Przetwornik audio. Wysokiej jakości przetwornik DAC z kultowym układem Analog Devices PROJEKTY

Transkrypt

1 Przetwornik audio DAC z AD9 Wysokiej jakości przetwornik DAC z kultowym układem Analog Devices Przetwornik audio DAC opisywany w artykule składa się z dwóch bloków: cyfrowego z odbiornikiem S/PDIF typu WM0 i układem scalonym przetwornika AD9 oraz bloku analogowego z konwerterem prąd na napięcie i filtrem dolnoprzepustowym opartym o wzmacniacze operacyjne AD9. Całość uzupełniają niskoszumne zasilacze, odrębne dla każdego bloku funkcjonalnego, zasilane z dwóch oddzielnych transformatorów dla części analogowej i cyfrowej przetwornika. Rekomendacje: przetwornik ucieszy ucho niejednego audiofila. Schemat przetwornika AD9 pokazano na rysunku. Układ AD9 jest przystosowany do przetwarzania sygnałów w standardach PCM i DSD. W przedstawionym układzie jest wykorzystywany jest tylko I S/PCM, jednak dla osób pragnących eksperymentować np. z konwerterami USB/PCM (DSD over PCM), sygnały sterujące AD9 oraz wejście I S zostały wyprowadzone na złącza zewnętrzne. Schemat ideowy odbiornika S/PDIF zamieszczono na rysunku. Cyfrowy sygnał wejściowy z gniazda S/PDIF jest doprowadzony do odbiornika U (WM0) pracującego w trybie konfiguracji sprzętowej master I S z rozdzielczością bitów. Diody świecące LD i LD sygnalizują zasilanie i poprawny odbiór S/PDIF. Złącze LED umożliwia dołączenie diod LED zamontowanych np. na panelu frontowym obudowy. Układ U pracuje z kwarcem MHz, dławiki i kondensatory filtrują napięcie zasilające poszczególne bloki funkcjonalne odbiornika. Wyjściowe sygnały interfejsu S/PDIF (LRCKO, BCLKO, dodatkowe materiały na ftp: ftp://ep.com.pl user: 0, pass: wwppm W ofercie AVT* AVT- A, UK Podstawowe informacje: Kultowy przetwornik AD9 firmy Analog Devices. Zbudowany z dwóch płytek: analogowej i cyfrowej. Przetwarzanie sygnału w standardzie PCM i DSD. Akceptowane są sygnały o rozdzielczości,, 0 i bitów. Częstotliwość próbkowania sygnału wejściowego: khz,, khz, khz,, khz, 9 khz, 9 khz. Wejście I S. Dynamika sygnału wyjściowego przetwornika: 0 db przy częstotliwości próbkowania khz. SNR: db, THDN < -0 db. Projekty pokrewne na FTP: (wymienione artykuły są w całości dostępne na FTP) AVT-9 HUB USB USB Audio DAC (EP /0) AVT- Przetwornik A/C audio z układem PCM0 (EP /0) AVT-9 USB Audio DAC karta muzyczna z interfejsem USB (EP /0) AVT- STK_ADAU MegaDSP (EP /0) AVT-0 USB Audio karta muzyczna z interfejsem USB (EP /0) AVT-0 DSP dla każdego ADAU0 (EP -/0) AVT- Przetwornik D/A z układem TDA (EP /0) AVT-9 -bitowy przetwornik A/D wysokiej klasy (EP 9/0) AVT- Wielobitowy przetwornik cyfrowo-analogowy audio z PCM0 (EP -/0) AVT- DAC TDA (EP /0) AVT-99 Karta dźwiękowa z przetwornikiem PCM90 i interfejsem USB (EP /0) AVT- Kompaktowy przetwornik C/A dla Audiofilów (EP /009) AVT-9 SDSP procesor (EP /00) * Uwaga: Zestawy AVT mogą występować w następujących wersjach: AVT xxxx UK to zaprogramowany układ. Tylko i wyłącznie. Bez elementów dodatkowych. AVT xxxx A płytka drukowana PCB (lub płytki drukowane, jeśli w opisie wyraźnie zaznaczono), bez elementów dodatkowych. AVT xxxx A płytka drukowana i zaprogramowany układ (czyli połączenie wersji A i wersji UK) bez elementów dodatkowych. AVT xxxx B płytka drukowana (lub płytki) oraz komplet elementów wymieniony w załączniku pdf AVT xxxx C to nic innego jak zmontowany zestaw B, czyli elementy wlutowane w PCB. Należy mieć na uwadze, że o ile nie zaznaczono wyraźnie w opisie, zestaw ten nie ma obudowy ani elementów dodatkowych, które nie zostały wymienione w załączniku pdf AVT xxxx CD oprogramowanie (nieczęsto spotykana wersja, lecz jeśli występuje, to niezbędne oprogramowanie można ściągnąć, klikając w link umieszczony w opisie kitu) Nie każdy zestaw AVT występuje we wszystkich wersjach! Każda wersja ma załączony ten sam plik pdf! Podczas składania zamówienia upewnij się, którą wersję zamawiasz! (UK, A, A, B lub C). ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA /0

2 Rysunek. Schemat blokowy AD9 (za notą Analog Devices) DATAO) i zegarowy O są doprowadzone do złącza USP. Podczas normalnej eksploatacji to złącze musi mieć założone zwory pomiędzy wyprowadzeniami -, -, -, -. Do złącza może być doprowadzony zewnętrzny sygnał I S np. z konwertera USB/ I S, upsamplera i innych. Sygnały z gniazda USP wymagają zgodności z, V. Na złącze jest wyprowadzone też pomocnicze zasilanie, V/00 ma. Sygnały interfejsu I S ze złącza USP (LRCKI, BCLKI, DATAI, I) są doprowadzone do konwertera poziomów LED LP R k LP LL LD PWR LL L uh R k R9 k LD LCK C0 uf R 0k SCLK IFM/GPO0 SDI/HWM SDO/GPO CSB/GPO ETB PVDD 9 P 0 CLKOUT XOP C pf Rysunek. Schemat odbiornika S/PDIF U WM0 XT MHZ U (ADG0), natomiast sygnał zegarowy I do konwertera z układem U (LVCT). Sygnały I S wraz z sygnałem generowanym przez U (ADMT) są zgodne z V i doprowadzone do przetwornika U (AD9). W modelu AD9 pracuje z konfiguracją sprzętową. Umożliwia to dekodowanie sygnału PCM o częstoliwości próbkowania 9 khz i rozdzielczości bitów. Na złącze CFG są wyprowadzone sygnały interfejsu sterującego umożliwiającego zmianę ustawień oraz wykorzystanie wbudowanej regulacji głośności. Domyślnie należy zewrzeć 0 RX0 9 DVDD D TX0 LRCLK BCLK DIN DOUT XIN C pf C9 F R R C F SPDIF RA RB RC RD L uh RP RA RB RC RD R O LRCKO BCLKO DATAO Wykaz elementów DAC9 część analogowa Rezystory: (metalizowane, %, DALE RN0) R, R: kv/% (SMD 00) R, R, R, R: kv/% (SMD 00) R0L, R0R, RL, RR: V RL, RR: 00 V RL, RR, RL, RR: V RL, RR, R9L, R9R: V RL, RR: V RL, RR, RL, RR, RL, RR, RL, RR:,0 kv RL, RR: 0 V RL, RR, RL, RR: 00 V/% (SMD 00) Kondensatory: C, C, C, C: mf (SMD 00) C, C, C9R...CR, C9L...CL: : 00 nf (SMD 00) CL...CL, CR...CR: 00 pf (SMD 00, NP0) CL, CR, CL, CR:, nf/% (foliowy) CL, CR, CL, CR:, nf/% (foliowy) CL, CR:,9 nf/% (foliowy) CE, CE, CE, CE: 0 mf/ V (elektrolityczny FC) CE, CE: 0 mf/ V (SMD B ) CEL...CEL, CER...CER:, mf/ V (SMD A ) Półprzewodniki: D D: (dioda szybka, SMD) U, U: ADP0 (SO) UL UL, UR UR: AD9 (SO) Inne: A: złącze KK proste, kompletne OUTL, OUTR: złącze RCA CC UICV: złącze IDC0 żeńskie do druku ZL- -0DG DAC9 część cyfrowa Rezystory: (SMD 00, %) R:, kv R:,0 kv R:,9 kv/% (metalizowany, DALE RN0) R, R: 0, kv R, R, R, R9, R, R: kv R0: V R: 00 kv R:, kv R: V R: 0 kv R, R9: kv R:, kv RP, RP: V (CRA0S0, drabinka SMD %) Kondensatory: (SMD 00) C C, C, C, C, C, C, C9: 0 nf C, C9, C0, C, C, C, C0: mf C, C: pf (ceram. NP0) CE, CE: mf/0 V (SMD B ) CE, CE, CE, CE, CE0: 0 mf/0 V (SMD A ) CE, CE, CE9: 000 mf/ V (elektrolit. FC) Półprzewodniki: D D: (dioda szybka, SMD) LD, LD: dioda LED SMD 00 U: AD9 (SSOP) U: ADG0 (SSOP) U, U, U: ADP0 (SO) U: SNLVCT (DBV) U: ADM (SOT-) U: WM0 (SSOP0/00) Inne: CFG CONN SIP Listawa SIP opcja L, L, L: mh (dławik PBY009T-0Y) LED: listwa SIP (opcja) PWR: złącze KK proste, kompletne SPDIF: złącze RCA CC UICV: listwa męska, 0 mm USP: złącze kątowe IDC0 zwory XT: MHz (kwarc SMD) ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA /0

3 Przetwornik audio DAC z AD9 V0D C CE0 0uF O LRCKO BCLKO DATAO USP I LRCKI BCLKI DATAI 9 0 VB DIR B U LVCT VA A V0D C R0 R U ADG0 VCCA VCCY A Y A Y A Y A Y 0 9 C V0D RP RA RA RB RB RC RC RD RD R CE uf C F LRCK BCLK DATA U AD9 DVDD D LRCLK/EFCLK BCLK/EFBCLK CCLK SDATA/EFLDATA!CLATCH EF_RDATA CDATA DSD_SCLK!PD/RST DSS_LDATA MUTE DSD_RDATA ZEROL 9 0 DSD_PHASE ZEROR 0 9 A A IOUTR IOUTL IOUTR- IOUTL- FILTR FILTB IREF AVDD R.9k V0A L uh CCLK CLATCH CDATA MUTE C F CE 0uF CFG R.k C U ADM VCC!MR!ET C R 00k UICV 9 0 R.0k CE uf C F Rysunek. Schemat przetwornika C/A wszystkie sygnały złącza CFG do masy za pomocą zwory SIP. Rezystor konwersji R jest najważniejszym elementem układu i należy zadbać o zastosowanie komponentu o bardzo dobrej stabilności termicznej i odpowiedniej PWR D D D D D9 D0 D D D D D D CE 000uF/VFC CE 000uF/VFC CE9 000uF/VFC C uf C0 uf C uf Rysunek. Schemat zasilacza modułu C/A jakości. W protoypie użyto wyselekcjonowanego rezystora typu RN0 DALE. Podobnie rezystory obwodu polaryzacji R, R powinny być o jak najwyższej jakości. Schemat idowy przetwornika pokazano na rysunku. ADP0 U ADP0 U ADP0 U R 0.k R k R k R 0.k R9 k R k R k R k R k C F C F C F CE 0uF CE 0uF CE 0uF V0A C9 uf V0D C uf C uf Wyjściowy sygnał prądowy z AD9 oraz napięcie polaryzacji są doprowadzone do złącza UICV i stąd do modułu bloku analogowego. Moduł przetwornika C/A jest zasilany z niskoszumnego zasilacza LDO, którego schemat przedstawiony jest na rysunku. Układ dostarcza trzech napięć, U V0A zasilającego część analogową AD9, U V0D zasilającego część cyfrową AD9 i konwertery poziomów U, oraz U dostarczający napięcia dla zasilania odbiornika SPDIF i pozostałych układów cyfrowych. Każdy ADP0 zasilany jest z osobnego uzwojenia transformatora. Współpracujące z ADP0 dzielniki ustalają napięcia wyjściowe stabilizatorów. Możliwe jest zastosowanie układów o ustalonym napięciu wyjściowym V i, V(przy zwartym R i niezamontowanych rezystorach R i R, kondensatorze C i odpowiadających im komponentów w pozostałych zasilaczach). Blok analogowy zawierający konwertery I/U oraz dolnoprzepustowy filtr wyjściowy przedstawia rysunek. Różnicowy, prądowy sygnał analogowy ze złącza UICNV jest doprowadzony do konwerterów U/I z układami UL oraz UL. Po konwersji jest doprowadzony do filtra dolnoprzepustowego z układem UL. Wyjściowy sygnał analogowy jest doprowadzony do złącza OUTL/R. W układzie zastosowano niskoszumne wzmacniacze operacyjne AD9. Podobnie jak w wypadku elementów R R przetwornika C/A wszystkie elementy bloku analogowego muszą być precyzyjne i o jak najwyższej ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA /0

4 jakości (np. DALE RN0), kondensatory powinny być o tolerancji co najwyżej %. Układ analogowy jest zasilany z zasilacza napięcia symetrycznego ± V opartego o układy ADP0 zasilane z osobnych UICV P CL P CR CR 00p CL 00p RL 0R RR 0R RL k0 RR k0 RL k0 RR k0 00R UL AD9 OFS DCN P IN IN N OUT k0 CL RL 00p 00R UL AD9 OFS DCN P IN IN N OUT N RL k0 RL RL RR CL 00p k0 CR RR 00p 00R UR AD9 OFS DCN P IN IN OUT RR k0 RR uzwojeń transformatora sieciowego zgodnie ze schematem z rysunku. Odpowiednie filtrowanie zasilania wzmacniaczy operacyjnych zapewniają kondensatory C9L CR, CEL CER. Napięcia przemiennego CR 00p 00R UR AD9 OFS DCN P IN N IN OUT RL R RL R RR R RR R R0L R CL.n CL.n RL RL R R R CR.n CR.n RR RR R R0R R CL 00R.n UL AD9 OFS DCN IN P N IN OUT CL.n CR 00R.n UR AD9 OFS DCN P IN IN OUT N CR.n dostarczają dwa transformatory toroidalne o mocy 0 VA w wyknaniu audio. Dla sekcji cyfrowej, V/0, A, dla analogowej V/0, A. Należy szczególnie zadbać o jakość zasilania częsci analogowej, R9L R R9R R RL RR RL R RR R CL.9n CR.9n OUTL OUTR Rysunek. Schemat bloku analogowego P xvac 0.A A D D D D CE 0uF/VFC CE 0uF/VFC C uf U ADP0 R k R k R k C F CE 0uF C uf D D D D CE 0uF/VFC CE 0uF/VFC C uf ADP0 U R k R k R k C F CE 0uF C uf N P C9L CEL P C0L CEL P CL CEL P C9R CER P C0R CER P CR CER N N N N N N CL CEL CL CEL CL CEL CR CER CR CER CR CER Rysunek. Schemat zasilacza bloku analogowego ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA /0

5 Rysunek. Schemat montazowy płytki cyfrowej ponieważ przekroczenie odfiltrowanego napięcia wejściowego V spowoduje uszkodzenie stabilizatorów ADP0! Układ zmontowano na dwóch płytkach drukowanych: jednej dla układów cyfrowych (rysunek ), drugiej dla bloku analogowego (rysunek ). Montaż modułów należy rozpocząć od wlutowania elementów zasilaczy dla obu płytek. Po doprowadzeniu napięcia z transformatorów należy sprawdzić napięcia wyjściowe dla każdego stabilizatora i dokonać ewentualnych korekt, gdyż od dokładności stabilizacji napięcia zasilającego zależy praca przetwornika AD9 i części analogowej (napięcia V0A, P). Po ustaleniu napięcia montaż przebiega typowo. Moduły cyfrowy i analogowy połączone są gniazdem i listwą IDC0 o wysokości 0 mm oraz mechanicznie kołkami montażowymi. Należy pamiętać o zwarciu sygnałów gniazda CFG oraz założeniu zwór na złącze USP zgodnie z opisem. Po umieszczeniu w obudowie audio DAC9 jest gotowy do działania. Adam Tatuś, EP Rysunek. Schemat montażowy części analogowej ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA /0