Аудио конвертер своими руками

ЦАП — своими руками

Автор: CODE43
Опубликовано 12.09.2012
Создано при помощи КотоРед.
Участник Конкурса «Поздравь Кота по-человечески 2012!»

Итак, прежде всего, хочу выразить большую благодарность хорошему человеку (в целях конспирации не называю, кто это :)), который в рамках новогоднего проекта Кот-Мороз 2012 прислал мне подарок. Кроме прочих полезностей, внутри обнаружился чип PCM1794 от Burr-Brown. Здоровый интерес взял верх, и я, отложив в сторону все, чем занимался до этого, начал искать информацию о том, что это такое и с чем его едят. Выяснилось, что данный чип применяется для построения высококачественных цифро-аналоговых преобразователей, которые преобразуют цифровой аудио-поток в аналоговый аудио-сигнал с максимально возможным качеством. Также выяснилось, что подобные устройства от ведущих производителей (Cyrus, Cambridge Audio, Hegel и др.) стоят очень немалых денег, как и сам чип не дешевый. Интерес возрос вдвойне – за что аудио-маньяки и аудиофилы готовы отдавать бешеные деньги – за красивую оболочку и дизайн или все-таки за действительно качественный звук?

Данная область электроники для меня оказалась новой и, чтоб сильно не углубляться в дебри цифро-аналогового преобразования (как выяснилось потом, углубиться все-таки пришлось), решил сначала поискать в сети готовые самодельные конструкции ЦАП. Прежде всего, искал конструкции с применением имеющегося у меня чипа. Как выяснилось, данная тема активно развивается на разных форумах о качественном звуке (в частности – Вегалаб). Просмотрев несколько схем, отчаялся – так как, мне оказалось проблематично на территории Украины приобрести необходимые комплектующие. Но, как это часто бывает, чисто случайно наткнулся на один забугорный ресурс [1], где оказалось много конструкций ЦАП. Из описанных там отдельных модулей удалось собрать единую схему ЦАП, к которой нашлись комплектующие в доступных мне Интернет-магазинах и базах (пришлось заказывать из нескольких). Об этой конструкции и хочу рассказать.

Большинство современной аудио-аппаратуры имеет выход для передачи цифрового аудио-потока, именуемый S/PDIF. Также цифровой выход может присутствовать в звуковых картах для ПК и материнских платах. Есть он и в старых моделях компьютерных CD-ROM (с кнопками Плей/пауза, стоп, в некоторых моделях еще и с переключением треков).

Данный стандарт был разработан компаниями SONY и PHILIPS и расшифровывается как Sony/PhilipsDigital Interface. Является совокупностью спецификаций протокола низкого уровня и аппаратной реализации, описывающих передачу цифрового звука между различными компонентами аудиоаппаратуры. Цифровой сигнал может передаваться по коаксиальному 75-омному кабелю (выход обозначается COAX) или по оптоволоконному кабелю (выход обозначается TOSLINK или OPTICAL) (рис.1). Оптический выход обычно закрыт заглушкой.

Рис.1

Формат S/PDIF подразумевает передачу цифрових аудио сигналов от одного устройства к другому без процедуры преобразования в аналоговый сигнал, что позволяет избежать ухудшения качества звука.

Схема.

Предварительно нарисовал блок-схему ЦАП (рис. 2):

Рис. 2 блок-схема ЦАП

S/PDIF to I2S receiver – это приемник/преобразователь цифрового аудио-потока из S/PDIF в двунаправленную асинхронную шину с последовательной передачей данныхI2S (Inter-IC Sound or Integrated Interchip Sound), может иметь в своем составе несколько цифровых входов, которые коммутируются программно или хардварно, цифровой фильтр, подавление джиттера, и еще много чего полезного. Данные из шины поступают, собственно в сам ЦАП (DAC), где и преобразуются в аудио-сигнал. Выход ЦАП – дифференциальный, токовый. Далее сигналы левого и правого каналов поступают в преобразователь ток/напряжение (I/U+ single-endedout) и после него – на выход устройства, которое имеет несимметричный заземленный выход. После него стерео-сигнал можно подавать на предварительный усилитель или усилитель мощности. Следует заметить, что усилитель мощности и акустика должны быть если не HI-END качества, то близкого к нему. Каждое из устройств этой блок-схемы имеет свой собственный высококачественный источник питания (особенно это касается аналоговой части). Это нужно для исключения взаимного проникновения помех, которые могут возникать при работе отдельных модулей устройства.

Рис.3 Принципиальная схема ЦАП

В данном случае реализован аппаратный метод управления. Для этого 26 ножка SDOUT микросхемы подключена через резистор R38 на корпус. В этом режиме функции чипа ограничены, но зато не требуется подключения внешнего управляющего контроллера. Микросхема IC2 — это супервизор питания для микросхемы декодера. С выхода микросхемы преобразованный цифровой аудио-поток через резисторы R27-R30 поступает в шину и, далее, в микросхему ЦАП ІС1, при этом имеется возможность выбрать джамперами JP8 и JP10 один из четырех форматов: 24-bit I2S, 24-bit right-justified, 24-bit, left-justified, Direct AES3. Джамперы JP1-JP4 служат для конфигурирования микросхемы ЦАП. С выхода ЦАП сигналы левого и правого каналов через преобразователи ток/напряжение на резисторах R7-R10 приходят на входы малошумящего операционного усилителя TL072 (U5)и далее, через токоограничивающие резисторы R19, R20 – на аудио-выход ЦАП.

Рис.4 Блок питания ЦАП

Блок питания построен с применением маломощных стабилизаторов с малым падением напряжения серии LE00 от ST. Стабилизаторы U6, U7, U8 питают микросхему декодера, U1, U2 – микросхему ЦАП, U3, U4 – операционный усилитель.

Этот ЦАП был собран исключительно ради эксперимента и для того, чтоб услышать как оно звучит (о прослушивании и впечатлениях ниже). Один мой коллега, услышав звук, издаваемый этим устройством, загорелся желанием собрать себе такой же, но чипа PCM1794 так и не удалось найти в продаже – только под заказ, и только с бешеными накрутками (в одном интернет-магазине цена под заказ была в районе 80$). Но не беда – в свободной продаже нашелся чип WM8740 от Wolfson – это также 24-битный ЦАП с частотой дискретизации до 192кГц, и почти на порядок дешевле. Эта микросхема успешно состыковалась с входной частью предыдущей схемы, в итоге имеем еще одну схему ЦАП:

Сборка и настройка

Оба ЦАП выполнены на печатных платах из двухстороннего стеклотекстолита – на одной стороне дорожки, на второй оставляем слой фольги в качестве экрана и соединяем его с общим проводом.

(Здесь на рисунках ПП видны артефакты преобразования – это результат вытягивания рисунка ПП из KiCad. В самом проекте KiCad файлы ПП нормальные)

Монтаж выполняем в такой последовательности: сначала собираем источники питания – впаиваем все диодные мосты, фильтрующие конденсаторы, стабилизаторы. Вместо стабилизаторов серии LE00 можно использовать стабилизаторы серий L78Lxx, UA78Lxx. Затем подключаем сетевой трансформатор. Трансформатор используется тороидальный мощностью 6 -10 Вт с напряжениями на вторичных обмотках 9В и 12Вх2 (Я когда заказывал эти трансформаторы – подходящего по мощности и напряжениям в наличии не оказалось. Пришлось заказывать два меньшей мощности и перематывать вторички на нужное напряжение. Это, кстати самая дорогостояща деталь в этой конструкции).

Далее включаем в сеть и проверяем напряжения на стабилизаторах согласно схеме. Если нет спецэффектов и все напряжения в норме, двигаемся дальше (спецэффекты могут быть, если неправильно впаять 79L12 – у них расположение выводов отличается от 78хх).

Читайте также: Как сделать колер для краски своими руками
Собираем входную часть – впаиваем микросхему декодера CS8416 с обвязкой, входные цепи – входной трансформатор, оптический приемник с соответствующими элементами. Тут нужно сказать несколько слов о трансформаторе и оптическом приемнике. Погуглив примененные в (1) эти изделия, понял что приобрести их не удастся. Только под заказ и только по зверским ценам. Будем применять то, что удалось найти. Входной трансформатор был выдран из какой-то ВЧ платы made in USSR. Параметры его не определялись – был впаян как есть. Ориентировочно – это ферритовое кольцо типоразмера 10х6х6, скорее всего из ВЧ феррита. На нем намотаны две обмотки проводом 0,1мм в шелковой изоляции в количестве 15 – 20 витков каждая. Оптический приемник ищется в Интернет-магазинах по кодовому названию GQ-04 и стоит в районе 2$. Если вы попытаетесь найти какой-либо даташит на это произведение китайской промышленности, и даже если вам это удастся – не верьте! Во всем, что мне удалось найти неправильно указано расположение и цоколевка выводов, причем во всех по разному. Методом великого Научного Тыка было определено правильное подключение, — оно нарисовано во второй схеме ЦАП.

Согласно таблице конфигурируем перемычками микросхему декодера:

Источник

Подборка mp3 модулей для модернизации музыкальных центров и создания бумбоксов

У многих есть музыкальные центры от именитых производителей выпущенные много лет назад. Работают они еще хорошо, но USB и TF портов, а так же блютуз у них нет. Однако из ситуации можно выкрутиться и дооснастить их недостающими современными возможностями. Полезна информация будет и тем, кто сам, своими руками мастерит и хочет сделать бумбокс. Модули небольшие, а разнообразие конструкций даст возможность выбрать нужный, подходящий под конкретные условия.

1. Модуль, определяющийся по блютуз, как BT-SPEAKER, имеет небольшой дисплей для индикации режимов работы, некое подобие спектроанализатора, читает флешки и карты памяти объемом до 32 ГГб. Оснащен Aux входом и FM радио. Питание от 5 до 12 Вольт. В комплекте имеется пульт ИК пульт ДУ. Кнопками на лицевой панели можно переключать треки и менять громкость. Габаритные размеры позволяют вмонтировать в магнитолы формата 1DIN. Можно найти этот же модуль, но с усилителями 2*3 Ватт.

2. Следующий модуль так же оснащен блютуз, Aux входом, FM радио, читает флешки и карты памяти, но уже формата SD (или microSD через переходник). Питание 5-12 Вольт, из форматов понимает MP3, WMA, WAV. Габаритные размеры 107x25x38 мм, установочные 83x20x38 мм. Есть эквалайзер и переход по папкам. Пульт ДУ в комплекте. Важный элемент функционала — есть физический выключатель питания, т.е. хорошо подойдет для бумбоксов.

3. Модуль похожий на предыдущий, но понимающий больше популярных форматов. Этот уже умеет воспроизводить MP3, WMA, WAV, FLAC и APE. Питание 12 Вольт. Набор интерефейсов стандартный — блютуз 5.0, USB, SD card, FM радио и Aux. Последнего нет на лицевой панели, подключается на плате и там же можно подключить микрофон, что даст возможность организовать громкую связь.

4. Следующая версия mp3 модуля кроме блютуз 5.0, FM радио и USB для чтения флешек имеет слот для microSD карт памяти и выведенные на переднюю панель вход Aux и микрофон. Можно не только разговаривать по телефону, но и записывать звук на карту. Из форматов — MP3, WMA, WAV, FLAC, APE. Пульт, питание 12 Вольт.

Читайте также: Как сделать подставку для зеркала своими руками

5. МР3 модуль со стандартным набором интерфейсов, но без микрофона (да, и не всем он нужен). Читать умеет мр3 и wav. Питание 5-12 Вольт. Отличительная особенность — плоская конструкция. Габаритные размеры 90*41 мм. Глубину конструкции можно оценить визуально в районе 20 мм, т.е. хорошо может вписаться на крышку подкассетника старой деки.

6. Еще один модуль в относительно плоском исполнении. Вполне возможно, что так же получится удачно инсталировать в подкассетник деки. Заявленные форматы — MP3, WMA, WAV, FLAC, APE. Габаритные размеры 75*50*31 мм. Можно заказать стального и черного цвета. Питание 5 или 12 Вольт. Есть микрофон и возможность выбора папки. Имеется предустановленный эквалайзер и FM радио. Пульт в комплекте.

7. Модуль глубиной всего 23 мм и хорошим набором читаемых форматов — MP3, WMA, WAV, FLAC, APE. Ссылка здесь. Есть радио, понимает карты памяти и флешки объемом до 32 ГГб. Есть предустановленный эквалайзер, повтор треков и спектроанализатор на экране бОльших размеров по сравнению с предыдущими образцами. Версия блютуз 5.0. Немного удивляет выбор цвета пластика панели, но модуль интересный и в самоделках может занять свое место.

8. Модуль с двумя линейными входами — один на передней панели, второй на плате. Кроме того блютуз, USB, SD карта и радио. Понимает WAV, MP3, WMA. Поддерживает китайские и английские тэги, можно переключать папки, записывает звук, подключается внешний микрофон. Есть эквалайзер, не сбрасывает настройки после отключения питания (12 Вольт). Габариты 135*63. Монтажная глубина 20 мм, с панелью и кнопками 28,5 мм.

9. Недавно появившийся модуль отличается хорошим внешним видом и человеческим пультом управления. Читает APE, FLAC, WMA, WAV, MP3, ААС и отображает теги на китайском и английском языках на экране размером 52*31 мм. Общие габариты модуля 106*66 мм, посадочные 86*50. Имеет прорезиненные кнопки, одна из которых отключает микрофон. Микрофон внешний и подключается сзади на плате. Кроме того можно подключить два линейных входа и энкодер для регулировки громкости. На экране имеется символ уровня заряда аккумулятора автомобиля. Можно делать запись с микрофона, радио или линейного входа. Есть эквалайзер, переходы по папкам, воспроизведение треков подряд, повтор одного или случайный выбор.

10. Самый интересный на мой взгляд и по отзывам знающих людей модуль, который может читать массу форматов, имеет спектроанализатор уже вполне «взрослого» вида, вход для внешнего микрофона для разговоров по телефону и записи звука. Есть эквалайзер, переход по папкам, выбор режимов воспроизведения. Питание 7-12 Вольт. Общие габариты 120*63, монтажные 101*53*20мм. Есть небольшая ошибка в оформлении — вместо CARD на передней панели написали CADR)), но это с лихвой перекрывается главным преимуществом данного модуля — им можно управлять с помощью приложения BTMate из PlayMarket.

У данной версии модуля (старшая модель) плата желто-оранжевого цвета с надписью AVN1715. Есть младшая версия с платой красного цвета. Экран там меньше, а приложение BluetoothBox. Однако новая версия модуля более продвинутая.

Источник