Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Ręcznie robiony DAC do zestawu audio

tytka 18 Dec 2018 20:29 8040 24
Testo
  • Ręcznie robiony DAC do zestawu audio

    Dziś prezentuję tu mój autorski/amatorski projekt, którym jest przetwornik cyfrowo-analogowy do zestawu audio. (W zasadzie jest to wersja druga/poprawiona nieco, przedstawionego tu kiedyś DAC’a; dlatego sporo tu podobieństwa, choć nawet sama mozaika płyty głównej została mocno przeprojektowana.)

    Jest to element zestawu o rozmiarze MIDI.
    Przetwornik posiada:
    - cztery cyfrowe wejścia audio: 1 optyczne, 2 koncentryczne i 1 USB;
    - jedno wyjście liniowe stereo (RCA);
    - wejście zdalnego sterowanie (RC5);
    - dwuprzysiskową klawiaturę lokalną;
    - wskaźnik aktywnego wejścia (cztery LED-y).

    W projekcie można wyróżnić trzy bloki:
    - płyta główna, podstawowy blok, z wykorzystaniem układów: PCM2704, CS8416, TDA1543;
    - moduł sterowania z kontrolerem Attiny24;
    - moduł zasilania.

    Dlaczego taki wybór układów? Nie są one przecież najnowszymi i pewnie najlepszymi rozwiązaniami. Te posiadałem w swych zasobach, oraz sprawdziły się już we wcześniejszych projektach.


    Odbiornik SPDIF, którym jest tu CS8416 jak wiadomo może pracować w dwóch trybach pracy. Ja wybrałem tu prostszą opcję – hardwaremode. Mam więc do dyspozycji wbudowany selektor wejść 1 z 4. Wszystkie te wejścia są wykorzystane w moim projekcie. Pierwsze jako optyczne, dwa kolejne jako wejścia coaxialne, oraz ostatnie użyte do wejścia USB. Tu przydał się jako dodatek układ PCM2704, gdyż sam CS nie obsługuje interfejsu USB. A z kolei układ PCM, jest co prawda kompletnym przetwornikiem D/A z wejściem USB, ale ja na swoje potrzeby wykorzystałem tylko część jego możliwości. Gdyż z jego strony, potrzebowałem tu tylko, aby sygnał z USB przekształcił mi do formatu SPDIF. Wspomnę tu także, że układ PCM jest zasilany z gniazda USB i jest galwanicznie odseparowany od reszty urządzenia. Sygnał SPDIF z jego wyjścia, do CS-a jest przekazywany za pomocą transformatora separującego.
    Wracając do układu CS8416, to jak wiadomo może on obsłużyć różne formaty wyjściowe. Ja zaprojektowałem płytkę tak aby można było wybrać za pomocą miejsca montażu dwóch rezystorów, dwa z nich; I2S – dla przetwornika TDA1543, lub EIAJ – dla przetwornika TDA1543A. Tak więc urządzenie można przystosować do pracy z jednym ze wspomnianych przetworników. W fabrycznych rozwiązaniach przetworników z układem TDA1543, konwersja prądowo-napięciowa, powszechnie realizowane jest jako aktywna na wzmacniaczach operacyjnych; w „prywatnych” rozwiązaniach jest wielu zwolenników konwersji pasywnej na rezystorach. Ja tak, jak poprzednio wykonałem tu, aktywny układ dyskretny, którego autorem jest Rudolf Broertjes (znalazłem to kiedyś na niedziałającej już stronie internetowej). Dodatkowo układ ten wzbogaciłem o prosty filtr dolnoprzepustowy, aby tłumić częstotliwości ponadakustyczne będące pozostałością po konwersji.

    Ręcznie robiony DAC do zestawu audio
    Ręcznie robiony DAC do zestawu audio Ręcznie robiony DAC do zestawu audio Ręcznie robiony DAC do zestawu audio

    Mój DAC (mimo że układ CS pracuje w trybie hardwaremode) jest sterowany przez mikrokontroler. Wybrałem do tego jednego z mniejszych AVR-ów Attiny 24. Steruje on włączeniem/wyłączeniem urządzenia, zmianą wejść i sygnalizacją tego. Sterować urządzeniem można za pomocą skromnej dwu-przyciskowej klawiatury, bądź zdalnie, za pomocą odpowiednich komend kodu RC5, podanych na gniazdo zdalnego sterowania na tylnej ściance urządzenia.

    Ręcznie robiony DAC do zestawu audio
    Ręcznie robiony DAC do zestawu audio Ręcznie robiony DAC do zestawu audio

    Do zasilania całego urządzenia wykonałem zasilacz oparty o przerobiony transformator TS8/38. Standardowo ten TS ma potrójne uzwojenia wtórne połączone ze sobą, ja je tu rozłączyłem. W ten sposób powstał transformator o trzech niezależnych uzwojeniach wtórnych. Dwa po ~8V i jedno ~16V. Pierwsze z niższych po wyprostowaniu i stabilizacji, służy do zasilania układu sterowania, a drugie załączane przekaźnikiem do zasilania CS-a i TDA na płycie głównej mojego urządzenia. To wyższe napięcie z transformatora, które jest także załączane przekaźnikiem służy z kolei do zasilania konwertera I/V i filtrów dolnoprzepustowych na płycie głównej.

    Ręcznie robiony DAC do zestawu audio Ręcznie robiony DAC do zestawu audio

    Jako obudowy do urządzenia użyłem przerobionej pod potrzeby projektu, obudowy po uszkodzonym tunerze Diory z serii MIDI. Fabrycznie obudowa ta ma wysokość 70mm (panel przedni), dla moich potrzeb obniżyłem ją do 55mm. Na oryginalny zewnętrzny przedni panel została przyklejona, a następnie przykręcona blacha aluminiowa, w której zostały wykonane potrzebne otwory, następnie naklejone zostały napisy nadrukowane na folii samoprzylepnej, po czym czołówka została dwukrotnie polakierowana lakierem bezbarwnym. Przerobiony został także wewnętrzny panel przedni, na którym zamontowany jest moduł sterowania i klawiatura.

    Ręcznie robiony DAC do zestawu audio Ręcznie robiony DAC do zestawu audio Ręcznie robiony DAC do zestawu audio


    Jeszcze kilka zdjęć mojego projektu.

    Ręcznie robiony DAC do zestawu audio Ręcznie robiony DAC do zestawu audio Ręcznie robiony DAC do zestawu audio
    Ręcznie robiony DAC do zestawu audio Ręcznie robiony DAC do zestawu audio Ręcznie robiony DAC do zestawu audio Ręcznie robiony DAC do zestawu audio Ręcznie robiony DAC do zestawu audio

    Cool? Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    tytka
    Level 20  
    Offline 
    tytka wrote 476 posts with rating 1063, helped 6 times. Live in city Pabianice. Been with us since 2006 year.
  • Testo
  • #2
    paluszasty
    Level 25  
    Ładnie wyszło. dawno nie było fajnego projektu audio.

    Mam 2 pytania.

    1) Czemu zdecydowałeś się na konwersja prad-napięcie zrobiona na piechotę. Znaczy się op-amp na piechotę. Nie myslałes o zastosowaniu jakiegoś dobrego op-ampa np AD797? albo jakiś "OPAków" od BurnBrown?

    2) Czy nie myslałes o izolacji galwanicznej uC od reszty? Ja w większości swoich konstrukcji tak robie ze separuje uC od reszty. Zazwyczaj używam izoladory od AnalogDevice ADuMxxxx
  • #3
    tytka
    Level 20  
    Dziękuję kolego paluszasty

    A co do Twoich pytań:
    AD1. Po prostu miałem taki kaprys, chciałem sprawdzić jak to zagra. W kolejnym moim projekcie są wzmacniacze operacyjne.

    Ręcznie robiony DAC do zestawu audio

    AD2. Szczerze to nie myślałem o tym. W fabrycznych sprzętach, które oglądałem też tego nie widziałem. A może szkoda, bo np czasami przedostają się do odsłuchu jakieś śmieci ze sterowania.
  • #4
    paluszasty
    Level 25  
    AD2.
    To może warto w którymś zestawie pomyśleć o tym. W prezentowanym projekcie to nawet najwolniejszy transoptor np 4n35 by wystarczył. Miejsca na płytce to tez nie zajmuje dużo.
    Izolacja galwaniczna jest stosowana w precyzyjnych przyrządach pomiarowych.

    Dodano po 1 [minuty]:

    I jeszcze jedno pytanie.
    Czy kolega sam robi takie ładne obudowy czy zleca ich wykonanie jakiejś firmie? Jeśli tak to jakiej ?
  • #5
    tytka
    Level 20  
    Może by i warto pomyśleć o galwanicznej izolacji kontrolerów, ale już obecne projekty zbyt mocno zaawansowane. Trzeba by teraz wiele na nowo robić. Więc chyba raczej w ewentualnych, kolejnych w przyszłości.

    A co do kolejnego pytania.
    To firma "my hands" :)
    Tak jak w tytule "ręcznie robiony". Ręcznie i prymitywnymi narzędziami.
  • #6
    User removed account
    Level 1  
  • Testo
  • #7
    katakrowa
    Level 22  
    Z nieba z tym projektem mi spadłeś - bardzo fajnie przejrzyście zaprojektowane... Własnie wczoraj wałkowałem noty katalogowe PCM2704 i CS8416 oraz CS4398. Jedyne co mnie jeszcze kusi to zamienić PCM2704 na coś co może osiągnąć więcej niż 48kHz. Niestety większość z tego co znalazłem jest albo zbyt trudne w polutowaniu albo z oprogramowaniem i sterownikami w systemie nie jest już tak fajnie... Generalnie próba sięgnięcia po 24bity i 192kHz komplikuje sprawę. generalnie mam Jednak dobre doświadczenia z PCM2704 i w sumie chyba pozostanę przy tym pomyśle - podczas różnych porównań odsłuchowych, które sobie robiłem nie słyszę miażdżącej różnicy miedzy XMOS U8+AK4495SEQ a w/w układem.

    Czy mógłbyś udostępnić kod źródłowy do sterowania tym CS8416 ?

    tytka wrote:
    Może by i warto pomyśleć o galwanicznej izolacji kontrolerów, ale już obecne projekty zbyt mocno zaawansowane. Trzeba by teraz wiele na nowo robić. Więc chyba raczej w ewentualnych, kolejnych w przyszłości.


    W sterownikach, które już zrobiłem mimo zastosowania osobnych mas i niby odfiltrowanego zasilania dla uC jednak słyszę pstrykanie np. podczas zmiany głośności. Jak ktoś o tym nie wie to pewnie nie usłyszy ale ja wiem i mnie to denerwuje :-)
    Jako prototyp poskładałem teraz układ odizolowany optycznie do sterowania cyfrowym potencjometrem głośności i rzeczywiście jest cisza. Inna sprawa, to że samo finalne ułożenie układów, długości ścieżek i masa innych czynników też ma wpływ na to co finalnie usłyszymy w głośniku. Żeby mieć pewność i żeby było całkiem "perfect" to chyba całą część cyfrową trzeba by ekranować - a to już raczej przesada :-)
  • #8
    djfarad02
    Level 18  
    Ładne wzornictwo, widać podejście z głową do projektu panelu przedniego. Zwrócono uwagę na takie umiejscowienie elementów na płycie czołowej, by ich położenie było "harmonijne estetycznie". Często spotyka się projekty, gdzie mimo zastosowania dobrych materiałów, ładnych gałek itp. panel jest zwyczajnie brzydki w swojej formie (proporcje, położenie). Tutaj tego problemu nie ma - ode mnie duży plus.
  • #9
    tytka
    Level 20  
    atari_robbo wrote:
    Ta izolacja jest taka na niby, bo C42 lączy obie masy razem. To oznacza że szum o wyższych częstościach propagujący się po masie przenika pomiędzy tymi częściami układu.

    Może i masz rację że jakiś szum się będzie przedostawał, ale takie rozwiązania widziałem także w profesjonalnie robionych urządzeniach. Jakby co, zawsze można usunąć ten kondensator.

    katakrowa wrote:
    Czy mógłbyś udostępnić kod źródłowy do sterowania tym CS8416 ?

    Można tylko jak pisałem CS8416 pracuje u mnie w trybie Hardware Mode , a w tym trybie całe sterowanie nim ogranicza się do wystawienia odpowiednich stanów na piny RXSEL0 i RXSEL1, w celu wyboru wejścia.

    A faktycznie zgadzam się z Tobą, że zastosowanie PCM2704 ogranicza maksymalnej częstotliwości próbkowania przez interfejs USB, ale jak też zauważyłeś, próba znalezienia czegoś o lepszych osiągach, a jednocześnie prostego w aplikacji i w montażu, graniczy raczej z cudem.

    Brak galwanicznej separacji kontrolera, faktycznie skutkuje pewnymi cichymi stukami w trakcie wykonywania operacji sterowania. Na pewno separacja by to wyeliminowała, jednak przyznam szczerze że nie pomyślałem o tym wcześniej. Z drugiej zaś strony, te operacje sterowania cicho słyszane w głośnikach, nie są przecież wykonywane non stop (w tym konkretnym urządzeniu, tylko podczas przełączania źródeł) .
  • #10
    ppprokurator
    Level 11  
    paluszasty wrote:
    AD2.
    To może warto w którymś zestawie pomyśleć o tym. W prezentowanym projekcie to nawet najwolniejszy transoptor np 4n35 by wystarczył. Miejsca na płytce to tez nie zajmuje dużo.
    Izolacja galwaniczna jest stosowana w precyzyjnych przyrządach pomiarowych.



    Idea ok, ale proszę poczytać o zasadzie działania układów adum oraz zakłóceń, które mogą generować (co wynika z tego, że działają na dużej częstotliwości). W tym przypadku mogą one zrobić więcej złego niż dobrego. Producent dołącza obszerne noty aplikacyjne o emisji tych układów i o tym jak poprawnie je zaaplikować, aby nie napotkać problemów z emi....
  • #11
    elektryku5
    Level 38  
    Przy SPDIF łączonym na kablu koncentrycznym polecam zainteresować się transformatorkami separującymi, jeśli pomiędzy DACiem i innymi urządzeniami z nim połączonymi robi się pętla masy, to po zastosowaniu transformatorka zauważalnie (czy tam raczej słyszalnie) zmniejsza się poziom przedostających się śmieci, sam stosowałem właśnie w połączeniu z CS8416.

    katakrowa wrote:
    Generalnie próba sięgnięcia po 24bity i 192kHz komplikuje sprawę.


    Raczej dostęp do tak gęstych plików jest ograniczony, przez co raczej można uznać to za ciekawostkę, sam w DACu zastosowałem kość obsługującą 192kHz ale wykorzystane zostało to chyba tylko podczas prób, bo słuchać i tak nie było czego.
  • #13
    Thorgus
    Level 12  
    Szanuję za zbudowanie lecz na pewno jakbyś mógł zrobić projekt od początku zrobiłbyś go inaczej
  • #15
    elektryku5
    Level 38  
    Strumien swiadomosci swia wrote:
    OK i jaka różnica w odsłuchu?


    Jeśli pytanie było do mnie, to tak jak pisałem nie mam plików 192kHz, stąd też puściłem tylko jakieś pojedyncze dźwięki testowe celem sprawdzenia przy jakiej częstotliwości przestanie działać.

    A różnica z transformatorkiem jest łatwo zauważalna, bo bez niego, podczas gdy nie było nic odtwarzane, dało się usłyszeć szum/przydźwięk.
  • #16
    tytka
    Level 20  
    Myślę że całkiem sporo ludzi może nie usłyszeć różnicy między plikami o częstotliwości próbkowania 48kHz i 192kHz, ale może się mylę. (Sam niestety nie mam plików z częstotliwością powyżej 48kHz, można co prawda sztucznie to zrobić, ale to nie będzie poprawne rozwiązanie.)

    Co do szumu/przydźwięku przy braku sygnału wejściowego, w układzie bez wejściowego transformatora separującego. To w moim DAC-u zauważyłem że przy braku sygnału wejściowego na wybranym wejściu, faktycznie przy podgłoszeniu słychać delikatny raczej pisk, ale zaryzykował bym stwierdzenie, że to wina CS8416, bo przy wybranym wejściu USB, gdzie jednak jest transformator, to także to słychać.
  • #17
    Strumien swiadomosci swia
    Level 43  
    elektryku5 wrote:
    Jeśli pytanie było do mnie, to tak jak pisałem nie mam plików 192kHz, stąd też puściłem tylko jakieś pojedyncze dźwięki testowe celem sprawdzenia przy jakiej częstotliwości przestanie działać.


    Gołym uchem wychwycisz różnice między dac w laptopie a tym Twoim , jeśli trzyma parametry.
    Wystraczy mp3 o jakości CD.
  • #18
    elektryku5
    Level 38  
    Różnice da się wychwycić przede wszystkim w szumie, wzmacniacz odkręcony na max i przy moim DACu trzeba się zbliżyć do głośnika wysokotonowego by coś usłyszeć, przy kilku gotowych urządzeniach takich jak np tanie DVD już tak wesoło nie było, bo niezłe śmieci tam przedostawały się do toru audio, jak leci muzyka, to już ciężej rozróżnić 2 źródła, chyba że miałbym przełącznik do bezpośredniej podmiany.

    Swego czasu bawiłem się w porównania mp3 i flac, o ile przy kiepskim programie kodeka nie było problemu z rozpoznaniem, o tyle przy nieco lepszym pliki o przepływności stałej większej lub równej 128kbps brzmiały bardzo podobnie, z tym że były pewne niuanse w wyższych tonach, które przy pewnym wysiłku da się wychwycić.

    Dotychczas bawiłem się tylko w kości "jednobitowe", aktualnie gra AD1852 z prostym filtrem o dość topornej konstrukcji, na razie czekam jeszcze na PCM5102, gdzie cały tor analogowy zawarty jest w środku, ciekawe czy jego osiągi będą lepsze czy niekoniecznie od mojego wynalazku sprzed kilku lat.

    tytka wrote:
    Co do szumu/przydźwięku przy braku sygnału wejściowego, w układzie bez wejściowego transformatora separującego. To w moim DAC-u zauważyłem że przy braku sygnału wejściowego na wybranym wejściu, faktycznie przy podgłoszeniu słychać delikatny raczej pisk, ale zaryzykował bym stwierdzenie, że to wina CS8416, bo przy wybranym wejściu USB, gdzie jednak jest transformator, to także to słychać.


    A gdy "odtwarzasz ciszę" to objaw też występuje? Tzn gdybyś wygenerował pusty plik audio, wtedy CS dostaje sygnał SPDIF i żadnych śmieci na wyjściu być nie powinno, bo gdy sygnału rzeczywiście nie ma (odpięte źródło lub całkowity brak odtwarzania) to wtedy przydatny okazuje się pin 14 układu CS8416, przy jego pomocy można wysterować zewnętrzny układ wyciszania i wówczas nawet przy odpiętym źródle jest cicho.
    Coś takiego występuje nawet w fabrycznych odtwarzaczach CD.
  • #19
    tytka
    Level 20  
    Nie przy odtwarzaniu ciszy, czy nawet przy podpiętym włączonym CD, nic nie słychać. Tak jak piszesz, to wina braku układu wyciszania.

    Wiem jak to jest z różnicą w przepływności pliku. Natomiast ciekawi mnie jak to jest z różnicą w próbkowaniu powyżej 48kHz. Może ktoś z szanownych kolegów byłby skłonny podesłać mi do porównania jakiś kawałem oryginalnie próbkowany z większą częstotliwością (tylko błagam, jak by co, to niech to nie będzie rap).
  • #20
    katakrowa
    Level 22  
    tytka wrote:
    Wiem jak to jest z różnicą w przepływności pliku. Natomiast ciekawi mnie jak to jest z różnicą w próbkowaniu powyżej 48kHz. Może ktoś z szanownych kolegów byłby skłonny podesłać mi do porównania jakiś kawałem oryginalnie próbkowany z większą częstotliwością (tylko błagam, jak by co, to niech to nie będzie rap).


    http://www.findhdmusic.com/high-res-audio/free-music/
    http://www.2l.no/hires/index.html
  • #21
    tytka
    Level 20  
    O, super, o coś takiego mi chodziło. Wielkie dzięki kolego za te linki, na pewno będę testował.

    A że już Wigilijne przedpołudnie, to:

    życzę Wam wszystkim Koleżanki i Koledzy
    radosnych, szczęśliwych Świąt Bożego Narodzenia, spędzonych w miłej atmosferze.
  • #23
    tytka
    Level 20  
  • #25
    tytka
    Level 20  
    Na wcześniejszym schemacie nie było podanych wartości elementów, to moje przeoczenie. Poprawiłem więc schemat i uzupełniłem na nim informacje na temat wyboru wersji układu TDA1543/TDA1543A, oraz wyboru wejścia.

    Ręcznie robiony DAC do zestawu audio