Цей цикл статей буде присвячений складання в домашніх умовах зовнішньої USB звукової картки для ПК.
Отже, думаю не один використовую персональний компутер як джерело аудіо сигналу. Але, ось якість відтворення вбудованих, та й не тільки, звукових карт не зовсім тішить слух. Та й ринок звукових карток не вражає або якістю, або ціною за якість. Вирішили робити самому. Почалися пошуки схемного рішення. Вибір упав на кодеки серії PCM29**.
У саморобній звуковій карті хотілося так само, щоб були аналогові входи – можна записати захочеться. Вибір свій я все ж таки зупинив на мікросхемі PCM2902 - 16-ти бітному дельті - сигма АЦП-ЦАП. Ось даташит на цього «звірятка» - PCM2902.
Отже, розглянемо що можна отримати від цієї мікросхеми! Як виявилося, чимало!
Почнемо!
Основні технічні характеристики
Характеристики при VBUS = 4.84 V, VCCCI = 3.5 V:
ЦАП
Частота дискретизації – 32, 44.1, 48 KHz
Споживаний струм - 90 мA
Номінальна вихідна напруга - (0 dB) 1,1 В RMS
Верхня межа діапазону – (-3 dB) 22.7 kHz (fs = 48 kHz)
Частота зрізу пост-фільтра – 28 kHz
Вихідний опір – 100 Ом
Відношення сигнал/шум > 95 dBA
КНД + шум - (1 kHz) 0.005% (B = 22 kHz)
Поділ каналів > 99 dB (1 kHz), за > 76 dB (20 kHz)
АЦП
Частота дискретизації – 8, 11.025, 16, 22.05, 32, 44.1, 48 kHz
Рівень вхідного сигналу – 2,1В
Вхідний опір – 10 кОм
КНД + шум - (1 kHz, -0,5 dBFS) 0.01% (B = 22 kHz)
Поділ каналів > 73 dB (1 kHz), за > 47 dB (20 kHz)
Так, параметри досить непогані. Цей кодек крім аналогового входу та виходу має на борту так само цифровий S/PDIF вхід-вихід. Повна підтримка специфікації USB 1.1. Працює у повно-дуплексному режимі.
Ось блок-схема PCM2902:
Ось основна схема включення з датішита. 
Ось призначення висновків: 
Далі був пошук мережі інформації про застосування цієї мікросхеми. Переглянувши купу зарубіжних сайтів, начитавшись форумів, було трохи модернізовано схему включення, а именно:
1. Відразу було вирішено позбавитися живлення по USB. Оскільки якщо живити пристрій від USB порту, то можна натягнути багато «цифрового сміття», яке гуляє по шинах живлення ПК. Для забезпечення най кращої якостіаналого-цифрового конвертування рекомендується живити пін VCCCI від окремого стабілізатора з вихідною напругою 3,3В.
2. До земляного ланцюга цього стабілізатора необхідно включити діод, який піднімає напругу на виході стабілізатора до 3,5В, що мінімізує спотворення АЦП.
3. Необхідно розділити цифрову та аналогову "землю" - це теж зменшує кількість перешкод, що потрапляють від ПК.
4. Відмовився від S/PDIF входу-виходу – вони мені просто не потрібні.
5. PCM2902 має цікавий власний контроль за рівнем гучності HID (Human Interface Device), кнопками, які підключені до входів HID0, HID1, HID2 можна, відповідно, керувати режимами ТИХО, ГУЧНІСТЬ + і ГУЧНІСТЬ -, що виключає необхідність рухати повзунки ПК. Мені це теж не потрібно було, я їх викинув, все одно планую збирати регулятор гучності, який передбачав би можливість регулювання гучності від ІЧ пульта.
6. Також було вирішено використовувати роздільне живлення аналогової та цифрової частини.
7. Виведення 28 мікросхеми є індикатором стану, в якому знаходиться мікросхема - високий рівень- робочий стан, низький рівень – відключений стан. Тут можна використовувати цей висновок контролю над станом кодека.
У результаті народилася ось така схема: 
Більше
Небагато пояснень до схеми:
1. Світлодіод LED1 сигналізує про підключення пристрою до USB портуПК.
2. Конденсатори C3, С4, через які вхідний сигнал надходить на кодек, бажано брати якісні плівкові.
3. Обов'язково розділити аналогову і цифрову «землю», на схемі це зроблено за допомогою FB1 - безвитковий дросель, який є феритовим кільцем на струмопровідному дроті. Їх іноді називають «феритовими намистинами». Ось як виглядає така штука
4. Живлення аналогової частини мікросхеми PCM2902 здійснюється за допомогою стабілізатора IRU1117-33
У мінусовий висновок стабілізатора включений крем'яний діод 1N4148 завдяки йому на виході стабілізатора маємо 3,5 вольт.
5. До висновку 28 мікросхеми підключений транзисторний ключ, навантажений LED2 світлодіодом. Коли мікросхема підключена до порту USB і працює в штатному режимі, то цей світлодіод не світиться, якщо порушився зв'язок із портом або мікросхема «зависла» - спалахує світлодіод.
5. Сигнал, що знімається з аналогових виходів мікросхеми, проходить через пасивний LPF фільтр з частотою зрізу близько 28кГц. Це зроблено для того, щоб у вихідному сигналі позбавиться «огріхів» цифрового квантування. Надалі планується додати активний фільтрна ОУ.
6. Кнопки S1-S3 "на любителя". Мені, наприклад, не подобається гучність кнопками на панелі регулювати. Надалі робитиму регулювання гучності резистором і за допомогою ІЧ пульта.
Тепер із приводу джерела живлення.
Так як у мене валяється багато 9-вольтових імпульсних бп від мережевих концентраторів, то вирішив застосувати їх. 
Напруга 9 вольт, що знімається з них, надходить на два незалежних стабілізатора 5 вольт.
Стабілізатори виконані на мікросхемах LM317, включених за стандартною схемою включення. Підстроювальними резисторами R2, R4 виставляється напруга на виході, що дорівнює 5 вольтам. Ось власне схема: 
Так, зі схемою розібралися, тепер приступаємо до монтажу. Пристрій було зібрано на двох платах – власне сама мікросхема з обв'язкою та плата стабілізаторів напруги.
Мікросхема PCM2902 виготовляється лише у корпусі SSOP-2 
Тож паяти її на плату потрібно дуже акуратно.
Була розроблена друкована платаі все на неї змонтовано. Спочатку запаяв усі SMD компоненти. Трохи намудрив із стабілізатором на 3,3 вольта. Неправильно розвів вхід та вихід. Довелося різати доріжки та з'єднувати провідниками. 
Небагато фото запаяної мікросхеми 
Для порівняння 
Далі змонтував усі вивідні компоненти 
На електроліті - це трохи флюсу зі шприца потрапило, він новий, не набряклий)))
Ось фото плати стабілізаторів напруги 
Ось LM317 у корпусі ТО-252 були тільки такі. 
Після монтажу мікросхеми PCM2902, якщо застосовували флюс, обов'язково ретельно вимити його розчинником, інакше потім будуть жорстокі «зависання». До запаювання мікросхеми бажано зібрати на платі стабілізатор на 3,3 вольта, і підібрати діод VD1 до отримання на виході 3,5 вольта.
Після того як зібрав всю цю справу в «купу» прийшла черга перевірки. Подаємо харчування на плату, перевіряємо харчування на ногах мікросхеми. Тепер підключаємо USB провід до ПК.
Драйвера для цієї мікросхеми вже є в Windows, за що дякую дядькам з Microsoft)))) На моєму ПК стоїть Windows 7. Значить так, підключив я зібрану плату до USB порту. Windows відразу крякнув про підключення нового пристрою і знайшов і встановив на нього драйвера. PCM2902 визначається як USB Audio Codec. 
Щоб переконатися, що все визначилося заходимо в Менеджер пристроїв і бачимо наступне: 
Все добре, все визначилося!
Тепер треба трохи все налаштувати!
Заходимо в панель управління – обладнання та звук – звук. І бачимо там таке: 
Наш USB Audio codec має бути пристроєм за замовчуванням, якщо ні, то робимо його таким. Вбудовану звукову карту можна вимкнути там же. Тепер натискаємо на кнопку Властивості. Відобразиться меню Властивості. Заходимо на вкладку додатково і в полі Формат за промовчанням виставляємо 2 канали 16bit, 48000Гц. 
Тепер переходимо на вкладку Запис.
Вибираємо мікрофон USB Audio codec за замовчуванням та натискаємо кнопку властивості.
Вибираємо вкладку Прослухати та ставимо все як на картинці. 
Тепер заходимо у вкладку Додаткові у полі Формат за замовчуванням виставляємо 2 канали 16bit, 48000Гц. 
Ну ось, власне, налаштування і закінчено. Можна підключити до аналогового виходупідсилювач і слухати музику. Правда тут у вихідному сигналі буде чутись легкий свист, тому що у нас стоїть пасивний пост-фільтр нижніх частот, щоб повністю цього позбудеться потім буде зібраний активний фільтр. Але, незважаючи на це звук цілком гідний, набагато краще, ніж вбудована звуковуха видавала.
Тепер потестимо це господарство програмою RightMark Audio Analyzer 6.2.3.
Для цього вхід кожного каналу з'єднуємо з його виходом.
Запускаємо програму 
Виставляємо 16bit, 48kHz. Натискаємо кнопку Режими. Тут програма видасть усі режими, в яких може працювати наша саморобна звукова карта.
Потім натискаємо кнопку Пінг. програма перевірить можливість запису та відтворення пристрою. 
Далі в блоці, де написано Почати тести натискаємо на червону кнопку із символом динаміка всередині Відтворення запис. З'являться такі вікна, за допомогою мікшера Windows необхідно виставити оптимальний рівень сигналу. Саме тоді програма генерує тестовий сигнал. 
Після проходження тесту програма генерує звіт. Ось що вийшло.
USB Audio CODEC
Тест програми RightMark Audio Analyzer
Тестований ланцюг: External loopback (line-out - line-in)
Режим роботи: 16-bit, 48 kHz 
За тестом програми параметри теж непогані, та й суб'єктивна оцінка «на слух» пройшла дуже успішно! Звук подобається такий щільний, не різкий, словами не передати, треба слухати!
Ось у першій частині і все. У наступній частині буде опубліковано складання активного пост-фільтра та лампового буфера для аналогового виходу.
Схема електрична USB звукової карти
Мікросхемі PCM2702 потрібно кілька додаткових радіодеталей для роботи, але схема все одно не складна. Звукова карта може отримувати живлення безпосередньо від порту USB (перемичку W1) або від зовнішнього джерела живлення (перемичка W3).
Аудіокарта потребує двох ліній живлення - 3,3В та 5В. У схемі використані фіксовані вихідні напруги від TPS76733Qна 3,3 в (IO2) та TPS76701Qдля 5V (IO3). Але як ви розумієте, тут можуть бути використані будь-які відповідні стабілізатори – хоч LM317.
На платі зверху знаходяться три світлодіоди, у тому числі індикатор живлення, гніздо входу і виходу на стандартний Джек 3,5". Оформити пристрій можна в готовий корпус від якого-небудь USB девайса, відповідних розмірів, або відразу вбудувати схему зовнішній підсилювач, отримавши таким чином підключений до USB УМЗЧ.
Як виявилося, зробити зовнішню USBзвукову карту нескладно та недорого.
Передісторія:
Кілька років тому в інтернеті на одному з форумів мені на очі потрапила тема про аудіо ЦАПи. Я дуже загорівся ідеєю спаяти аудіокарту(!) і з великим інтересом почав читати описи різних конструкцій. Від їхнього повторення мене відштовхували складні (я не уявляв, звідки витягуватиму «квадратну шину» I2C на комп'ютері або де взяти S/PDIF) схеми та дорогі (це було найвагомішим аргументом) компоненти. Матеріалу російською, щоб почитати щось на цю тему, і зараз дуже мало…
Через пару місяців я знайшов просту конструкцію на чіпі PCM2702 і, найголовніше, з підключенням до комп'ютера USB. Я не злякався SSOP корпусу мікросхеми, але злякався ціни – понад 500 рублів за штуку. Також я боявся зіпсувати таку дорогу мікросхему своєю недосвідченістю (перегрів, статика… чи мало?). Почав шукати інші рішення. І натрапив на конструкцію на PCM2705. Це теж USB-кодек, але з нижчими характеристиками, порівняно з PCM2702. Мікросхему знайшов у розмові на одному з форумів. Замовив собі та другу по одній. Не пам'ятаю точно за якою ціною, але не більше 150 за штуку.
Схема:
Схему повторив майже один з одним з першоджерелом. А в нього там майже чистий даташит.
Плата:
Зробив свій варіант друкованої плати. ЛУТ я тоді вже освоїв.
Перший запуск:
Запаяв (думав не зможу запаяти п'ятиміліметровим жалом, але спасибі DI-HALT за ідею з мікрохвильою).
Тремтячими руками підключив до комп'ютера ... ОС виявила новий пристрій. Встановила драйвера. Підключив навушники – співає! Та й до того ж анітрохи не гірше, ніж вбудована в ноут звуковуха. А навіть краще! Принаймні я почув різницю на НЧ. На ВЧ не помітив. Але й навушники у мене не найкращої якості. Другу теж спаяв, підключив і не працює. Змінював конденсатори в обв'язці кварцу – не допомогло, поміняв сам кварц – запрацювало!
Модернізація:
На одному з форумів писали, що якщо застосувати в цій схемі зовнішнє харчування, стане краще. Також можна поекспериментувати з резисторами R7, R8 - поставити менше та збільшити конденсатори C12, C13 - покращиться передача низьких частот. Ще можна було вивести S/PDIF, але мені не було куди приткнути доріжку на друкованій платі, та й не потрібен він був мені тоді:) А так, на 5-му піні він знаходиться.
Не можу знайти PCM2705.
Аналогами PCM2705 є мікросхеми PCM2704-2707. Коротко про них:
PCM2704: 28-pin SSOP, Headphone і S/PDIF Output, External ROM Interface
PCM2705: 28-pin SSOP, Headphone і S/PDIF Output, Serial Programming Interface
PCM2706: 32-pin TQFP, Headphone і S/PDIF Output, I2S Interface, External ROM Interface
PCM2707: 32-pin TQFP, Headphone і S/PDIF Output, I2S Interface, Serial Programming Interface
Можна використовувати будь-яку з них, за якістю вони однакові. Даташить додаю.
Завантажити архів:
У вас немає доступу до скачування файлів з нашого сервера
Головне в нашій справі – взяти вірний старт! Я не зобов'язаний піклуватися про вибудовування лінійки продуктів від дешевого ширвжитку до самого high-end"а. Тому можу дозволити собі відразу вибрати чіп, що сподобався, цифро-аналогового перетворювача і будувати дизайн навколо нього. Отже, за основу був взятий "містичний ЦАП" "Як його називають в Мережі. Я не робитиму з маленької мікросхеми великого секрету, але давайте все ж для початку збережемо інтригу."
Побудувати гарний ЦАПдля себе коханого я збирався ще з минулого століття, але якось всі руки не доходили і пріоритетніші завдання брали гору. І ось тут мені на радість з'явився замовник, з одного боку здатний оцінити гарний звук, з іншого боку - приголосний миритися з певним рівнем " самомодельщины " у закінченому устрої. Звичайно, я докладу всіх зусиль, щоб мої клієнти залишилися задоволені своїм вибором. Що втрачають мої "pre-production" вироби порівняно із серійними апаратами розкручених брендів – так це:
- частина монтажу виконана павутинкою на "сліпих", а не на друку, що позитивно відбивається на якості звуку, але, на жаль, не буде доступно в серійних зразках;
- я не заощаджую на дрібницях типу мережевого фільтра або шунтуючих ємностей, у чому, до речі, не раз доводилося викривати всіма визнані авторитети;
- "бренд" мій ще не надто широко відомий у вузьких колах 🙂
На старт, увага...
З чого почати? Правильно, найкраще з готового пристрою, нехай навіть простенького, але містить ключові компоненти. У Китаї за US $ 50 був придбаний непоганий набір для самостійного складанняЦАП. Як я вже , китайський економічний геній не відрізняється особливими технічними талантами, так що все в тому наборі було по-мінімуму, в точності по datasheets. Зате до наборів додавались дуже відповідні R-core трансформатори.
На даному етапі не стояло завдання якось особливо управляти цифровим приймачем або ЦАП", тому жорстко зашитий мінімалістський ланцюжок S/PDIF->I2S->DAC мене цілком влаштував.
Свідомо не прагнув знайти ЦАП із USB входом. Причина проста: комп'ютер фонить дуже сильно і пускати все це сміття в аудіо-апарат немає жодного бажання. Звичайно, є методи, але мені досі так і не попалося жодного ЦАП з грамотною розв'язкою USB входу (апарати за 1К зелених і вище, а також вироби російських аудіо-лівшу не в рахунок).
Вважаю за необхідне відзначити, що незважаючи на всі мої причіпки до схемотехніки тощо, якість виконання друкованої плати просто відмінна!
Беремо контроль над ситуацією до своїх рук
У документації на ЦАП одному місці написано, що ніжку аналогового живлення треба зашунтувати електролітом в 10мкФ і керамікою 0.1мкФ. На схемі нога 18 так і зашунтована.
Трохи далі в тому ж документі сказано, що вхід на ніжці 17 бажано зашунтувати електролітом 10мкФ і керамікою 0.1мкФ. Розробник надійшов у повній відповідності, виконавчий товаришу, просто молодець!
Ще в одному місці документації сказано, що 17 ногу можна, можливозавести прямо на аналогове харчування. Що й бачимо на схемі 🙂
Що найкумедніше, не тільки в схемі, а й на друкованій платі так і розведено: з двома електролітами і двома конденсаторами по 0.1мкФ, з коротуном прямо між 17 і 18 ногами чіпа (доріжка до конденсаторів від 17 ноги йде під корпус мікросхеми) :
Все прийшло саме таким ось брудненьким із заводу. Як я це відмивав – окрема історія 🙂
Для особливо цікавих: крок ніжок корпусу мікросхеми – 0.65мм.
В друга мого Вадича-Борисича попалася мені якось ВКонтакте шикарна картинка: " опір марнийОсь, навіяло, воно тут так само марно, як дубльовані шунтуючі конденсатори на схемці вище, перемалював "схему" спеціально для Вас:
Мені ж потрібно було керувати тим, що відбувається на 17-й ніжці. Довелося різати живим. Добре ще не під чіпом завели перемичку - перспектива відпоювати одну ніжку SSOP корпусу якось не тішить.
Посередність – за борт
Який цифроаналоговий перетворювач обходиться без операційних підсилювачів?
Правильно, тільки якісний ЦАП. Так що скромний фільтр на NE5532 я просто не став напоювати. Може й варто було, щоб було що послухати для порівняння і переконатися, наскільки непереконливо грають глибокі петльові ООС... Але я вже маю CD-програвач від маститого виробника, який дуже старанно відіграє дуже посередній звук ОУ, хоч і захованих за звучною назвою HDAM та впаяних у екранчики. Та й інших подібних "зразків" достатньо.
Вчитися, вчитися і... думати!
Мабуть на всіх без винятку ЦАП від виробників з "піднебесної" спостерігаю одні й самі паровози з "КРЕНОК" (фото справа не моє, виловлено в Мережі). Включаючи віялом послідовні стабілізатори напруги розробники, очевидно, намагаються домогтися кращої розв'язки живлення та зменшення проникнення перешкод з цифрової частини в аналогову. На жаль, у масах відсутнє те, що я називаю "струмовим мисленням" у схемотехніці. Насправді все просто і... трошки сумно.
Подивіться на якусь LM317 з боку виходу. Напевно, знайдете 10мкФ електроліт і ще трохи дрібних ємностей. Тепер давайте прикинемо постійну часу в цьому ланцюзі: досить зазирнути в dataheet і переконатися, що вихідний опір "кренки" дуже невеликий, чого і домагалися розробники інтегрального стабілізатора. Точно вважати, чесно зізнаюся, зараз ліньки, але перешкоди з частотами скажемо від 100КГц і нижче кренка "бачить" прямо на своєму виході, або керуючому електроді і, як її і спроектували - передає ці пульсації "нагору по команді", старанно намагаючись утримати напругу на своєму виході.
Коливання струму потрапляють вихід більш високовольтного стабілізатора. Дотримуючись тієї ж логіки, все ще досить високочастотні зміни струму практично безперешкодно гуляють по всьому ланцюжку стабілізаторів. І свисчать і шумлять на все оточення.
Єдине раціональне зерно в застосуванні двох лінійних стабілізаторів поспіль я бачу лише в тому, що маленькі точні стабілізатори зазвичай не переносять високих вхідних напруг, а набори для самоскладання ЦАП часто потрапляють до рук паяльників-такелажників, які нерідко навіть не турбуються зазирнути в доки на застосовані компоненти. І набори ті, як і раніше, повинні працювати.
Поширення досить високочастотних перешкод легко запобігти додавши в схему звичайних резисторів. Прості RC фільтри по входулінійних стабілізаторів забезпечать чудову розв'язку ВЧ пульсацій в обидві сторони, різко скоротивши "відстань" за схемою, доки доберуться кидки струму (включаючи і "земляний" провід!)
Отже, харчування зазнало серйозних змін на платі. На жаль, не обійшлося без пари перерізаних доріжок та навісного монтажу.
Іноді маленький резистор набагато ефективніший, ніж великий конденсатор:
Ставимося з повагою до спадщини предків
Замість тупого мосту ставимо супер-швидкі діоди у випрямляч, що відчутно знижує удари струму в моменти замикання діодів. Цей прийом досить популярний і цілком осмислений, тому скористаємося ним і ми:
До речі, саме нерозуміння того, як розв'язати лінійні стабілізатори по ВЧ і приводить прискіпливих розробників до того, що на кожен блок схеми починають ставити окремий трансформатор. Інше дуже популярне, але теж витратне вирішення проблеми послідовних стабілізаторів: використання зв'язок джерело струму – паралельний стабілізатор. В даному випадку з розв'язкою все в порядку, тільки потужності розсіювати доводиться з чималим запасом.
Не вимагатимемо надто багато від "кита"
Для опису серії експериментів із різними стабілізаторами потрібна окрема стаття. Тут лише зазначу, що до честі розробників із Піднебесної, обраний ними LDO стабілізатор lm1117, можливо, найкращий варіантіз серійно випускаються та відносно доступних інтегральних стабілізаторів. Будь-які 78ХУ, LM317 і що з ними просто відпочивають через невідповідно великого вихідного імпедансу (міряв на 100КГц). На жаль, у той самий кошик пішли і прецизійні LP2951. Трохи краще поводиться TL431 у схемі стабілізатора, що шунтує, але там своя історія: TL431 бувають дуже різні, залежно від того, хто їх робив. 1117 виграє з великим випередженням. На жаль, він виявляється і найгучнішим стабілізатором. Вурчить, пищить і з навантаженням і без.
Довелося збирати стабілізатор самому на дискретних компонентах. Усього з двох скромних транзисторів, слідуючи ідеології HotFET, вдалося "вичавити" все те, що в інтегральному виконанні вимагає десятків транзисторів і не дотягує. Звичайно, для забезпечення роботи "солодкої парочки" потрібно ще кілька активних компонентів... але це знову вже зовсім інша історія.
Цікавий результат макрозйомки: неозброєним оком не помітив, що плата не до кінця відмилася від флюсу.
Полімери правлять балом
Останнім доопрацюванням, спрямованої на досягнення найбільш правильної передачі звуку, стало "вигладжування" харчування.
У критичних місцях було замінено звичайні (нехай і непогані ChemiCon) алюмінієві електроліти з набору - на алюмінієві твердотільні Sanyo OS-CON. Оскільки збирав два однакових набори паралель, була можливість влаштувати "А/Б" тестування. Різниця на межі чутності, але вона є! Без сигналу із звичайними електролітами, на (дуже) великому посиленні, у навушниках був присутній якийсь "шумовий простір". Полімерні електроліти переносять нас до абсолюту.
Sanyo OS-CON - фіолетові барильця без надпилу на кришці.
Не хочеш думати головою – працюй руками
Практично на всіх платах та наборах ЦАП із застосуванням цифрового приймача CS8416 китайці ставлять тумблер, щоб користувач міг вибрати між оптичним та мідним входом S/PDIF (фото справа – типовий приклад, виловлений у Мережі). Так ось: не потрібен там перемикач, мікросхема приймача цілком може слухати два входи без будь-якої допомоги ззовні, чи то грубий тумблер чи мудрий мікроконтролер.
Поділяюся з Вами трюком, підглянутим на демо-платі від самих Cristal Semiconductor. Достатньо підключити мідний S/PDIF до RXN, а вихід оптичного TOSLINK приймача - до RXP0.
Сподіваюся, чи не треба пояснювати, як таке працює? 😉
Навіть у референтному дизайні фірмачі напахали, забули-таки шунтуючий конденсатор у харчуванні TORX 🙁
Економія чи безграмотність?
Дуже корисно почитати документацію виробників, особливо тих, що роблять ті самі мікросхемки, на які потім моляться аудіофіли. Розкриваю найтаємніший секрет: reference design board, evaluation board і тому подібні "пробнички" від виробників зазвичай містять приклади грамотногозастосування тих самих мікросхем. Причому купувати всі ці плати зовсім не обов'язково, та й цінники на такі "зразки" бувають різні: і 50, і 400, і за тисячу зелених можуть перевалити. Але, дорогі мої розробники, документацію на всі ці плати викладено в відкритому доступі! Гаразд, добре повчати.
Отже, чого недочитали китайці, або на чому вони заощадили: скромні керамічні конденсаторчики, що шунтують, в 1000пФ в паралель до 10мкФ і 0.1мкФ. Здавалося б, навіщо, адже такими ємностями ми шунтуємо частоти від десятків мегагерц і вище. Аудіо-діапазон прийнято рахувати до 20кГц, ну до сотні кГц. Але цифрову частину в цифро-аналоговому перетворювачі ніхто не скасовував. Так ось саме перешкоди на десятках мегагерц безперешкодно гуляють по недорогих самобудних ЦАП", змушуючи тремтіти в страху все PLL і створюючи тим самим ідеальні умови для виникнення ДЖИТТЕРА, що наводить жах.
Ще один популярний спосіб заощадити на сірниках
Переважна більшість виробників як джерела цифрового аудіо-сигналу, так і цифро-аналогових перетворювачів економлять 30...50 центів на кожному пристрої. Розплачуємось за це ми, користувачі. Подробиці читати.
Який high-end без ламп?
Веселять мене полчища tube-DAC і tube-headphone-amplifier's у ціновому діапазоні від півтори сотні до сотень доларів, що наповнили ринок останнім часом. Мабуть подобається народу, як шипить і спотворює лампочка при 15...24 вольт анодного. Втім, Розбір всіх болячок подібних ЦАП і псевдо-лампових підсилювачів для навушників - тема для окремої статті, та не однієї.
(Фото справа для прикладу, у мене такого лампоцапа немає)
Багата тема. Я тут лише верхи пробігся, аналогову частину взагалі не торкнувся. А як цікаво буває розвести правильно " землю " чи організувати просте і навіть зручне управління апаратом. І чого варті одні атенюатори - адже їх можна вибирати різного опору, будувати за різними топологіями, включати в різних частинах тракту. Узгодження джерел із навантаженням - дуже, дуже цікаве, знаєте, питання!... Але на сьогодні пора мені вже закруглюватися.
BOM, або Bill of Materials
Звичайно, п'ятдесятьма доларами справа не обмежується. Керамічні конденсатори із набору були замінені плівкою. Діоди Шоттки, якісні електроліти, та ще багато чого довелося додати, не кажучи вже про корпус. Ну і, звичайно, мій підсилювач HotFET: лише 2 (два) каскади посилення від виходу ЦАП до навушників або виходу на підсилювач. Не багато не мало, а тільки в самому підсилювачі 32 транзистора нарахував у стерео варіанті. І транзистори все - JFET"и і depletion MOSFET"и. Ніяк в півтинник зелених не вкладаюсьнавіть по комплектуючих 🙂 Причому зауважте, це без будь-якої аудіофільської езотерики. Ну та щодо цього у мене теж є своя думка. Адже є люди, які вважають, що поставивши "правильні" компоненти – будь-яку схему можна змусити звучати. Якщо Ви, дорогий читачу, з їхніх рядів – навчіть, я прислухаюся, посперечаюсь, відслухаю і розповім усім про свої досліди прямо на цьому сайті.
Так де ж обіцяна халява?
Друзі, ця стаття - просто роздуми, нотатки на полях, була написана гарячими слідами переробки китайськоЦАПу. Сам я більше в таку авантюру нізащо не вплутаюся: хоч і вийшло непогано, але обійшлося занадто дорого за часом і зусиллями. І нікому не раджу. Коли розбирався з тим набором - отрута просто сочилася, що і позначилося в статті 🙂 Перепрошую за трохи гордовитий стиль викладу, і якщо не виправдав ваші очікування і не запропонував роздачу безкоштовних хайендних цапів населенню 😉
Якщо ж Вам було цікаво – дайте знати, будь ласка. Матеріалу в засіках ще багато, а ось сили, мотивацію публікувати та оформляти все це дають переважно відгуки, коментарі моїх читачів.
Як виявилося, зробити зовнішню USB звукову карту нескладно та недорого. У цій статті розповім, як її робив я.
Передісторія:
Кілька років тому в інтернеті на одному з форумів мені на очі потрапила тема про аудіо ЦАПи. Я дуже загорівся ідеєю спаяти аудіокарту(!) і з великим інтересом почав читати описи різних конструкцій. Від їхнього повторення мене відштовхували складні (я не уявляв, звідки витягуватиму «квадратну шину» I2C на комп'ютері або де взяти S/PDIF) схеми та дорогі (це було найвагомішим аргументом) компоненти. Матеріалу з цієї тематики російською мовою і зараз дуже мало.
Через пару місяців я знайшов просту конструкцію на чіпі PCM2702 і, найголовніше, з підключенням до комп'ютера USB. Я не злякався SSOP корпусу мікросхеми, але злякався ціни – понад 500 рублів за штуку. Також я боявся зіпсувати таку дорогу мікросхему своєю недосвідченістю (перегрів, статика… чи мало?). Почав шукати інші рішення. І натрапив на конструкцію на PCM2705. Це теж USB-кодек, але з нижчими характеристиками, порівняно з PCM2702.
Мікросхему знайшов у розмові на одному з форумів. Замовив собі та другу по одній. Не пам'ятаю точно за якою ціною, але не більше 150 за штуку.
Схему повторив майже один з одним з першоджерелом. А в нього там майже чистий даташит.
Зробив свій варіант друкованої плати. Лазерно-прасну технологію я тоді вже освоїв.
Перший запуск:
Запаяв (думав не зможу запаяти п'ятиміліметровим жалом, але спасибі DI-HALT за ідею з мікрохвильою).
Тремтячими руками підключив до комп'ютера ... ОС виявила новий пристрій. Встановила драйвера. Підключив навушники – співає! Та й до того ж анітрохи не гірше, ніж вбудована в ноут звуковуха. А навіть краще! Принаймні я почув різницю на НЧ. На ВЧ не помітив. Але й навушники у мене не найкращої якості.
Другу теж спаяв, підключив і не працює. Змінював конденсатори в обв'язці кварцу – не допомогло, поміняв сам кварц – запрацювало!
Користуєшся?
Користуюсь. Іноді вмикаю його, коли хочеться якіснішого звуку. Включав би частіше, але незручно користуватися ним - корпус так і не зробив, але туди-сюди тягаю ...
Модернізація:
Якщо застосувати зовнішній блокживлення з малошумливими стабілізаторами, звучання стане кращим, т.к. живлення на шині USB містить у собі дуже багато різних перешкод. Також можна поекспериментувати з резисторами R7, R8 – поставити менше та збільшити конденсатори C12, C13 – покращиться передача низьких частот.
Ще можна було вивести S/PDIF, але мені не було куди приткнути доріжку на друкованій платі, та й не потрібен він був мені тоді. А так, на 5-му виведенні мікросхеми він знаходиться.
Двостороння, грамотно спроектована друкована плата не була б на шкоду даної конструкції. Оскільки під «землю» буде відведено цілий шар міді – це скоротить шляхи зворотного струму та зменшить рівень перешкод. на Наразіякщо поруч із цим ЦАПом лежить мобільник і приймає вхідний викликабо повідомлення, то в навушниках добре чути всім знайомі «ти-ти-ти-ти… ти-ти-ти-ти… ти-и-и-и-и.....».
Не можу знайти PCM2705.
Аналогами PCM2705 є лінійка PCM2704-2707. Коротко про них:
PCM2704: 28-pin SSOP, Headphone і S/PDIF Output, External ROM Interface
PCM2705: 28-pin SSOP, Headphone і S/PDIF Output, Serial Programming Interface
PCM2706: 32-pin TQFP, Headphone і S/PDIF Output, I2S Interface, External ROM Interface
PCM2707: 32-pin TQFP, Headphone і S/PDIF Output, I2S Interface, Serial Programming Interface
Можна використовувати будь-яку з них, за якістю вони однакові.
Даташит додаю разом зі схемою і платою (відкривати в Sprint Layout 5).