ситуация с проигрывателями ТЕАС VRDS 10 — 25. Устанавливая высококлассный привод и дорогие микросхемы ЦАП TDA1547 (DAC 7), инженеры почему-то решили сэкономить на выходных каскадах. Одна российская фирма, зная об этой особенности моделей, делает апгрейд, заменяя аналоговую часть схемы.

Об авторах

Андрей Маркитанов, инженер КБ звукотехники «Три В» из Таганрога. Разрабатывает и внедряет в производство ЦАПы под маркой «Markan», постоянный участник выставок «Российский Hi-End». Любит нестандартные решения, следит за аудиомодой, всегда в курсе последних достижений в области цифровой схемотехники. На память знает распиновку многих чипов Crystal, Burr-Brown и Philips.

Немного теории

Итак, решено — делаем ЦАП. Прежде чем мы начнем рассматривать схему, нелишне будет расшифровать некоторые общепринятые сокращения:

S/PDIF (Sony/Philips Digital Interface Format)
— стандарт на цифровую передачу звуковых данных между устройствами (асинхронный интерфейс с самосинхронизацией). Также существует оптический вариант TosLink (от слов Toshiba и Link). Таким интерфейсом оснащаются практически все модели недорогих CD-плейеров, но сейчас он считается устаревшим. Существуют более совершенные интерфейсы, применяемые в дорогих аппаратах, но мы пока о них говорить не будем.

DAC (ЦАП)
— цифро-аналоговый преобразователь.

IIS (Inter IC Signal bus)
— стандарт на синхронный интерфейс между элементами схемы в пределах одного устройства.

PLL (Phase Locked Loop, ФАПЧ)
— система фазовой автоподстройки частоты.

Emphasis
— предыскажения.

В настоящее время для формата CD Audio существует два совершенно различных способа цифро-аналогового преобразования: однобитовый и мультибитовый. Не вдаваясь в подробности каждого из них, отметим, что в подавляющем большинстве дорогих моделей DAC используется мультибитовое преобразование. Почему в дорогих? Для достойной реализации такого варианта требуется качественный многоканальный источник питания, сложная процедура настройки выходных фильтров, в некоторых моделях она выполняется вручную, а в развитых странах работа квалифицированного специалиста дешево стоить не может.

Однако однобитовые преобразователи также имеют немало поклонников, т.к. у них своеобразный характер подачи звука, некоторые особенности которого трудно достижимы с помощью существующей мультибитовой технологии. К ним можно отнести более высокую линейность однобитовых ЦАПов на малых уровнях сигнала, а следовательно — лучшую микродинамику, отчетливое детальное звучание. В свою очередь, аргументом сторонников мультибитовых ЦАПов является более сильное эмоциональное воздействие на слушателя, масштабность и открытость звука, отлично воспроизводятся т.н. «драйв» и «чес», что особо ценится любителями рока.

По идее, для безупречной работы однобитовых ЦАПов требуется очень высокая тактовая частота. В нашем случае, т.е. 16 бит и 44,1 кГц, она должна составлять около 2,9 ГГц, что является абсолютно неприемлемым значением с технической точки зрения. С помощью математических трюков и всевозможных пересчетов ее удается уменьшить до приемлемых значений в пределах нескольких десятков мегагерц. Видимо, этим и объясняются некоторые особенности звучания однобитовых ЦАПов. Так какой же лучше? Мы опишем оба варианта, а уж какой выбрать — решайте сами.

Главное, чем мы руководствовались при разработке схемы, — ее предельная простота, позволяющая понять идею и реализовать ее в конкретной конструкции даже не искушенному в цифровой технике аудиофилу. Тем не менее, описываемый ЦАП способен заметно облагородить звучание бюджетного аппарата, оснащенного коаксиальным цифровым выходом. Если ваш проигрыватель такового не имеет, то несложно будет организовать его самостоятельно. Для этого в большинстве случаев достаточно установить на задней стенке разъем RCA и подпаять его сигнальный лепесток к соответствующему месту на плате. Как правило, базовый вариант motherboard делается на несколько моделей сразу, только «набивается» по-разному, и на ней должно быть место для впайки гнезда цифрового выхода. Если это не так, придется искать схему аппарата — в авторизованных сервис-центрах, на радиорынках или в Интернете. В дальнейшем этот макет может послужить объектом приложения усилий для его дальнейшего улучшения и позволит, наконец, добиться «нежной дымки над чистым образом».

Практически все аппараты подобного назначения строятся на схожей элементной базе, выбор элементов для разработчика не так уж и широк. Из доступных в России назовем микросхемы Burr-Brown, Crystal Semiconductors, Analog Devices, Philips. Из приемников S/PDIF сигнала сейчас по приемлемым ценам более-менее доступны CS8412, CS8414, CS8420 от Crystal Semiconductors, DIR1700 от Burr-Brown, AD1892 от Analog Devices. Выбор самих ЦАПов несколько шире, но в нашем случае оптимальным представляется использование CS4328, CS4329, CS4390 с преобразованием дельта-сигма, они наиболее полно отвечают критерию качество/цена. Широко распространенные в High End мультибитовые чипы Burr-Brown РСМ63 стоимостью 96 долларов или более современные PCM1702 требуют еще и определенных типов цифровых фильтров, которые тоже недешевы.

Итак, выбираем продукцию Crystal Semiconductors, а документацию на микросхемы с подробным их описанием, распиновкой и таблицами состояний можно скачать с сайта www.crystal.com.

Переходим к схеме

Итак, остается вопрос: какую же схему выбрать? Как уже говорилось, она должна быть несложной, доступной для повторения и обладать достаточным потенциалом качества звучания. Также представляется обязательным наличие переключателя абсолютной фазы, что позволит лучше согласовать ЦАП с остальными элементами звукового тракта. Вот оптимальный, на наш взгляд, вариант: цифровой приемник CS8412 и однобитовый ЦАП CS4390 стоимостью около $7 за корпус (лучше постараться найти вариант DIP, это заметно облегчит монтаж). Этот ЦАП применяется в известной модели проигрывателя Meridian 508.24 и до сих пор у Crystal считается лучшим. В мультибитовом варианте используется чип Philips TDA1543. Схема однобитового преобразователя выглядит следующим образом:

Резисторы R1-R7 малогабаритные, любого типа, а вот R8 и R9 лучше взять серии ВС или импортные углеродистые. Электролитические конденсаторы С2, С4, С8, С9 должны быть номиналом не менее 1000 мкФ с рабочим напряжением 6,3 — 10 В. Конденсаторы С1, С3, С5, С6, С7 — керамические. С10, С11 желательно применить К40-У9 или МБГЧ (бумага в масле), но подойдут и пленочные К77, К71, К73 (перечислены в порядке уменьшения приоритета). Трансформатор Т1 — для цифрового аудио, достать его не проблема. Можно попробовать применить трансформатор от неисправной компьютерной сетевой платы. На схеме не показано подключение питания микросхемы U2, минус подается на 7-ю ножку, а плюс — на 14-ю.

Для максимального использования звукового потенциала схемы желательно придерживаться следующих правил монтажа. Все соединения к общему проводу (помечен значком GND) лучше произвести в одной точке, например, на выводе 7 микросхемы U2. Наибольшее внимание следует уделить входному узлу цифрового сигнала, который включает в себя входное гнездо, элементы С1, Т1, R2 и выводы 9,10 микросхемы U1.

Необходимо использовать максимально короткие соединения и выводы компонентов. То же самое относится к узлу, состоящему из элементов R5, C6 и выводов 20, 21 микросхемы U1. Электролитические конденсаторы с соответствующими керамическими шунтами должны быть установлены в непосредственной близости от выводов питания микросхем и соединены с ними проводниками минимальной длины. На схеме не показаны еще один электролит и керамический конденсатор, которые подключаются непосредственно на выводы питания 7 и 14 микросхемы U2. Необходимо также соединить между собой выводы 1, 2, 4, 5, 7, 9, 10 микросхемы U2.

После приобретения некоторого опыта вы сможете на слух подбирать величину и тип электролитических и керамических конденсаторов, стоящих в цепях питания на каждом конкретном участке.

Теперь несколько слов о работе самой схемы. Светодиод D1 служит для индикации захвата цифровым приемником U1 сигнала с транспорта и наличия ошибок считывания. В процессе нормального воспроизведения он светиться не должен. Контакты S1 переключают абсолютную фазу сигнала на выходе, это аналогично изменению полярности акустических кабелей. Меняя фазировку, вы сможете заметить, как она влияет на звучание всего тракта. В ЦАПе имеется также схема коррекции де-эмфазиса (вывод 2/U3), и хотя дисков с пре-эмфазисом выпущено не много, такая функция может пригодиться.

Теперь о выходных цепях. Непосредственное подключение микросхемы ЦАП к выходу только через разделительные конденсаторы возможно, поскольку в микросхеме CS4390 уже есть встроенный аналоговый фильтр и даже выходной буфер. По аналогичному принципу построены чипы CS4329 и CS4327, хорошую аналоговую часть также имел ЦАП CS4328. Если вы знаете, как сделать качественные ФНЧ и согласующие каскады, стоит попробовать свои силы на великолепной микросхеме CS4303, которая на выходе имеет цифровой сигнал и дает возможность построения отлично звучащего аппарата, если, например, к ней подключить ламповый буфер с кенотронным питанием.

Но вернемся к нашей CS4390. Принцип построения однобитовых ЦАПов предполагает наличие во внутренних цепях питания значительных по амплитуде импульсных помех. Для уменьшения их влияния на выходной сигнал выход таких ЦАПов практически всегда делают по дифференциальной схеме. Нас же в данном случае не интересуют рекордные показатели по значению сигнал/шум, поэтому мы используем только один выход для каждого канала, что позволяет избежать применения дополнительных аналоговых каскадов, которые могут отрицательно повлиять на звук. Амплитуда сигнала на выходных гнездах вполне достаточна для нормальной работы, а встроенный буфер неплохо справляется с такой нагрузкой, как межблочный кабель и входное сопротивление усилителя.

Теперь поговорим о питании нашего устройства. Звук — это просто модулированный источник питания и ничего больше. Каково питание, таков и звук. Этому вопросу постараемся уделить особое внимание. Начальный вариант стабилизатора питания для нашего устройства показан на рис.2

Достоинства этой схемы — в простоте и понятности. При общем выпрямителе используются разные стабилизаторы для цифровой и аналоговой частей схемы — это обязательно. Между собой они развязаны по входу фильтром, состоящим из С1, L1, С2, С3. Вместо пятивольтовых стабилизаторов 7805 лучше поставить регулируемые LM317 с соответствующими резистивными делителями в цепи управляющего вывода. Расчет номиналов сопротивлений можно найти в любом справочнике по линейным микросхемам. LM317 по сравнению с 7805 имеют более широкий частотный диапазон (не забывайте, что по цепям питания у нас идет не только постоянный ток, но и широкополосный цифровой сигнал), меньшие внутренние шумы и более спокойную реакцию на импульсную нагрузку. Дело в том, что при появлении импульсной помехи (а их по питанию видимо-невидимо!) схема стабилизации, охваченная глубокой отрицательной обратной связью (она необходима для получения высокого коэффициента стабилизации и малого выходного сопротивления), пытается ее скомпенсировать. Как положено для схем с ООС, возникает затухающий колебательный процесс, на который накладываются вновь пришедшие помехи, и в результате выходное напряжение постоянно прыгает вверх-вниз. Отсюда следует, что для питания цифровых схем желательно использовать стабилизаторы на дискретных элементах, не содержащие ОС. Конечно, в таком случае выходное сопротивление источника будет значительно выше, поэтому вся ответственность за борьбу с импульсными помехами перекладывается на шунтирующие конденсаторы, которые с этой задачей справляются неплохо, и это благотворно сказывается на звучании. Кроме того, явно вырисовывается необходимость применения для каждого вывода питания цифровых микросхем отдельного стабилизатора вместе с элементами развязки по питанию (аналогично L1, С2, С3 на рис.2).

В ЦАПах Markan так и сделано, причем фильтр с дополнительным подавлением цифровых помех и выпрямитель работают от отдельной обмотки сетевого трансформатора, а для дополнительной развязки цифровой и аналоговой частей схемы даже используются разные трансформаторы. Так же делается и для дальнейшего усовершенствования нашего ЦАПа, хотя для начала можно использовать схему на рис.2, она обеспечит начальный уровень качества звучания. В выпрямителе лучше применять быстрые диоды Шоттки.

Мультибитовый вариант схемы

Обычно мультибитовые ЦАПы требуют для своей работы нескольких источников напряжения разной полярности и немалого количества дополнительных дискретных элементов. Среди большого разнообразия микросхем остановим свой выбор на Philips TDA1543. Этот ЦАП является «бюджетной» версией великолепной микросхемы TDA 1541, стоит копейки и доступен в розничной продаже у нас в стране.

Микросхема TDA 1541 применялась в CD-проигрывателе Arcam Alpha 5, в свое время собравшем множество призов, хотя его же сильно и ругали — допотопный ЦАП, сильные помехи, но ведь как звучит! Эта микросхема также до сих пор применяется в проигрывателях Naim. TDA1543 великолепно подходит для наших целей, т.к. для него необходим только один источник питания +5 В и он не требует дополнительных деталей. Отпаиваем CS4390 от цифрового приемника и на ее место подключаем TDA 1543 в соответствии со схемой на рис. 3.

Здесь необходимо дать несколько дополнительных разъяснений. Все мультибитовые ЦАПы имеют токовый выход, и для преобразования сигнала в напряжение существуют несколько схемотехнических решений. Наиболее распространенное — операционный усилитель, подключенный инвертирующим входом к выходу ЦАПа. Преобразование ток-напряжение осуществляется за счет ОС, его охватывающей. По теории он работает замечательно, и такой подход считается классическим — его можно встретить в рекомендованных вариантах включения любого мультибитового ЦАПа. Но если говорить о звучании, то тут все не так просто. Для реализации этого метода на практике требуются очень качественные ОУ с хорошими скоростными характеристиками, например AD811 или AD817, которые стоят более $5 за штуку. Поэтому в бюджетных конструкциях чаще поступают по-другому: просто подключают к выходу ЦАПа обычный резистор, и ток, проходя по нему, будет создавать падение напряжения, т.е. полноценный сигнал. Величина этого напряжения будет прямо пропорциональна величине резистора и току, через него протекающему. Несмотря на кажущуюся простоту и изящество этого метода, он пока не получил широкого применения у производителей дорогой аппаратуры, т.к. также имеет множество подводных камней. Главная проблема в том, что токовый выход ЦАПов не предусматривает наличия напряжения на нем и обычно защищен диодами, включенными встречно-параллельно и вносящими значительные искажения в получаемый на резисторе сигнал. Среди известных производителей, которые все-таки решились на такой метод, следует выделить фирму Kondo, которая в своем M-100DAC ставит резистор, намотанный серебряной проволокой. Очевидно, что он имеет очень маленькое сопротивление и амплитуда выходного сигнала также очень мала. Для получения стандартной амплитуды используется несколько ламповых каскадов усиления. Еще одной известной фирмой с нетрадиционным подходом к вопросу преобразования ток-напряжение, является Audio Note. В своих ЦАПах она применяет для этих целей трансформатор, в котором ток, проходящий через первичную обмотку, вызывает магнитный поток, приводящий к появлению на вторичной обмотке напряжения сигнала. Такой же принцип реализован в некоторых ЦАПах серии «Markan».

Но вернемся к TDA 1543. Похоже, что разработчики этой микросхемы по каким-то причинам не установили защитные диоды на выходе. Это открывает перспективу для использования резисторного преобразователя ток-напряжение. Сопротивления R2 и R4 на рис. 3 — как раз для этого. При указанных номиналах амплитуда выходного сигнала составляет около 1 В, чего вполне достаточно для непосредственного подключения ЦАПа к усилителю мощности. Следует отметить, что нагрузочная способность нашей схемы не очень велика и при неблагоприятных условиях (большая емкость межблочного кабеля, малое входное сопротивление усилителя мощности и др.) звучание может быть слегка зажатым по динамике и «размазанным». В этом случае поможет выходной буфер, схему и конструкцию которого вы можете выбрать из множества существующих вариантов. Может случиться, что в некоторых выпускаемых вариантах микросхемы TDA 1543 защитные диоды все-таки установлены (хотя в спецификациях таких сведений нет, и конкретные экземпляры нам также не попадались). В этом случае удастся снять с нее сигнал амплитудой не более 0,2 В, и придется использовать выходной усилитель. Для этого необходимо в 5 раз уменьшить номинал резисторов R2 и R4. Конденсаторы С2 и С4 на рис. 3 образуют фильтр первого порядка, устраняющий ВЧ-помехи из аналогового сигнала и формирующий нужную АЧХ в верхней части диапазона.

Во многих конструкциях ЦАПов используются цифровые фильтры, что значительно облегчает задачу разработчику при проектировании аналоговой части, но при этом на ЦФ ложится большая часть ответственности за конечное звучание аппарата. В последнее время от них стали отказываться, поскольку грамотный аналоговый фильтр эффективно подавляет ВЧ-шумы и не так пагубно влияет на музыкальность. Именно так сделано в ЦАПах «Markan», в которых используется обычный фильтр третьего порядка с линейной фазовой характеристикой, выполненный на LC-элементах. В нашей схеме на рис. 3 для простоты применен аналоговый фильтр первого порядка, которого в большинстве случаев вполне достаточно, особенно если вы используете ламповый усилитель мощности, да еще и без обратных связей. Если же у вас аппаратура транзисторная, то вполне возможно, что придется увеличить порядок фильтра (однако не переусердствуйте, слишком крутая схема обязательно ухудшит звучание). Соответствующие схемы и формулы для расчета вы найдете в любом приличном радиолюбительском справочнике.

Обратите внимание, что резисторы R2, R4 и конденсаторы C2, C4 находятся именно в том месте, где зарождается аналоговый звук. High End начинается именно отсюда и, что называется, «далее везде». От качества этих элементов (особенно от резисторов) в огромной степени будет зависеть звучание всего аппарата. Резисторы необходимо ставить углеродистые ВС, УЛИ или бороуглеродистые БЛП (предварительно подобрав их по одинаковости сопротивлений с помощью омметра), применение импортной экзотики также приветствуется. Конденсаторы допустимы любого типа из указанных выше. Все соединения должны быть минимальной длины. Разумеется, качественные выходные разъемы также необходимы.

Что же у нас получилось?

Я раньше скверно пел куплеты,
хрипел, орал и врал мотив…

(Дж. К. Джером, «Трое в лодке,
не считая собаки»)

Не поленюсь напомнить, что перед первым включением устройства необходимо тщательно проверить весь монтаж. Регулятор громкости усилителя при этом нужно устанавливать в минимальное положение и плавно увеличивать громкость, если помехи, свист и фон на выходе отсутствуют. Будьте внимательны и аккуратны!

В целом для однобитовых ЦАПов характерно очень мягкое, приятное звучание, с обилием тонких деталей. Кажется, что весь свой звуковой потенциал они бросают на помощь солисту, оттесняя других участников музыкального произведения куда-то на задний план. Большие оркестры несколько «уменьшаются» по составу музыкантов, страдают мощь и масштабность их звучания. Мультибитовые ЦАПы уделяют одинаковое внимание всем участникам музыкального действия, не отдаляя и не выделяя никого из них. Динамический диапазон шире, звучание более ровное, но в то же время несколько более отстраненное.

Например, при воспроизведении через мультибитовый ЦАП хорошо известной песни «I Put A Spell on You» в исполнении Creedence Clearwater Revival великолепно передается ее энергетика, мощный поток эмоций просто завораживает, становится понятным замысел ее создателей, мы остро чувствуем, что они хотели нам сказать. Мелкие детали несколько смазаны, но на фоне описанных выше доминирующих характеристик такой подачи звука это не кажется серьезным недостатком. При воспроизведении этой же песни через однобитовый ЦАП картина несколько иная: звучание не столь масштабно, сцена несколько отодвинута назад, зато отлично слышны подробности звукоизвлечения, мелкие штрихи. Хорошо передается момент, когда музыкант приближает гитару к комбику, добиваясь легкого самовозбуждения усилителя. Зато при прослушивании Элвиса Пресли великолепно раскрывается все богатство его голоса. Хорошо заметно, как он менялся с возрастом, эмоциональное воздействие на слушателя также сильно, а несколько отодвинутый на задний план аккомпанемент органично вписывается в общую картину.

Так что выбор типа ЦАПа остается за вами, у обоих вариантов есть как сильные, так и слабые стороны, истина, разумеется, лежит где-то посередине. Несмотря на простоту, звуковой потенциал описанных схем достаточно высок, и при творческом выполнении приведенных рекомендаций конечные результаты вас разочаровать не должны. Желаем успеха!

На вопросы разработчик схемы

Главное в нашем деле — взять верный старт! Я не обязан заботиться о выстраивании линейки продуктов от дешёвого ширпотреба до самого что ни на есть high-end»а. Поэтому могу позволить себе сразу выбрать понравившийся чип цифро-аналогового преобразователя и строить дизайн вокруг него. Итак, за основу был взят «мистический ЦАП» как его называют в Сети. Я не буду делать из маленькой микросхемы большого секрета, но давайте всё же для начала сохраним интригу.

Построить хороший ЦАП
для себя любимого я собирался ещё с прошлого столетия, но как-то всё руки не доходили и более приоритетные задачи брали верх. И вот тут-то мне на радость появился заказчик, с одной стороны способный оценить хороший звук, с другой же стороны — согласный мириться с некоторым уровнем «самодельщины» в законченном устройстве. Естественно я приложу все усилия, чтобы мои клиенты остались довольны своим выбором. Что теряют мои «pre-production» изделия по сравнению с серийными аппаратами раскрученных брендов — так это:

1. часть монтажа выполнена паутинкой на «слепышах», а не на печати, что положительно отражается на качестве звука, но, увы, не будет доступно в серийных образцах;
2. я не экономлю на мелочах типа сетевого фильтра или шунтирующих ёмкостей, в чём, кстати, не раз доводилось уличать всеми признанные авторитеты;
3. «брэнд» мой ещё не слишком широко известен в узких кругах 🙂

На старт, внимание…

С чего начать? Правильно, лучше всего с готового устройства, пусть даже и простенького, но содержащего ключевые компоненты. В Китае за US$ 50
был приобретён неплохой в общем-то набор для самостоятельной сборки ЦАП. Как я уже , китайский экономический гений не отличается особыми техническими талантами, так что всё в том наборе было по-минимуму, в точности по datasheet»ам. Разве что питание создатели набора выстроили, как им казалось, прямо-таки очень качественное: навтыкали «КРЕНок» гирляндами. Зато к наборам прилагались весьма сообразные R-core трансформаторы.

На данном этапе не стояла задача как-то особо управлять цифровым приёмником или ЦАП»ом, поэтому жёстко зашитая минималистская цепочка S/PDIF->I2S->DAC меня вполне устроила.

Сознательно не стремился найти ЦАП с USB входом. Причина простая: компьютер фонит очень сильно и пускать весь этот мусор в аудио-аппарат нету никакого желания. Конечно, есть методы, но мне до сих пор так и не попалось ни одного ЦАП с грамотной развязкой USB входа (аппараты за 1К зелёных и выше, а так же изделия российских аудио-«левшей» не в счёт).

Считаю необходимым отметить, что несмотря на все мои придирки к схемотехнике и т.п., качество исполнения печатной платы просто отличное!

Берём контроль над ситуацией в свои руки

В документации на ЦАП в одном месте написано, что ножку аналогового питания надо зашунтировать электролитом в 10мкФ и керамикой 0.1мкФ. На схеме нога 18 именно так и зашунтирована.

Чуть дальше в том же документе сказано, что вход на ножке 17 желательно зашунтировать электролитом в 10мкФ и керамикой 0.1мкФ. Разработчик поступил в полном соответствии, исполнительный товарищ, просто молодец!

Ещё в одном месте документации сказано, что 17 ногу можно
завести прямиком на аналоговое питание. Что и видим на схеме 🙂

Что самое забавное, не только в схеме, но и на печатной плате всё так и разведено: с двумя электролитами и двумя конденсаторами по 0.1мкФ, с коротышом прямо между 17 и 18 ногами чипа (дорожка к конденсаторам от 17 ноги уходит под корпус микросхемы):

Всё пришло именно таким вот грязненьким с завода. Как я это отмывал — отдельная история 🙂

Для особо любопытных: шаг ножек корпуса микросхемы — 0.65мм.

У друга моего Вадича-Борисыча попалась мне как-то ВКонтакте шикарная картинка: «сопротивление бесполезно
«. Вот, навеяло, оно тут так же бесполезно, как дублированные шунтирующие конденсаторы на схемке выше, перерисовал «схему» специально для Вас:

Мне же необходимо было управлять тем, что происходит на 17-й ножке. Пришлось резать по живому. Хорошо ещё не под чипом завели перемычку — перспектива отпаивать одну ножку SSOP корпуса как-то не радует.

Посредственность — за борт

Какой цифро-аналоговый преобразователь обходится без операционных усилителей?

Правильно, только качественный ЦАП
. Так что скромный фильтр на NE5532 я просто не стал напаивать. Может и стоило, чтобы было что послушать для сравнения и удостовериться, насколько неубедительно играют глубокие петлевые ООС… Но у меня уже есть CD-проигрыватель от маститого производителя, который очень старательно отыгрывает весьма посредственный звук ОУ, хоть и спрятанных за звучным названием HDAM и упаяных в экранчики. Да и других подобных «образцов» достаточно.

Учиться, учиться, и… думать!

Пожалуй на всех без исключения ЦАП от производителей из «поднебесной» наблюдаю одни и те же паровозы из «КРЕНок» (фото справа не моё, выловлено в Сети). Включая веером последовательные стабилизаторы напряжения разработчики, очевидно, пытаются добиться лучшей развязки по питанию и уменьшения проникновения помех из цифровой части в аналоговую. К сожалению, в массах отсутствует то, что я называю «токовым мышлением» в схемотехнике. На самом-то деле всё просто и… немножко грустно.

Посмотрите на какую-нибудь LM317 со стороны выхода. Наверняка найдёте 10мкФ электролит и ещё немного мелких емкостей. Теперь давайте прикинем постоянную времени в этой цепи: достаточно заглянуть в datasheet и убедиться, что выходное сопротивление «кренки» весьма невелико, чего и добивались разработчики интегрального стабилизатора. Точно считать, честно признаюсь, сейчас лень, но помехи с частотами скажем от 100КГц и ниже кренка «видит» прямо на своём выходе, сиречь управляющем электроде и, как её и спроектировали — передаёт эти пульсации «наверх по команде», старательно пытаясь удержать напряжение на своём выходе.

Колебания тока попадают на выход более высоковольтного стабилизатора. Следуя той же логике всё ещё достаточно высокочастотные изменения тока практически беспрепятственно гуляют по всей цепочке стабилизаторов. И свистят и шумят на всё окружение.

Единственное рациональное зерно в применении двух линейных стабилизаторов подряд я вижу лишь в том, что маленькие точные стабилизаторы обычно не переносят высоких входных напряжений, а наборы для само-сборки ЦАП»ов часто попадают в руки паяльщиков-такелажников, которые нередко даже не утруждаются заглянуть в доки на применённые компоненты. И наборы те по-прежнему должны работать…

Распространение достаточно высокочастотных помех легко предотвратить добавив в схему… обыкновенных резисторов. Простые RC фильтры по входу
линейных стабилизаторов обеспечат прекрасную развязку ВЧ пульсаций в обе стороны, резко сократив «расстояние» по схеме, докуда доберутся броски тока (включая и «земляной» провод!)

Так что питание претерпело серьёзные изменения на плате. Увы, не обошлось без пары перерезанных дорожек и навесного монтажа.

Иногда маленький резистор много эффективней, нежели большой конденсатор:

Относимся с уважением к наследию предков

Вместо тупого моста ставим супер-быстрые диоды в выпрямитель, что ощутимо снижает «удары» тока в моменты запирания диодов. Этот приём достаточно популярен и вполне осмыслен, так что воспользуемся им и мы:

Кстати, именно непонимание того, как развязать линейные стабилизаторы по ВЧ и приводит дотошных разработчиков к тому, что на каждый блок схемы начинают ставить отдельный трансформатор. Другое весьма популярное, но тоже затратное решение проблемы последовательных стабилизаторов: использование связок источник тока — параллельный стабилизатор. В данном случае с развязкой всё в порядке, только вот мощности рассеивать приходится с немалым запасом.

Не будем требовать слишком много от «кита»

Для описания серии экспериментов с различными стабилизаторами нужна отдельная статья. Здесь лишь отмечу, что к чести разработчиков из Поднебесной, выбранный ими LDO стабилизатор lm1117, возможно, наилучший вариант из серийно выпускаемых и относительно доступных интегральных стабилизаторов. Всякие 78ХУ, LM317 и иже с ними просто отдыхают из-за несообразно большого выходного импеданса (мерял на 100КГц). Увы, в ту же корзину пошли и прецизионные LP2951. Чуть лучше ведёт себя TL431 в схеме шунтирующего стабилизатора, но там своя история: TL431 бывают очень разные, в зависимости от того, кто их делал. 1117 выигрывает с большим опережением. Увы, он же оказывается и самым шумным стабилизатором. Урчит, пищит и с нагрузкой и без.

Пришлось собирать стабилизатор самому, на дискретных компонентах. Всего из двух скромных транзисторов, следуя идеологии HotFET, удалось «выжать» всё то, что в интегральном исполнении требует десятков транзисторов и всё одно не дотягивает. Конечно, для обеспечения работы «сладкой парочки» потребовалось ещё несколько активных компонентов… но это опять уже совсем другая история.

Интересный результат макросъёмки: невооружённым глазом не заметил, что плата не до конца отмылась от флюса .

Полимеры правят балом

Последней доработкой, направленной на достижение наиболее верной передачи звука, стало «выглаживание» питания.

В критических местах были заменены обычные (пусть и неплохие ChemiCon) алюминиевые электролиты из набора — на твердотельные алюминиевые Sanyo OS-CON. Поскольку собирал два одинаковых набора в параллель, была возможность устроить «А/Б» тестирование. Разница на грани слышимости, но она есть! Без сигнала с обычными электролитами, на (очень) большом усилении, в наушниках присутствовало некое «шумовое пространство». Полимерные электролиты переносят нас в абсолют.

Sanyo OS-CON — фиолетовые бочонки без надпила на крышке.

Не хочешь думать головой — работай руками

Практически на всех платах и наборах ЦАП с применением цифрового приёмника CS8416 китайцы ставят тумблер, чтобы пользователь мог выбрать между оптическим и медным входом S/PDIF (фото справа — типичный пример, выловленный в Сети). Так вот: не нужен там переключатель, микросхема приёмника вполне может слушать два входа безо всякой помощи извне, будь то грубый тумблер или мудрый микроконтроллер.

Делюсь с Вами трюком, подсмотренным на демо-плате от самих Cristal Semiconductor. Достаточно подключить к примеру медный S/PDIF к RXN, а выход оптического TOSLINK приёмника — к RXP0.

Надеюсь, не надо объяснять, как такое работает? 😉

Даже в референтном дизайне фирмачи напахали, забыли-таки шунтирующий конденсатор в питании TORX 🙁

Экономия или безграмотность?

Очень полезно бывает почитать документацию производителей, особенно тех, что делают те самые микросхемки, на которые потом молются аудиофилы. Раскрываю самый секретный секрет: reference design board, evaluation board и тому подобные «пробнички» от производителей обычно содержат в себе примеры грамотного
применения тех самых микросхем. Причём покупать все эти платы совсем не обязательно, да и ценники на такие «образцы» бывают самые разные: и 50, и 400, и за тысячу зелёных могут перевалить. Но, дорогие мои разработчики, документация на все эти платы выложена в открытом доступе! Ладно, хорош поучать.

Итак, чего недочитали китайцы, или на чём они сэкономили: скромные шунтирующие керамические конденсаторчики в 1000пФ в параллель к 10мкФ и 0.1мкФ. Казалось бы — зачем, ведь такими емкостями мы шунтируем частоты от десятков мегагерц и выше. Аудио-диапазон принято считать до 20кГц, ну до сотни кГц. Но цифровую-то часть в цифро-аналоговом преобразователе никто не отменял. Так вот именно помехи на десятках мегагерц беспрепятственно гуляют по недорогим самостройным ЦАП»ам, заставляя дрожать в страхе все PLL и создавая тем самым идеальные условия для возникновения наводящего ужас ДЖИТТЕРА.

Ещё один популярный способ сэкономить на спичках

Подавляющее большинство производителей как источников цифрового аудио-сигнала, так и цифро-аналоговых преобразователей экономят 30…50 центов на каждом устройстве. Расплачиваемся за это мы, пользователи. Подробности читать .

Какой high-end без ламп?

Веселят меня полчища tube-DAC и tube-headphone-amplifier»s в ценовом диапазоне от полутора сотен до сотен долларов, наводнившие рынок в последнее время. Видать нравится народу, как шипит и искажает лампочка при 15…24 вольт анодного. Впрочем, разбор всех болячек подобных ЦАП»ов и псевдо-ламповых усилителей для наушников — тема для отдельной статьи, да не одной.

(фото справа для примера, у меня такого лампоцапа нет)

Богатая тема. Я тут лишь по верхам пробежался, аналоговую часть вообще не затронул. А уж как интересно бывает развести правильно «землю» или организовать простое и при том удобное управление аппаратом. И чего стоят одни аттенюаторы — их ведь можно выбирать разного сопротивления, строить по разным топологиям, включать в разных частях тракта. Согласование источников с нагрузкой — очень, очень интересный, знаете ли, вопрос!… Но на сегодня пора мне уже закругляться.

BOM, или Bill of Materials

Конечно, пятьюдесятью долларами дело не ограничивается. Керамические конденсаторы из набора были заменены плёнкой. Диоды Шоттки, качественные электролиты, да много ещё чего пришлось добавить, не говоря уже о корпусе. Ну и, конечно, мой усилитель HotFET: всего 2 (два) каскада усиления от выхода ЦАП до наушников или выхода на усилитель. Ни много ни мало, а только в самом усилителе 32 транзистора насчитал в стерео варианте. Да транзисторы все — JFET»ы да depletion MOSFET»ы. Никак в полтинник зелёных не укладываюсь
даже по комплектующим 🙂 Причём заметьте, это безо всякой аудиофильской эзотерики. Ну да на этот счёт у меня тоже есть своё мнение. Ведь есть же люди, считающие, что поставив «правильные» компоненты — любую схему можно заставить звучать. Если Вы, дорогой читатель, из их рядов — научите, я прислушаюсь, поспорю, отслушаю и расскажу всем о своих опытах прямо на этом сайте.

Так где же обещанная халява???

Друзья, эта статья — просто размышления, заметки на полях, была написана по горячим следам переделки китайскоЦАПа. Сам я больше в такую авантюру ни за что не ввяжусь: хоть и получилось неплохо, но обошлось слишком дорого по времени и по затраченным усилиям. И никому не советую. Когда разбирался с тем набором — яд просто сочился, что и отразилось в статье 🙂 Прошу прощения за слегка надменный стиль изложения, и ежели не оправдал ваши ожидания и не предложил раздачу почти бесплатных хайендных цапов населению 😉

Если же Вам было интересно — дайте знать, пожалуйста. Материала в закромах ещё много, а вот силы, мотивацию публиковать да оформлять всё это дают в основном отзывы, комментарии моих читателей.

В последние десятилетия цифровая аудиотехника
развивается стремительными темпами. Помимо появления широкого спектра цифровых усилителей, также появляются всё новые форматы цифрового аудио. Любителей качественного звука это с одной стороны радует повышением качества звучания, с другой стороны огорчает, так как из-за введения новых форматов приходится постоянно обновлять свою аудиосистему.

Спасти положение может наличие в системе отдельного цифро-аналогового преобразователя
(ЦАП). Для перехода на новый формат придётся обновить только его, а порой достаточно будет обновления лишь одного его блока, например приёмника S/PDIF. Кроме того, автономный ЦАП имеет ещё одно преимущество — является универсальным блоком и позволяет подключать к вашей аудиосистеме различные цифровые источники CD / DVD-плеера, компьютер или сетевой проигрыватель.

В данной статье приводится описание схемы и конструкции ЦАП, способного работать с частотами дискретизации 32-96 кГц. Автор намеренно не реализовал поддержку стандарта 192 кГц, так как считает его малораспространённым. Основной упор в данном аппарате сделан на бескомпромиссное качество. Использованная элементная база не очень новая, но доступная. Наверняка, у многих радиолюбителей «в закромах» найдётся большинство комплектующих, что позволит без проблем повторить данную конструкцию или доработать имеющийся ЦАП до более высокого уровня.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦАП

Функции и возможности:

• коаксиальный и оптический входы,
• работает с частотой дискретизации 32-96 кГц,
• 2-разрядный индикатор частоты дискретизации,
• 8-кратная передискретизация,
• 24-битный цифровой фильтр,
• 24-битные цифро-аналоговые преобразователи,
• цифровой деэмфазис (коррекция предискажений),
• переключаемые аналоговые фильтры третьего порядка (Бесселя и Баттерворта),
• раздельное питание цифровых и аналоговых цепей.

Технические параметры:

Измерения проводились при следующих положениях переключателей (см. далее):

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА

Конструкция ЦАП выполнена в виде 4-х блоков, каждый из которых собран на отдельной печатной плате:

• блок питания ± 12 В и +5 В,
• цифровой приёмник и драйвер дисплея,
• 2-х разрядный дисплей,
• цифровой фильтр, непосредственно цифро-аналоговый преобразователь и выходные аналоговые фильтры.

Блок-схема показана на рисунке:

увеличение по клику

Источник питания состоит из стабилизатора напряжения +5 В для цифровых схем (приемник и цифровой фильтр) и стабилизатора напряжения ±12 В для питания аналоговых цепей и реле. Кроме того из этих напряжений с помощью дополнительных стабилизаторов получаются напряжения ±5 В для питания микросхемы ЦАП.

На плате приёмника цифровых аудио данных размещён также драйвер дисплея, который позволяет контролировать частоту тактового сигнала. Сам дисплей состоит из двух 7-сегментных светодиодных модулей для индикации частоты дискретизации: 32 кГц, 44 кГц (в реальности 44,1 кГц), 48 кГц, 88 кГц (в реальности 88,2 кГц), или 96 кГц.

Для аппаратной конфигурации приёмника используется 4-х контактный DIP-переключатель. Образцовый тактовый сигнал формирует высокоточный кварцевый генератор с частотой 6,144МГц для определения частоты входного сигнала и системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ).

На выходе приёмника данные о частоте дискретизации и биты состояния присутствуют в смешанном виде. Для их разделения используется микросхема IC5. Выходные данные записываются в регистры микросхемы и в нормальном режиме выходные сигналы статические. Такая индикация (против динамической) требует гораздо меньшего тока и, как следствие, создает меньше помех.

Для соединения платы цифрового приёмника с платой дисплея используется 10-ти жильный плоский кабель. Соединение платы приёмника с платой ЦАП и выходных фильтров осуществляется с помощью 16-ти жильного плоского кабеля. Этим же кабелем с платы приёмника передаётся напряжение +5В для питания цифрового фильтра, а также сигнал переключения на выходной фильтр с удвоенной частотой среда, если на входе обнаружен сигнал с частотами 88,2 кГц или 96 кГц.

Сигнал «MUTE» (приглушение) формируется при отсутствии сигнала на входе приёмника или когда система ФАПЧ не может выполнить захват частоты. Он снимается с вывода 5 (ERF) микросхемы IC1 и используется для управления выходным реле (отключает выход ЦАП).

Сигнал сброса приемника и цифрового фильтра формирует цепь R6-C13 и инвертируется микросхемой IC5. Сигнал наличия деэмпфазиса с цифрового приёмника передаётся цифровому фильтру, который и обеспечивает коррекцию искажений. Двенадцать DIP-переключателей позволяют задать различные параметры фильтра: форматы входных и выходных данных, количество битов, характеристику фильтра и другие.

Цифровой фильтр управляет двумя микросхемами ЦАП: одна для левого и вторая для правого каналов. Выходной сигнал каждого из ЦАП является токовым. Такой выбор был сделан не случайно. Токовый выход позволяет получить хорошую линейность, низкий уровень шума, малое напряжение смещения и высокую скорость нарастания. Да, обычно ЦАП с токовым выходом стоят дороже, но и качество звучания (как правило) обеспечивают на более высоком уровне.

Аналоговый фильтр на выходе необходим для удаления из выходного сигнала остатков продуктов передискретизации и высокочастотного шума. Для расширения диапазона частот дискретизации в схеме использованы два выходных фильтра с разными частотами среза. Переключение фильтров осуществляется с помощью двух реле. Так как сопротивление фильтров достаточно велико, чтобы не ухудшать разделение каналов потребовалось использовать отдельное реле для каждого канала.

Выходное сопротивление фильтра составляет всего 100Ом, поэтому для реализации функции «MUTE» (приглушение) можно обойтись одним реле без ухудшения характеристик устройства. Эта функция позволяет избавиться от щелчков и шумов на выходе устройства во время переходных процессов при включении или ошибках чтения входных данных.

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА (ЦИФРОВОЙ ПРИЁМНИК)

Принципиальная схема блока цифрового приёмника и драйвера дисплея представлена на рисунке:

увеличение по клику

Главной задачей цифрового приёмника IC1 является декодирование потока данных в формате S/PDIF в последовательный формат данных, который может быть передан микросхемам ЦАП. Микросхема приёмника расположена на отдельной печатной плате таким образом, чтобы коаксиальный и оптический входные разъемы могли быть размещены в наиболее удобном месте на корпусе устройства.

Входной импеданс, который имеет традиционное для коаксиального входа значение в 75Ом, определяется номиналом резистором R1. Оптический вход реализован на широко распространённой микросхеме IC2. Сигнал с её выхода подается на вход IC1 через делитель R1-R2, значения резисторов которого выбираются таким образом, что сигнал на R1 был немного больше (0,6 В), чем стандартное значение для коаксиального входа (0,5 В).

При использовании оптического входа необходимо установить перемычку JP1. Коаксиальный вход при этом использоваться не может!

Резисторы R7-R10 необходимы для устранения высокочастотного «звона», вызванного ёмкостной нагрузкой образованной соединительным шлейфом и входной ёмкостью цифрового фильтра.

Режим работы цифрового приёмника задаётся уровнями на входах М0-М3. Подробнее о режимах работы можно прочитать в справочном руководстве на микросхему CS8414. Рекомендуемым режимом является I2S, так как при этом режиме число битов в принципе не фиксируется: это могут быть 16-битные данные или 24-битные. Поэтому необходимо установить DIP-переключатели S1 в положение S1-4 ON (M1 = 1), а остальные ВЫКЛ (М0 = М2 = М3 = 0).

Возможность выбора различных режимов работы цифрового приёмника была заложена с учетом возможного будущего расширения функционала или обновления конструкции. Так же это позволяет использовать плату приёмника для совместной работы с другими типами ЦАП.

Для снижения уровня шумов и помех микросхема кварцевого генератора IC3 расположена максимально близко к соответствующему входу (FCK) микросхемы IC1, а шина питания снабжена фильтром на элементах L3, C10, C11. В шинах питания других микросхем также установлены отдельные фильтры.

С выходов демультиплексора IC5 через разъём К2 сигналы (а также напряжение питания +5В и общий провод) поступают на блок индикации, который соединяется с платой приёмника 10-жильным кабелем. Для упрощения схемы и уменьшения цепей коммутации используется двухразрядный семисегментный индикатор, поэтому десятичная точка и дробные части для некоторых значений частоты дискретизации входного сигнала опускаются. При возникновении ошибки чтения входных данных (сигнал ERF — активный) на дисплее будут высвечиваться два тире. Благодаря размещению блока индикации на отдельной печатной плате его удобно монтировать в любом подходящем месте позади передней панели устройства.

Информация о тактовой частоте входного сигнала используется не только для индикации, но и для управления частотой среза выходных аналоговых фильтров ЦАП.

Сигнал о наличии в записи предискажений с выхода приёмника подаётся на цифровой фильтр. Индикация этого режима не предусмотрена, так как компакт-диски с такими записями встречаются довольно редко. Но раз уж они бывают, то данный ЦАП имеет возможность обработать любые предискажения, а обработка их в цифровом фильтре позволяет избавиться от необходимости коммутации дополнительных RC-цепей в аналоговом фильтре.

Продолжение следует…

Статья подготовлена по материалам журнала «Электор»,
вольный перевод Главного редактора «РадиоГазеты»
.

Простейшим цифроаналоговым преобразователем (ЦАП) является одноразрядный преобразователь. В качестве такого ЦАП может
служить простой усилитель-ограничитель, в качестве которого можно применить . Особенно хорошо подойдет выполненный по КМОП технологии, так как в данной технологии выходные токи
единицы и нуля равны. такого цифро-аналогового
преобразователя приведена на рисунке 1.

Рисунок 1. Принципиальная схема одноразрядного цифро-аналогового преобразователя (ЦАП)

Одноразрядный ЦАП преобразует в аналоговую форму знак числа. Для цифро-аналогового преобразования на очень высокой частоте
дискретизации, во много раз превышающей частоту Котельникова, такого преобразователя вполне достаточно, однако, в большинстве
случаев для качественного цифро-аналогового преобразования требуется большее количество разрядов. Известно, что двоичное число
описывается следующей формулой:

(1)

Для преобразования цифрового двоичного кода в напряжение можно воспользоваться данной формулой непосредственно, т. е.
применить аналоговый сумматор. Токи будем задавать при помощи резисторов. Если резисторы будут отличаться друг от друга в два
раза, то и токи тоже будут подчиняться двоичному закону, как показано в формуле (1). Если на выходе регистра будет присутствовать
логическая единица, то она будет преобразована в ток, соответствующий двоичному разряду при помощи резистора. В этом случае
напряжений будет работать в качестве цифроаналогового
преобразователя. Схема ЦАП, работающего по описанному принципу, приведена на рисунке 2.

Рисунок 2. Принципиальная схема четырехразрядного цифро-аналогового преобразователя с суммированием весовых токов

На схеме, приведенной на рисунке 2, потенциал второго вывода равен нулю.
Это обеспечивается параллельной отрицательной обратной связью, которая уменьшает входное сопротивление операционного усилителя.
Коэффициент передачи выбирается при помощи резистора, включенного с выхода на вход операционного усилителя. Если требуется
единичный коэффициент передачи, то это сопротивление должно быть равно параллельному сопротивлению всех резисторов, подключенных
к выходам параллельного регистра. В описанном устройстве ток младшего разряда будет в восемь раз меньше тока старшего разряда.
Для уменьшения влияния входных токов реального операционного усилителя между его неинвертирующим входом и общим проводом
включается резистор с сопротивлением равным параллельному включению всех остальных резисторов.

Учитывая, что на выходе всех разрядов регистра присутствует или нулевое напряжение или равное напряжению питания, на выходе
операционного усилителя напряжение будет действовать в диапазоне от нуля до минус напряжения питания. Это не всегда удобно.
Если нужно, чтобы устройство работало от одного источника питания, то ее нужно немного изменить. Для этого на неинвертирующий
вход операционного усилителя подадим напряжение, равное половине питания. Его можно получить от резистивного делителя напряжения.
Ток нуля и ток единицы выходного каскада регистра в новой схеме должны совпадать. Тогда на выходе операционного усилителя
напряжение будет меняться в диапазоне от нуля до напряжения питания. Схема цифро-аналогового преобразователя с однополярным
питанием приведена на рисунке 3.

Рисунок 3. Цифро-аналоговый преобразователь с однополярным питанием

В схеме, приведенной на рисунке 3, стабильность выходного тока и напряжения обеспечивается стабильностью напряжения
питания параллельного регистра. Однако обычно напряжение питания цифровых микросхем сильно зашумлено. Этот шум будет
присутствовать и в выходном сигнале. В многоразрядном цифро-аналоговом преобразователе это нежелательно, поэтому его
выходные ключи запитываются от высокостабильного малошумящего . В настоящее время подобные микросхемы выпускаются рядом фирм. В качестве примера можно
назвать ADR4520 фирмы Analog Devices или MAX6220_25 фирмы Maxim Integrated.

При изготовлении многоразрядных цифро-аналоговых преобразователей необходимо изготавливать резисторы с высокой точностью.
Раньше это достигалось лазерной подгонкой резисторов. В настоящее время в качестве источников тока обычно используются не
резисторы, а генераторы тока на полевых транзисторах. Применение полевых транзисторов позволяет значительно сократить размеры
кристалла ЦАП. При этом для увеличения тока транзисторы соединяют параллельно. Это позволяет добиться высокой точности
соответствия токов двоичному закону (i
0 , 2i
0 , 4i
0 , 8i
0
и т.д.). Высокая скорость преобразования достигается при малом сопротивлении нагрузки. Схема преобразователя цифрового кода в
выходной ток, работающего по описанному принципу приведена на рисунке 4.

Рисунок 4. Внутренняя схема ЦАП с суммированием токов

Естественно, электронные ключи, показанные на рисунке 4, тоже представляют собой полевые транзисторы. Однако если
их показать на схеме, то можно запутаться где ключ, а где генератор тока. Так как полевой транзистор может одновременно
работать в качестве генератора тока и электронного ключа, то их часто объединяют, а двоичный закон формируют при помощи
, как это показано на рисунке 5.

Рисунок 5. Внутренняя схема ЦАП с суммированием одинаковых токов

В качестве примера микросхем, где используется решение с суммированием тока, можно назвать ЦАП AD7945. В ней
суммирование токов применяется для формированиястарших разрядов. Для работы с младшими разрядами используется
. Для преобразования выходного тока в напряжение обычно
применяется операционный усилитель, однако его скорость нарастания выходного напряжения оказывает существенное
влияние на быстродействие цифро-аналогового преобразователя в целом. Поэтому схема ЦАП с операционным усилителем
используется только в широкополосных схемах, таких как преобразование звукового или телевизионного сигнала.

Рисунок 6. Цифро-аналоговый преобразователь двоичный код-напряжение

Литература:

Вместе со статьей «Цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) с суммированием токов» читают:

http://сайт/digital/R2R/

http://сайт/digital/sigmaadc.php

ЦАП

– цифро-аналоговые преобразователи –
устройства, предназначенные для
преобразования дискретного (цифрового)
сигнала в непрерывный (аналоговый)
сигнал. Преобразование производится
пропорционально двоичному коду сигнала.

Классификация
ЦАП

По
виду выходного сигнала
:
с токовым выходом и выходом в виде
напряжения;

По
типу цифрового интерфейса
:
с последовательным вводом и с параллельным
вводом входного кода;

По
числу ЦАП на кристалле
:
одноканальные и многоканальные;

По
быстродействию
:
умеренного быстродействия и высокого
быстродействия.

Основные
параметры ЦАП:

1.
N – разрядность.

2.
Максимальный выходной ток.

4.
Величина опорного напряжения.

5.
Разрешающая способность.

6.
Уровни управляющего напряжения (ТТЛ
или КМОП).

7.
Погрешности преобразования (погрешность
смещения нуля на выходе, абсолютная
погрешность преобразования, нелинейность
преобразования, дифференциальная
нелинейность). 8. Время преобразования
– интервал времени с момента предъявления
(подачи) кода до момента появления
выходного сигнала.

9.
Время установления аналогового сигнала

Основными
элементами ЦАП служат:

Резистивные
матрицы (набор делителей с определенным
ТКС, с определенным отклонением 2%, 5% и
менее) могут быть встроены в ИМС;

Ключи
(на биполярных или МОП-транзисторах);

Источник
опорного напряжения.

Основные
схемы построения ЦАП.

21. Ацп. Общие положения. Частота дискретизации. Классификация ацп. Принцип работы ацп параллельного действия.

По
быстродействию АЦП делят на:

1.
АЦП параллельного преобразования
(параллельные АЦП) – быстродействующие
АЦП, имеют сложное аппаратное использование
единицы ГГц.разрешение
N = 8-12 бит, Fg = десятки МГц

2.
АЦП последовательного приближения
(последовательного счета) до
10МГц.разрешение
N = 10-16 бит, Fg = десятки кГц

3.
Интегрирующие АЦП сотни Гц.разрешение
N = 16-24 бит, Fg = десятки

4.
Сигма-дельта АЦП единицы МГц.разрешение
N = 16-24 бит, Fg = сотни Гц

22. Ацп последовательного счета. Принцип действия.

23.
АЦП последовательных приближений.
Принцип действия.




Этот
код с выхода РПП подается на ЦАП, который
выдает соответствующее напряжение
3/4Uвхmах, которое сравнивается с Uвх (на
СС) и результат записывается в тот же
разряд четвертым тактовым импульсом.
Далее процесс продолжается до тех пор,
пока не будут проанализированы все
разряды.

Время
преобразования АЦП последовательного
приближения:

tпр
= 2nTG, где TG – период следования импульсов
генератора; n – разрядность АЦП.

Такие
АЦП уступают по быстродействию АЦП
параллельного типа, однако они более
дешевые и потребляют меньшую мощность.
Пример: 1113ПВ1.

24. Принцип работы ацп интегрирующего типа.

В
основе принципа работы интегрирующего
АЦП лежат два основных принципа:

1.
Преобразование входного напряжения в
частоту или в длительность (время)
импульсов

Uвх
→ f (ПНЧ – преобразователь напряжение-частота)

2.
Преобразование частоты или длительности
(времени) в цифровой код

f
→ N; T→ N.

Основную
погрешность вносят ПНЧ.

АЦП
данного типа осуществляют преобразование
в два этапа.

На
первом этапе входной аналоговый сигнал
интегрируетися и это проинтегрированное
значение преобразуется в импульсную
последовательность. Частота следования
импульсов в этой последовательности
или их длительность бывает промодулирована
проинтегрированным значением входного
сигнала.

На
втором этапе эта последовательность
импульсов преобразуется в цифровой код
— измеряется ее частота или длительность
импульсов.

Звуковая карта – важная часть персонального компьютера. Без этого устройства нельзя слушать музыку в хорошем качестве и просматривать кинофильмы с несколькими звуковыми дорожками. Любителям компьютерных игр, аудио контроллер обеспечивает полное погружение в виртуальный мир. Аудио карта необходима для подключения микрофонов и музыкальных инструментов. В продаже имеется много контроллеров разного уровня, тем не менее, многие опытные пользователи предпочитают изготовить звуковую карту своими руками.

Содержание

1. USB звуковая карта своими руками
2. Внешняя звуковая карта USB своими руками
3. Многоканальная звуковая карта своими руками
4. Из чего можно сделать звуковую карту

USB звуковая карта своими руками

Аудио устройства, подключаемые через порт USB, имеют различную конструкцию. Самые простые контроллеры вставляются непосредственно в разъём. Более сложные и многофункциональные устройства подключаются к порту с помощью кабеля. Причин для изготовления аудио системы может быть несколько. Это высокая стоимость промышленных образцов или плохое качество звука, получаемое от интегрированного в материнскую плату, чипсета. Чаще всего стараются изготовить своими руками звуковую карту юсб, чтобы использовать её для ноутбука. В этих устройствах, особенно в старых моделях, используются интегрированные микросхемы низкого уровня, которые работают на встроенный динамик и не могут обеспечить качественного звучания.

Как сделать звуковую карту своими руками

Для изготовления самодельного USB устройства используются микросхемы РСМ27-РСМ29. Это цифро-аналоговые преобразователи, которые обеспечивают выход на наушники или малогабаритные колонки, высококачественного звукового сопровождения. РСМ2705 представляет собой стереофонический ЦАП с интерфейсом USB. Предназначен для обработки стереофонического сигнала. Контроллер не требует прошивки, но имеется возможность изменения ID производителя или устройства. В цифро-аналоговом преобразователе реализована синхронизация аудио сигнала из синхроимпульсов предаваемой информации по интерфейсу USB. Встроенная фазовая автоподстройка частоты позволяет получить очень малую величину девиации по частоте и фазе. Основные характеристики микросхемы:

• 16-битный ЦАП
• Частота преобразования – 32, 44,1 и 48 кГц
• Выход S/PDIF
• Тактовый генератор 12 МГц

Внешняя звуковая карта USB своими руками

ЮСБ звуковую карту своими руками можно реализовать на микросхеме РСМ2705. Конструкция имеет минимальное количество дискретных элементов. В схеме не используется цифровой выход, но его всегда можно задействовать. Он находится на 5 пине микросхемы. При увеличении конденсаторов С14 и С15 улучшается передача низких частот. +5 В с USB преобразуется в напряжение 3,3 В с помощью отдельного стабилизатора и подаётся через дроссель и конденсаторы фильтра.

Как сделать внешнюю звуковую карту своими руками

Более сложная и качественная звуковая карта для ПК изготовленная своими руками реализуется на цифро-аналоговом преобразователе РСМ2902-Е. Для обеспечения качественной работы устройства нужно не использовать питание от USB, а подавать напряжение на VCCCI от внешнего стабилизатора с напряжением 3,3 В. Чтобы снизить искажения, в устройстве использован диод VD1,который повышает напряжение до 3,5 В. Помехи от компьютера снижаются разделением «земли» на цифровую и аналоговую. Для управления громкостью и снижения уровня используются кнопки управления. Для питания аналоговой и цифровой части схемы лучше использовать отдельные стабилизаторы. Светодиод LED2 показывает состояние микросхемы. Когда контроллер работает в нормальном режиме, он не светится. Индикатор LED1 загорается при подключении аудио платы к порту. На качество входного сигнала заметно влияют конденсаторы С3 и С4, поэтому они должны быть плёночными. Выходные аналоговые сигналы снимаются с пассивного LC фильтра. Он обеспечивает частоту среза 28 кГц и очищает сигнал от шумов цифрового квантования.

Внешняя звуковая карта своими руками

Для того чтобы сделать USB звуковую карту удобной для использования придётся разработать и изготовить печатную плату. Входные цепи выполняются экранированным проводом, оплётка которого заземляется. Для разделения «земли» используется безвитковый дроссель FВ1.

Многоканальная звуковая карта своими руками

Обеспечить питанием многоканальную звуковую карту изготовленную своими руками, лучше всего с помощью внешних источников. Для этого используются малогабаритные сетевые адаптеры для внешних устройств. Они могут быть любого типа, но должны выдавать 9 В постоянного напряжения. В схеме применяются два адаптера, которые подключаются к стабилизаторам на микросхемах LM317. Они включаются по классической схеме.

Подстроечные резисторы R2 и R4 служат для точной установки напряжения +5 В на выходах стабилизаторов. Конденсаторы С1 и С8 имеют ёмкость 10 мкф Х 25 В. С4,С11 – 100 nf. Остальные конденсаторы – 1000,0 Х 25 В. Система питания собирается на отдельной печатной плате.

Из чего можно сделать звуковую карту

Как сделать звуковую карту внешней. После завершения монтажных работ нужно проверить работоспособность аудио платы. Сначала проверяется напряжение питания на ЦАП. Далее устройство подключается к компьютеру. В ОС Windows имеются все драйверы, которые будут установлены после подключения карты к порту USB. Звуковой контроллер PCM2902 определяется, как USB Audio codec. Далее в Диспетчере устройств, в строке «Звуковые, видео и игровые устройства» находим USB Audio codec. Осталось выполнить несколько простых настроек.

В Панели управления открывается пункт «Звук» и там, на вкладке «Воспроизведение», USB Audio codec устанавливается устройством по умолчанию. Далее в меню «Свойства», на вкладке «Дополнительно» выставляется формат: 16 бит 48000 Гц (Диск DVD). Далее в пункте «Звук» нужно открыть вкладку запись и выбрать микрофон USB Audio codec по умолчанию. Затем нужно открыть «Свойства» и вкладку «Прослушать». Там должны быть установлены указанные параметры.

Поле этого, во вкладке «Дополнительно» устанавливается следующий формат: 2 канал, 16 бит, 48000 Гц (Диск DVD). На этом настройка цифро-аналогового адаптера, сделанного своими руками, заканчивается. К аналоговому выходу подключаются наушники или вход НЧ усилителя. Используя технические принципы, аудио плату USB можно сделать на базе любого цифро-аналогового преобразователя.