PERFECT DAC

Это один из самых первых моих ЦАП, который я могу назвать удачным. История его создания довольно длинная. Как-то сменив в очередной раз свою домашнюю аудио-систему и потеряв на этой замене некоторое количество "Убитых Енотов" (У.Е.) я пришел к мысли, что покупая готовую аппаратуру мы больше переплачиваем за "брэнд" и рекламу в прессе, чем получаем "звук" на потраченные деньги. Вот тогда я и решил попробовать изготовить что-то самостоятельно. Проще всего было начать с цифро-аналогового преобразователя. Почему с ЦАП? Да потому, что до идеи создания я уже имел опыт апгрейда аналоговой части своего проигрывателя (тогда это был NAD-512). В процессе работы над NAD-ом я пришел к выводу, что кардинально изменить звук можно применив новый ЦА-преобразователь , а поскольку опыта "встраивания" чего-либо в проигрыватели CD у меня тогда было немного, то я и решил делать блок внешним - так меньше риска испортить проигрыватель.

Шел 1998-й год. "Пробежавшись" по поисковикам в сети Интернет я обнаружил готовые проекты подобных устройств с полным и подробным описанием, шаблонами печатных плат, а также и то, что "творить на кухне" подготовленному радиолюбителю стало намного проще: ассортимент доступных компонентов достаточно велик, изготовление сложных (для "кухни") печатных плат не вызывет проблем - в продаже есть фоторезист-аэрозоль, а компьютер и лазерный принтер - предметы быта. Для "повторения" я выбрал очень известный в "Сети" проект Шелдона Стокса (Sheldon Stokes) Tube DAC 3.5. Самыми сложным для меня оказалось найти требующийся для этого проекта цифровой фильтр производтства NPC SM5842, а также решиться на покупку дорогих м\с цап PCM63P-K. В итоге цифровой фильтр я так и не нашел, а сборку проекта уже начал. После нескольких бесплодных попыток найти SM5842 я стал искать замену этой м\с и нашел: DF1704 - единственный доступный на тот момент цифровой фильтр, не самый лучший, конечно, зато недорогой. Закончился тот проект ничем - помучившись с подпаиванием на "проволочках" DF1704 вместо SM5842 и получив в итоге жуткий скрежет вместо звука я отправил собранную наполовину плату "в чулан".

Неудача с повторением Tube DAC 3.5 не остановила меня в попытках создать внешний цап. И взяв за основу конструкцию на CS4390 (недорогая м\с дельта-сигма ЦАП со встроенным цифровым фильтром) все того же Шелдона я изготовил свой первый DAC 1.5. Когда эйфория от первой работающей конструкции прошла и я внимательно послушал свое "творение", то я понял, что звучит оно далеко не лучше (и даже хуже), чем мой NAD-512. Потом были попытки скопировать также известный проект "Crystal Clear" на основе все той же CS4390 - я ж и не предпологал тогда, что делая ламповый выход глупо экономить на качестве комплектующих аналоговой части . В итоге отправив очередной проект на CS4390 "в корзину" я решил самостоятельно разработать цап на оставшихся у меня PCM63P-K...

Создавал я свою конструкцию долго и упорно. Сначала разобрался с тем как вообще устроены цап: какие сигналы идут с приемника цифрового потока, как работает цифровой фильтр и как его нужно подключать к приемику и м\с цап, что из себя представляет аналоговый каскад и для чего нужен преобразователь ток-напряжение и аналоговый фильтр. Надо сказать, что моя радиолюбительская практика на тот момент была в основном в области усилителей, магнитофонов и микрокомпьютеров типа "Sinclair". Нет, конечно я имел представления о цифровых звуковоспроизводящих устройствах, но достаточно общие, без опыта, который как известно никогда не бывает лишним. Мой последний опыт в области инженерных знаний касался технологий изготовления тонкопленочных головок для накопителей на жестких дисках, но никак уж не цифрового аудио.

В итоге первой рабочей конструкцией на основе PCM63 стал блок построенный по следующей блок-схеме:

• Приемник цифрового сигнала CS8412 - простой в примении, надежный.

• Цифровой фильтр DF1704 - доступный и недорогой.

• Цифро-аналоговые преобразователи - имеющиеся у меня PCM63P-K

• Преобразователь ток-напряжение на резисторе, ламповый буфер, аналоговый фильтр отсутствует - за счет достаточно высокого выходного сопротивления лампы и емкости межблочного кабеля образуется естественный фильтр первого порядка.

• Питание цифровой и аналоговой частей от раздельных трансформаторов по принципу: "каждому потребителю - свой стабилизатор". Тип стабилизаторов - трехвыводные регулируемые LM317/LM337.

И этот ЦАП у меня получился! Я назвал его "серебряным", т.к. использовал для его сборки отвратительный припой Multycore, якобы предназначенный для пайки Hi-End аппаратуры. Припой содержал 4% серебра и поэтому ЦАП получил соответствующее название. Почему этот припой является весьма отвратительным: даже при использовании паяльной станции с регулировкой и контролем температуры пайки (указанной для данного припоя) он застывает образуя "комья" (т.е. своеобразную зернистую массу).

Получившийся у меня ЦАП эксплуатировал некоторое время, затем решил все же переделать. Дело в том, что я стал знакомиться с материалами, касающимися качества электропитания подобных устройств и решил проверить все сам, практически так сказать. Так и появился Perfect, только в отличие от предшественников я отказался (временно) от лампового аналогового выхода.

Perfect - классический ЦАП. Как правило если не делать технических изысков типа пересинхронизации от внешнего генератора, который находится в источнике (CD-проигрывателе) или от встроенного (тогда требуется генератор, управляемый напряжением /VCXO/ и ФАПЧ /PLL/), то схема получается простой:

• CS8412 - входной ресивер, его задача принять поток цифровых данных с выхода SPDIF, выделить из потока данные отсчетов и служебную информацию, а также восстановить тактовые частоты. Для восстановления тактовых частот используется встроенная петля ФАПЧ (фазовой автоподстройки частоты). CS8412 имеет два входа для подачи напряжения питания: аналоговый (VA) и цифровой (VD). От "аналогового" входа питается приемник

• DF1704E (Burr-Brown) - цифровой фильтр с 8-ми (8Х) кратной передискретизацией и интерполяцией. Цифровой фильтр увеличивает частоту дискретизации (для системы CD это 44,1 кГц) в восемь раз, добавляя дополнительно еще семь отсчетов данных между двумя исходными отсчетами. Т.к. фильтр интерполирующий, то величины добавляемых отсчетов рассчитываются по специальным коэффициентам, хранящимся в ПЗУ фильтра. Кроме того, фильтр увеличивает разрядность данных, масштабируя отсчеты соответствующим образом. Новые рассчитанные отсчеты также подвергаются обработке при которой происходит ограничение спектра выходного сигнала на частотах выше половины основной (44,1 кГц) частоты дискретизации. НИКАКОЙ полезной информации цифровой фильтр НЕ ДОБАВЛЯЕТ. Он лишь позволяет СУЩЕСТВЕННО упростить аналоговый фильтр. Также цифровой фильтр DF1704E содержит в себе цепи коррекции (de-emphasis), и имеет возможность выбора отклика (Roll off) для цифрового фильтра в двух режимах Slow и Sharp. На слух это выражено так: Sharp – точнее, детальней, но жестковато, Slow – мягче, с едва различимой вуалью.

• PCM63P-K - цифроаналоговые преобразователи. Великолепные приборы производства Burr-Brown, использующие для ЦА-преобразования матрицу из прецизионных и стабильных нихромовых резисторов. Эти микросхемы - практически единственные приборы, которые обеспечивают реальное 20-битное преобразование.

• Преобразователь ток-напряжение и выходной буфер выполнены на "звуковых" ОУ OPA2604, характеризующихся крайне низким значением нелинейных искажений (0.0003%) и хорошей линейностью выходного каскада. Аналоговый фильтр упрощен до простейшей RC-цепи из металлопленочного резистора (я использовал отечественные С2-10, с подавленной ВЧ-реактивностью) и фольгового полистеренового конденсатора (полистерен - диэлектрик превосходящий по стабильности полипропилен и имеющий более низкие потери адсорбции).

Маленькая изюминка – модуль управления и индикации развязан от ресивера и фильтра оптронными ключами. Дело в том, что для экономии места на плате (оно отдано под шины питания) я соединяю цифровую часть CS8412+DF1704E длинным жгутом. А он идет через всю плату (белый такой на фото). В первой версии оптронов не было и в процессе наладки было заметно, что как только я подсоединил модуль индикации звуковая картинка немного "помутнела". Пришлось прибегнуть к недорогим TLP621-1 (диод+фототранзистор). А само управление (ручное включение деэмфазиса и режима фильтра) вместо грубых П2К, использованных в предидущем варианте, заменено D-триггером 74HC74 и двумя тактовыми кнопками – "дизайново" и приятно.

Немного о цифровом фильтре. Вообще цифровые фильтры

Питание.

Вот какие соображения хочется высказать.

Применение регулируемых (например LM317) и нерегулируемых (например 7805) трехвыводных стабилизаторов возможно лишь в весьма ограниченных случаях. Паспортное значение подавления помех этими приборами порядка 60-70Дб (а в реальных условиях меньше). Однако, если микросхема ЦАП имеет заявленное отношение сигнал/шум 108Дб (PCM63P-K), то логично предположить, что и качество питания для нее должно быть соответствующим. Ведь именно из питающего тока получается полезный сигнал. Отсюда вывод – хочешь добиться качества – используй качественный питатель.

Как правило в регуляторах напряжения содержится источник опорного напряжения, выполненный в виде стабилитрона. При работе которого мы имеем два неприятных момента – некий спектр шумов (см. принцип работы стабилитрона) и некоторая нестабильность напряжения в зависимости от температуры окружающей среды (почему-то сразу вспоминается проблема возникновения «джиттера».

Как я все это реализовал.

Цифровая и аналоговая части раздельные вплоть до трансформаторов. Выпрямители на диодах Шоттки (нужно-ли – спорный вопрос, но за недорого можно и поставить). После выпрямителя первичная стабилизация осуществляется трехвыводными стабилизаторами (КА7809, КА7909). В цифровой части их несколько – свои для секций питания ресивера, цифрового фильтра, цифровых частей ЦАПов. Затем напряжение доводится до номинального дискретными секциями на ОУ CA3140E (специализированный операционник для модулей питания с хорошим подавлением синфазной помехи). А вот опорное напряжение для ОУ формируется прецизионным термостабилизированным источником напряжения AD680 (трехвыводной, в корпусе TO-92). Изюминка в том, что последний НЕ СОДЕРЖИТ СТАБИЛИТРОНОВ. Внутри него прецизионный источник тока и не менее прецизионный (как часто повторяется это слово) резистор. Некоторые модификации таких приборов имеют ТКС меньший, чем у металлопленочных резисторов широкого применения. Выходное напряжение определяется соотношением пары резисторов и используется т.н. «следящая» схема. Резисторы обвязки – 1%-ые, С2-23, что позволило без проблем выдержать точность установки питающих напряжений до 0.01В, которые и остаются таковыми в диапазоне температур внутри корпуса ЦАП от 20 до 60 С (на мороз не выносил.

Картинки с обратной стороны монтажа не привожу, но поверьте– там качественных танталовых емкостей – жуть.

Наконец фильтр сетевого напряжения уместился на плате и сделал я его на чумовых компонентах из какой-то крутой буржуйской машинки – индуктивный элемент от Fuji, а помехоподавляющие емкости от Matsushita.

Печатная плата. Шины питания – 2 и 2.5 мм, остальное 0.3 DF1704E и 1.5мм. Модули входа, ЦАПов, питания, выхода, индикации разделены шиной земли (не путать с общим проводом) шириной 3 мм.

Первые впечатления от звука.

Тракт:

• Источник ROTEL-951 (внутренний ЦАП – PMD100+BB PCM69+OPA2604)

• Усилитель ROTEL-945 (регулятор громкости на 11 часов)

• Акустика CASTLE Severn 2SE

Классика меня не привлекает уж не ругайте, посему вот что слушал:

Психоделика. Pink Floyd. Альбом Division Bell. Последняя и она же заглавная вещь High Hopes. Кто слышал – знает. Впечатления – ужасная ТРАГЕДИЯ, очень СТРАШНО и дико ЖУТКО …. Странно, я слушал ее неоднократно. Писать о том, что там и как и где расслышалось – не буду. При прослушивании возникало желание выключить все это, но вместе с тем и какое-то не менее странное любопытство, которое это «выключить» и не давало. Сидел еще пару минут без движения, когда все стихло…

Акустика. Название творца не знаю, сборник без обложки. Вещь называется Tricycle. Партии всех инструментов (рояль, контрабас, ударные и т.д.) без напряга прослушиваются поотдельности, но при Моем на то желании. А если желание подавить, то просто сидишь и ножкой в такт притопываешь.

Женский вокал. Nina Simon, Ultimate. Бархатный, теплый, пробирающий насквозь голос темнокожей ЖЕНЩИНЫ.

На главную! >>>