Проект ЦАП на TDA1543. Часть 1.

Самый лучший способ самому понять как что-то работает, это объяснить другому. Пока вы объясняете принцип работы устройства сами получаете более ясное видение предмета.
Цель этого опуса, получить реальные навыки разработки ЦАП с нуля и действительно понять, что и как работает, отчего и почему.
Я попрошу не плеваться от пренебрежения мастеров со специальным электротехническим образованием, что дилетанты лезут куда не надо, ничего не понимают. Многие радиолюбители и в 70е и 80е вооружившись книжками 50-60х годов прекрасно собирали многие устройства самостоятельно. Я помню каким открытием в детстве было, что простой электромоторчик подключенный  в розетку для радио вдруг начинал вещать: «Говорит Москва!»
Ну что же попытаемся, узнавать новое не зазорно, зазорно незнать и бояться спросить.
Я для первого проекта выбрал ЦАП на мультибитном чипе TDA1543, что такое мультибит — есть обширный и доходчивый обзор на сайте Популярно о мультибитном ЦАП, в силу наиболее простой реализации конечного устройства.
Посмотрите на заглавную фотографию чьего то DIY-ерского проекта — это наглядная демонстрация того, что примерно мы попытаемся сделать.
Будем вместе разбираться с этой темой. Я сразу скажу, это не моя профессия, я в этом ничего не понимаю, поэтому ряд моих умозаключений в этом проекте может быть неверен. Если вы видите очевидную ошибку в проекте, я прошу вас, укажите на нее, поправьте меня.
Сразу все кажется страшным и сильно непонятным. Можно найти какие то схемы цап на TDA1543, где к ногам микросхем прикручена обвязка. Меня это не устраивает потому что я не понимаю почему она там прикручена и зачем. Авторы не особо любят это объяснять, логично считая, что это элементарно, Ватсон.
Но я начинающий любитель, мне это не элементарно и совсем непонятно. Поэтому будем разбираться сами.
ЦАП TDA1543 выбран по следующим причинам:

  1. Он не требует создание усиления на выходе, так как позволяет получить звук сразу прямо с ножек, через 1 резистор и  1 конденсатор образующие одновременно и преобразователь тока в напряжение (через резистор) и ФНЧ-фильтр (образующийся в связке этот самый резистор + конденсатор).
  2. Мы получаем NOS-цап, т.е. цап без оверсемлинга имеющий ряд преимуществ.
  3. Улучшить звучание цапа очень просто — достаточно параллельно припаять любое количество таких же чипов TDA1543 (главное обеспечить охлаждение).
  4. Запараллеленный TDA1543 действительно хорошо звучит, в чем я убедился на основе прослушанного китайского цап на 8 x TDA1543.
  5.  Поняв как работает такой простой ЦАП, можно перейти к более продвинутым устройствам.
  6.  Цена TDA1543 и остальных компонентов очень низкая.

Сумма этих факторов привела меня к мысли о именно такой разработке — простой в изготовлении NOS-цап, сперва на 1 микросхеме, потом запараллеленный до 10-20 чипов — но это в будущем, если что то получится.

УСТРОЙСТВО ЦАП

Глобально ЦАП состоит из трех частей:

  1. Ресивер получающий сигнал с оптического или коаксиального входа.
  2. Сам ЦАП получающий цифровые аудиоданные с ресивера.
  3. «Выхлоп» — обычно миниусилители усиливающие сигнал до 1-2 вольт, после чего проходящий через фильтр низких частот, где обрезаются не используемые диапазоны звука.

В нашем случае о 3-ем пункте беспокоится не нужно, так как с ножек TDA1543 ток идет итак более чем мощный, и весь выхлоп уместится в 1 резистор и 1 конденсатор на 1 канал.
Следовательно самое важное у нас выбрать ресивер и выбрать сам цап. Но с цапом мы уже определились — TDA1543.
А вот с ресивером посложнее.
TDA1543 принимает на входе только I2S формат данных, следовательно нам нужен ресивер, который получив цифру например по коаксиалу сможет на цап отправить ее уже в I2s формате.
Обычно используют  3 разных ресивера (можно и еще выбрать) — это:
CS8412 (джиттер 200 пикосекунд, 96000 Гц)
DIR9001 (джиттер 50 пикосекунд, 96000 Гц)
Wolfson wm8805 (джитер 50 пикосекунд, 192000 кГц)

Каждый из них умеет I2s + кучу других форматов, так что нужно будет с помощью подачи напряжения на определенные ноги устанавливать разные режимы, чтобы ресивер стал работать на выдачу I2S.
Мой взгляд сразу привлек DIR9001, но первым мне попался даташит на CS8412, я внимательно почитал его и что то немного понял, поэтому пока начнем с него. К тому же если я пойму CS8412, остальные я тоже пойму как работают (в общем).
Нам нужно понять как устроен цап TDA1543 и как устроен ресивер CS8412.
Начнем сперва с ресивера CS8412.
Вот так он выглядит физически:

А вот значения ног CS8412:
cs8413_mode

Что из этого можно понять сразу.
Мы видим, что у чипа есть 2 земли — DGND (D — digital — цифра) — цифровая земля (ножка 8) и AGND (А — analog) — аналоговая земля (ножка 21). Но даташит сообщает, что
AGND должны быть подключены к той же земле, как DGND. Т.е. земля для них должна быть одна.
Так же мы видим два контакта для питания, один для питания цифры — VD+ (D — digital — цифра) и VA+ (логично, что А — analog) — для питания аналоговой части чипа.
Номинальное питание +5V и аналога и цифры. Я ранее пришел к такому же выводу, что логичнее было подать именно 5 вольт, так как:
Я планирую сопрягать CS8412 с TDA1543.
CS8412 допускает максимальное напряжение +6V.
TDA1543 допускает максимальное напряжение +8V.
Конечно можно обеспечить два раздеьных питания, например подавать на CS8412 5,5V, а на TDA1543 7V, но проще подать на оба одно напряжение +5V.
Для TDA1543 указано, что ее номинальное питание +5-8 V, т.е. +5 вольт даст номинал и для цап и для ресивера.
Другие ножки, что мне сразу были понятны в CS8412 — это RXP и RXN.
Это ножки 9 и 10, на них приходит SPDIF-сигнал.

rx8412

Пока звучит непонятно. Ок, что есть SPDIF для обычного пользователя?
Для коаксиального подключения это разъем-мама в виде RCA-тюльпанчика.
Значит нам нужен SPDIF-разъем, он же терминал тюльпанчика.

big_neutrik_rean_nys_367-2_red3

Вот у него как раз два кончика-лепестка, один и есть RXP (сигнал — центральная дырка), другой RXN (земля — лепесток торчащий вбок).
Посмотрим, как советует подключение коаксиала даташит:

coax_cheme

Что это коаксиал я догадался по сопротивлению резистора 75 Ом.
Что за кольцо вокруг дорожек я не знаю — подскажите, что это, феритовое кольцо?
Итак мы видим, что после коаксиального разъема дорожки соединены через резистор на 75 Ом, после чего RXNзаземлен.
Ножка же микросхемы CS8412сперва идет на конденсатор 0,01 микроФарад, а потом на ту же землю.
Проследим по линии от  разъема RXP — итак, у нас ответвился резистор на соседнюю дорожку, а мы далее ставим конденсатор с аналогичным значением 0.01 mF и приходим на ногу RXP.
Вот мы и реализовали коаксиальный вход.
К вопросу о гальванической развязке, судя по даташит, она рекомендуется только для XLR-подключения. Причем,  указано, что если не хотите использовать для этого трансформатор, то можете вместо этого использовать дополнительно установленные конденсаторы.
Далее возвращаемся к нашей схеме из даташит.

coax_cheme

Про нее сказано: хотя трансформатор не является необходимым — он рекомендуется. Вот как!

Из этого мы понимаем, что конденсаторы 0,01 mF можно и не ставить, но с другой стороны они выполняют роль барьера не пропускающего постоянный ток, для чего они и установлены в данном месте схемы.
Это керамический кондансатор, его значение может быть в диапазоне от 0,1 до 0,47 Мф.
А что может быть, если не защитить микросхему от постоянки и откуда она возьмется?
В момент подключения источника к вашему цап может быть постоянный ток (мало ли что там за источник) способный успешно спалить ваше устройство.
Т.е. самое оптимальное схемотехнически подключение указано для XLR-разъемов, посмотрим схему:

xlr

В этой схеме такие различия, что у XLR 3 провода и сопротивление 110 Ом, в остальном же все так же, поэтому на основе этого примера можно построить свою схему для коаксиального входа:

coax_cheme_my

(ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ)

Продолжить обсуждение и высказать свои предложения можно на форуме.

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (2 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...

19 Comments on Проект ЦАП на TDA1543. Часть 1.

  1. Короче, заказал одну 8412 за копейки у подозрительного продавца, две 8414 и две 9001 в надежде, что хоть что-то придёт относительно быстро.

    И такой вот адаптер:

    https://ru.aliexpress.com/item/Free-Shipping-IC-transfer-IC-adapter-Socket-SOP28-TO-DIP28-SOP28-turn-DIP28-SOP-28-turn/32590657356.html

    Это продавец с самым высоким рейтингом, который такими штуками торгует.

  2. Как понять экран, как это выглядит? мне кажется это какое то кольцо.
    И про трансик непонятно — высчитывать ему витки или просто 10 первички и 10 вторички накрутить и хватит.
    Написано что при передачи цифры по коаксиалу никакого тока постоянного быть не может. Но может быть неисправный источник и тогда при подключении можно попалить свой девайс без того конденсатора.

  3. А переходник зачем? Потом развести плату и лутом изготовить. У меня они правда то получаются то нет. Но думаю это зависит от того что мне картридж как заправляют, совсем поганым тонером или так себе.

  4. Да это точно экран на проводе. Обычный антенный кабель.

    Транс просто выпаять из старой сетевухи и не мучиться. Везде об этом пишут и у китайцев они на всех нормальных платах:

    https://gd1.alicdn.com/bao/uploaded/i1/TB1sA98JFXXXXaNXFXXXXXXXXXX_%21%210-item_pic.jpg

    Эта чёрная хрень большая рядом с жёлтым входом коаксиальным с надписью PULSE. Нет сетевухи, спросить у любого админа или у знакомых. Даже от старой 10 мб пойдёт. Но это всего лишь гальваническая развязка для улучшения характеристик. На данном этапе оно совсем необязательно. Кондёра с головой хватит.

    Переходник для удобства. И он универсальный, потом тоже может пригодиться. Но дороговато, да ( в итоге уже можно готовую хорошую плату купить и не мучиться. Я не уверен, что буду с лутом заморачиваться. Да у меня и утюга даже нет ) В целом схема простая и ЦАПа и ресивера, с головой и макетки хватит.

  5. Короче, я слабак ) Возьму наверно всё же:

    https://ru.aliexpress.com/item/AK4118-digital-receiver-board-SPDIF-to-I2S-with-LCD-Sampling-Rate-display-32k-48K-256fs-88/32713310238.html

    и сосредоточусь именно на блоке ЦАПа. Ибо цена комплекта самосбора выходит не меньше. Для меня. А тут уже готовая плата с гальванической развязкой, с оптическим входом, с экраном, со стабилизатором… На современном и молодёжном ресивере )) вот только режимы работы последнего, походу, сильно не поменяешь ( но обычно и I2S с головой. Только ЦАПы меняй и радуйся )

  6. Черная штука с надписью PULSE — это вроде усилитель сигнала. По крайней мере так про нее в цап BlueBird DAC-6.0 объяснено DIY-ером, который его разработал.

  7. Таки в пару к плате взял 9001 2 штуки за 200 руб у вполне нормального продавца:

    2Pcs DIR9001PWR
    http://s.aliexpress.com/7faIJNva

    Посмотрим,что первым придёт. Ещё надо будет глянуть даташит, может ли оно без кварца работать.

  8. Да, информация с таким трансформатором — вариант, нужно взять на заметку. Я только не понял выход CT — это что такое и зачем.

  9. Я предполагаю, что это земля. Spdif как полагается +/- и земля/экран.

    Ааааа, так ST только в датащите к гальваноразвязке в сетевой карте. Это общий случай — даташит на трансформатор. А мы уже его используем, как нам нужно. По образу и подобию, так сказать. Смотрим, какие выводы у трансформатора, и заводим себе. ST — это «центр» обмоток.

  10. Ну не знаю… даташит к трансформатору, который используется в сетевухах. У них две обмотки, каждая из которых со средней точкой — st. Это нужно иметь ввиду. И только. Когда ресивер и цап заработают, можно будет поиграть с разными вариантами и определить, какой лучше

  11. Нет, ну средняя точка если, то это для двуполярного питания. Значит надо брать как раз плюс и среднюю точку для плюсового одно полярного.

  12. А плюса там быть не может,тк ток переменный. Мы же его не выпремляем. Что-то непонятно ют

  13. Ну, под плюсом я имел ввиду всё же чуть другое ) по аналогии c tx+/-. Но не важно, смысл понятен.

    Да, выслали мне уже плату на ак4118, которую я приводил выше. Молодец продавец, очень оперативно! Ждуууу!!! )))

    Кроме того, заказал ещё и Raspberry Pi 3. Там есть I2S, который, как я понял, можно прям на ЦАП заводить без ресивера и прочего. Плата идёт обычно не больше двух недель, судя по отзывам. Так что должна прийти может даже раньше самих 1543.

    Итого, буду экспериментировать с входом — spdif, I2S, USB. И связывать всё это вместе. Так как с Линуксом хорошо знаком, не думаю, что это будет большой проблемой. Можно и привод подключить для ЦД и ДВД-А. И голубой зуб уже встроенный для того же mpd и руления им с мобильных девайсов. Со временем может экранчик прикуплю тойч, чтобы полностью самодостаточный девайс был. Ну и там не проблеме сделать, чтобы автоматом диски вставляемые воспроизводились. И кнопки аппаратные вывести для паузы-перемотки.

    Ещё давно заказывал, жду:

    MAX7219 Dot Matrix Module 4 In One Display with 5P Line

    Сперва думал сделать «Voice Frequency Module LED Audio Spectrum», вполне прилично выглядит по видео, цепляется несложно, но. в принципе, можно инфу о треке так же выводить.

    В общем, много чего уже едет, жду с нетерпением всё это, плюс развитие цикла статей о ЦАПах, в особенности diy по 1543. Может в итоге и самому будет чем поделиться ) хватило бы на всё сил и времени )) а денег вбухал уже прилично ) Пока же из аудио-diy у меня всего лишь:

    https://pp.vk.me/c837536/v837536711/5ae6/2hE1RCffA1Q.jpg
    https://pp.vk.me/c637331/v637331711/1366a/vXBnsV5FLoI.jpg
    https://pp.vk.me/c637331/v637331711/13660/BxjRvg6rIjg.jpg

    Хотя, именно этот девайс (и уши такого класса) меня побудил к покупке ЦАПа. А ЦАП потянул всё остальное )))))

  14. С работы взял ещё сетевуху, которая точно с таким же разделительным трансформатором, как и по моей ссылке — FC-518LS. Ну всё, теперь я точно готов ко всему )

    Ах да, совсем забыл, ещё же осциллограф ISDS205B должен к концу месяца прибыть. И тогда я буду точно полностью готов обучаться цаподелию ))))

  15. По большей части разобрался что и как работает и почему и как цап конструировать, не только 1543 , а ваще. Я думал сложнее это все. Cs8412-16 все понял, dir9001 тоже, wm8805 в массе тоже, но его конфигурировать сложнее. Попутно еще пришлось 74hc00 зацепить.
    Еще немного теорию покопаю и буду закупаться. Продолжении материала им конечно будет. Но вторая часть снова про ресиверы, что выбрать, кто получше, кто попроще, как их притягивать к входу и цапу.

Leave a Reply