Obvod AD1865 je považován za vůbec nejlepší 18bit stereo D/A převodník. Už jsem s ním postavil jiný převodník, takže se nebudu opakovat. Nicméně jsem narazil na to, že proudový výstup je dost slabý a místo použití externího převodníku na napětí jsem použil ten, co je v obvodu obsažen. Protože převodník neobsahuje buffer, tak se na výstup nedostávaly oba kanály současně, ale střídavě levý a pravý. To by mohlo teoreticky způsobit slyšitelný fázový posun. Nakonec jsem chtěl obvod připojit k USB přijímači, který má pouze I2S výstup a jiný datový formát neumí. Všechny tyto problémy řeší následující zapojení.
Napájení vyžaduje dvě oddělená vinutí síťového transformátoru, protože jsem použil kladný stabilizátor i pro zápornou napájecí větev. Za usměrňovači B1 a B2 jsou vyhlazovací kondenzátory C1 a C2 a za nimi skupina blokovacích kondenzátorů. Stabilizátory jsem použil dostupné low-drop LE50. Jeden je pro napájení digitální části a dva pro kladnou a zápornou analogovou část převodníku. Za stabilizátory a těsně u obvodů jsou dále umístěné malé filtrační a blokovací kondenzátory.
Převodník nemá I2S vstup, jak je běžné. Má oddělený datový vstup pro levý a pravý kanál a také "latch" vstupy, které přepíšou data z vnitřního posuvného registru do vlastního převodníku. Vstupní data ve formátu I2S (zarovnaná do leva) se nejdříve zpozdí o 13 bitů tak, aby se po přesunutí 18 nejvýznamějších bitů do registru v převodníku přepsala na výstup. Aby se současně přehrával levý a pravý kanál zároveň, musí se data pro levý kanál zpozdit o 32 bitů (délka rámce pro jeden kanál). Výsledkem je, že se data pro levý a pravý kanál sunou do převodníku zároveň a pomocí společného "latch" signálu přepíšou oba na výstup. Protože se nevyrábí 32bitový posuvný registr, měl jsem dvě možnosti. Buď ho sestavit pomocí obvodu Xilinx, s čímž nemám zatím zkušenosti, nebo ho poskládat z běžně dostupných 8bitových shift-registrů. Variantě s vláčkem 8bitových registrů jsem se chtěl vyhnout. Bohužel prototyp s 64bitovým registrem CD4517 z CMOS řady se ukázal jako nefunkční díky jiným rozhodovacím úrovním logiky. Nakonec jsem tedy použil hejno obvodů 74HCT164, které plní funkci zpoždění o 13 bitů a také 32bit registru pro data levého kanálu. Výsledek předčil očekávání a převodník je funkční i pro signály 192kHz/24bit, což je frekvence 12.288MHz.
Tentokrát jsem zapojil analogový výstup jako napěťový. Výstup má při maximální výchylce +/-3V, což by mělo být dostatečné k vybuzení každého zesilovače. V klidu je na výstupu 0, respektivě tam může být malý DC offset několik milivoltů. Pokud je to problém, lze výstup stejnosměrně oddělit kvalitním kondenzátorem, aby to mělo pouze minimální vliv na reprodukci. Na výstupu není žádný filtr omezující kmitočtové spektrum. Předpokládá se filtrace v dalších částech audio řetězce, jako je zesilovač, reproduktor a ucho.
schéma I2S verze ve formátu Eagle 5
Plošný spoj osazujeme od nejmenších součástek po největší. Začneme SMD kondenzátory a následně drátovými propojkami a součástkami s normálními vývody. Obvody se dají bez problémů pájet mikropájkou s menším hrotem a trubičkovým cínem o průměru 0.5mm. V nouzi to lze ovšem i trafopáječkou a silnějším cínem. Pokud se nám některé vývody spojí, lze přebytečný cín odsát pomocí měděného knotu. Následně jsem osadil IC5 až IC10, potom menší kondenzátory z horní strany a dále stabilizátory, konektory, usměrňovače, převodník a velké kondezátory.
Plošný spoj je navržen jako jednostranný se 4 drátovými propojkami. To nám umožní jeho výrobu v amatérských podmínkách. SMD součástky jsou umístěny ze spodní strany, součástky s vývody a konektory z horní strany. Napájecí cesty jsou navrženy s důrazem na správné vedení zemí, spojení analogové a digitální země v jednom bodě u zdroje a umístění blokovacích kondenzátorů co nejblíže pouzdru obvodů. Plošný spoj obsahuje 4 montážní otvory pro uchycení pomocí šroubů. Návrh tohoto plošného spoje byl tentokrát docela náročný díky vysokému počtu součástek, ale nakonec se ho podařilo vměstnat na docela malou plochu a s pouze 4 drátovými propojkami. Spoj jsem musel ještě lehce upravit, protože se dostávalo do jednoho analogového výstupu lehké rušení z digitální části. Je tam nyní natažená zem.
SMD kondenzátory jsou o velikosti 1206, takže by neměl být velký problém je pájet. Obvody 74HCT164 jsou v pouzdře DIL14, aby se dal jednostranný plošný spoj rozumně navrhnout. Je možné je nahradit řadou HC, nebo ACT. Ostatní součástky s klasickou montáží včetně převodníku se dávájí z horní strany. Kromě obvodu AD1865, který jsem koupil na EBay jsou všechny součástky běžně dostupné.
| označení | hodnota a typ | počet |
|---|---|---|
| C1, C2 | 4700uF/25V elektrolyt | 2ks |
| C3-C8 | 47uF/10V low ESR elektrolyt RM2.5 | 6ks |
| C9-C25 | 100nF SMD1206 keramika | 17ks |
| IC1 | AD1865 | 1ks |
| IC2-IC4 | LE50 | 3ks |
| IC5-IC10 | 74HCT164 DIL14 | 6ks |
| J1 | Molex 3pin | 1ks |
| B1, B2 | Diodový můstek 1.5A/100V | 2ks |
| SV1 | Jumper lišta 6 pinů | 1ks |
| X1, X2 | Svorkovnice AK300/2 | 2ks |
Nejdříve jsem postavil desku s posuvným registrem na bázi CD4517. Když jsem zjistil, že tudy cesta nevede, nezbylo mi nic jiného, než udělat desku s hejnem švábů. Když deska fungovala pro CD kvalitu, napadlo mne do převodníku pustit FLACy o vzorkovací frekvenci 192kHz/24bit a jaké bylo moje překvapení, když to bez sebemenšího problému hrálo. Pro tuto vzorkovací frekvenci je ovšem nutné použít S/PDIF dekodér na bázi CS8416, protože DIR9001 umí maximálně 96kHz/24bit. Také je nutné použít pouze elektrický S/PDIF vstup, protože optický přijímač TORX173 již nestíhá. To vyřeší nová generace přijímačů TORX177, ale o tom zas někdy příště :-)
-
English
Česky