Портал для радиолюбителей, меломанов, аудиофилов и сочувствующих последним.

Схемы усилителей, регуляторов громкости и тембра, DAC, блоков питания и стабилизаторов и т.п.

ЦАП перфекциониста (часть IV)

цифро-аналоговый преобразовательСегодня, когда оцифровывается всё что можно и даже нельзя оцифровать, музыкальный материал всё больше переносится и хранится на цифровых носителях. К сожалению или к счастью акустические системы и наушники пока ещё не умеют воспроизводить непосредственно цифровые данные. Поэтому для качественного воспроизведения музыки необходимы устройства способные с минимальными потерями и ошибками, как можно точнее, преобразовать цифровой сигнал в аналоговую форму. Такие устройства называются цифро-аналоговыми преобразователями (ЦАП).

Они есть внутри практически любого современного аппарата: CD- и DVD-проигрывателей, звуковых карт, MP3-плееров и т.д., где им приходится соседствовать с другими блоками и узлами устройства, что чаще всего негативно сказывается на качестве такого ЦАП. Кроме того, в интегрированном устройстве всегда имеют место компромиссы цены, конструктива, сложности, функционала и т.п.

Поэтому каждый уважающий себя аудиофил должен иметь в составе своей аудиосистемы цифро-аналоговый преобразователь как отдельное устройство, выполненное по всем правилам и с минимумом компромиссных решений. Всё должно быть нацелено на получение максимального качества звуковоспроизведения.

Именно таким требованиям соответствует ЦАП перфекциониста, структурную и принципиальную схему мы рассмотрели в предыдущих частях публикации. Сегодня переходим к практической части — поговорим о конструкции, сборке и измерениях параметров ЦАП.

ПЕЧАТНЫЕ ПЛАТЫ

Как упоминалось ранее, конструктивно ЦАП перфекциониста собран на 4 печатных платах: первая плата — блок питания с напряжениями ±12В и +5В; вторая плата — приёмник цифрового сигнала и драйвер дисплея; третья плата — цифровой и аналоговый фильтры, непосредственно цифро-аналоговый преобразователь и выходные цепи; четвёртая плата — дисплей, состоящий из двух семисегментных индикаторов и токогасящих резисторов к ним.

Все платы двухсторонние. Размещение элементов на платах показано на рисунке:

печатные платы

увеличение по клику

Переключатели S1- S4 лучше смонтировать непосредственно на плате.  Исключением является переключатель S2. Если предполагается в дальнейшем использовать процессор для управления цифровым фильтром (об этом в следующей части статьи), то этот переключатель лучше смонтировать через качественную 8-ми контактную DIP-панель.

Плата дисплея соединяется с платой цифрового приемника 10-ти жильным кабелем.  В плату дисплея кабель запаивается, а с другой стороны устанавливается разъём. Кабель следует сделать минимально возможной длины для уменьшения помех.

Начать сборку лучше с установки микросхемы IC6. Этот крошечный чип в корпусе SSOP-28-контактный имеет расстояние между выводами всего 0,65 мм. Поэтому при пайке следует быть очень внимательным и осторожным. Следите, чтобы не образовывались перемычки между соседними выводами (возможно, потребуется использовать увеличительное стекло), и избегайте перегрева корпуса микросхемы — запаяв 2-3 вывода, делайте перерывы между пайками, давая микросхеме остыть.

цифровой фильтр

Затем на платы устанавливаются микросхемы IC7 и IC8. Они выполнены в стандартном 20-контактном SOIC-корпусе, и паять их легче. Микросхемы ОУ IC9-IC12 лучше установить в качественные DIP-панельки.

Конденсаторы С27-C38 в аналоговой части имеют допуск в 1%, выполнены в квадратном корпусе с расстоянием между выводами 7,1 мм. Если аналогичных у вас не окажется в наличии, можно установить другие плёночные полистирольные или полипропиленовые конденсаторы в круглом корпусе. Емкости конденсаторов следует подобрать как можно точнее, так как большие отклонения могут привести к значительным изменениям частотной и фазовой характеристик фильтра.

Для улучшения разделения каналов на высоких частотах, желательно экранировать левый и правый канал аналогового выходного фильтра друг от друга. Лучше всего это сделать путем размещения небольшого (86 × 13 мм) экрана из жестяной или медной полоски закрепленной от разъёма К6 до конденсатора С18. На рисунке печатной платы выше экран показан пунктирной линией. Экран припаивается к верхнему слою печатной платы. В опытном образце за счет установки экрана разделение каналов улучшилось на 12 дБ при частоте 20 кГц.

Печатные платы в формате PDF забираем здесь (rar-архив 236kb).

КОРПУС

Для придания завершённого вида собранные платы необходимо разместить в корпусе подходящего размера и лучше всего, выполненного из металла. В авторском варианте корпус имел размеры:  ширину 435 мм, глубину 230 мм и высоту 44 мм:

ЦАП

Увеличение по клику

Обратите внимание на расположение печатных плат. Оно является оптимальным для подобных конструкций. Если у вас корпус будет других размеров или конфигурации придерживайтесь следующих принципов:  ЦАП в одном углу, приемник  рядом с ним, блок питания как можно ближе к потребителям, трансформаторы и сетевые фильтры как можно дальше — в противоположном углу корпуса.

На переднюю панель выведены: сетевой выключатель и дисплей, который показывает частоту дискретизации. Можно было бы вывести и светодиод D7, но это будет лишним, так как дисплей сам служит индикатором включения устройства.

Соединения между платами:
• разъём К2 на плате приемника соединён с разъёмом K4 на плате дисплея  через 10-жильный плоский шлейф.
• разъём К5 на плате ЦАП соединён с разъёмом К3 на плате приемника через 16-жильный плоский шлейф. По нему же на плату передаётся напряжение питания.
• разъём К12 (+5) на плате блока питания соединён с разъёмом K8 на плате ЦАП с помощью двух проводов.
• разъём К10 (± 12 В) на плате блока питания соединён с разъёмом K9 на плате ЦАП с помощью трех проводов.

...ПРЕЖДЕВРЕМЕННОЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Конечно, описывать звучание ЦАП абстрактными терминами дело неблагодарное. Тем не менее, при тестовом прослушивание подавляющее большинство участников теста отметили у ЦАП перфекциониста более детальное звучание, особенно на высоких частотах, и более точную сцену по сравнению с другими промышленными моделями ЦАП аналогичной ценовой категории.

Технические характеристики ЦАП перфекциониста были приведены в первой части статьи. Ниже представлены результаты измерений.
1. Амплитудно-частотные характеристики выходных аналоговых фильтром с учётом влияния конденсаторов C25 и C26:
ЦАП перфекциониста

2. Коэффициент гармоник плюс шумы. Измерено с помощью тестового компакт-диска (16-битной, 44,1 кГц). Несмотря на небольшой рост, начиная с частоты 3 кГц, искажения остаются всё же очень незначительными и не превышают 0,005% до 20 кГц:

ЦАП перфекциониста
3. График иллюстрирует линейность ЦАП. Измерения проводились тональными посылками частотой  400 Гц, амплитуда которых менялась -110 дБ (дискретизация 16 бит):

ЦАП перфекциониста
4. Разделение каналов. Измерения проводились от частоты 40 Гц, так как ниже не позволила измерительная техника. Даже на частоте 20 кГц (худшее значение) разделение каналов превышает 88 дБ! Измерения были сделаны при установленном экране между элементами выходного аналогового фильтра (см. выше):

ЦАП перфекциониста
5. Спектр выходного сигнала для частоты 1кГц при дискретизации 48 кГц и 24 бита. Обратите внимание, что все гармоники ниже -100 дБ:

ЦАП перфекциониста

Перечень используемых элементов

(без разъёмов, кабелей, предохранителей и прочей «мелочи»):

Резисторы: Конденсаторы: Индуктивности:
R1 = 75Ω C1,C2 = 10nF ceramic L1-L4 = 47 μH
R2 = 220Ω C3 = 68nF Активные элементы:
R3 = 470Ω C4,C6,C10,C16,C62-C65,C72, D1 = 1N4001
R4,R50 = 4Ω7 C73,C83 = 10μF 63V radial D2,D3 = 1N4148
R5 = сборка 4×10кОм C5,C7 = 47nF ceramic D4,D5,D6 = 5V6 1W3 стабилитроны
R6 = 10kΩ C8,C9,C11,C12,C15,C17,C46-C53, D7 = красный светодиод
R7-R10 = 22Ω C59,C60,C61,C66,C67,C70,C71, LD1,LD2 = HDN1075O (Siemens)
R11-R24 = 820Ω C74,C75,C82,C84 = 100nF ceramic T1,T2 = BC517
R25,R26 = 2kΩ49 1% C13,C14,C23,C24,C44,C45, IC1 = CS8414-CS (Crystal)
R27,R30,R33,R36 = 3kΩ57 1% C54 = 47μF 25V radial IC2 = TORX173 (Toshiba)
R28,R34 = 4kΩ12 1% C18-C21,C39-C42 = 4μF7 63V radial IC3 = 6.144MHz SG531P (Seiko Epson)
R29,R35 = 3kΩ92 1% C22,C43,C58,C68,C69 = 100μF 25V
R31,R37 = 3kΩ65 1% C25,C26 = 47pF  axial IC4 = 74HCT32
R32,R38 = 3kΩ32 1% C27,C33 = 2nF2 1% IC5 = GAL22V10B-25LP
R39,R41,R45,R49 = 1MΩ C28,C34 = 4nF7 1% IC6 = DF1704E (Burr-Brown)
R40,R42 = 100Ω C29,C35 = 330pF 1% IC7,IC8 = PCM1704U (Burr-Brown)
R43,R44,R47,R48 = 150kΩ C30,C36 = 1nF 1% IC9...IC12 = OPA627AP (Burr-Brown)
R46 = 10Ω C31,C37 = 1nF5 1% IC13 = LM317 (TO220)
R51,R53 = 249Ω 1% C32,C38 = 270pF 1% IC14 = LM337 (TO220)
R52,R54 = 750Ω 1% C55 = 220μF 25V radial IC15 = 7812
R55,R56 = 3Ω3 C56 = 1μF 63V radial IC16 = 7912
R57 = 3kΩ9 C57 = 470μF 25V radial IC17 = 7805
R58 = 1Ω5 C76,C77 = 1000μF 40V radial  Трансформаторы:
C78-C81,C86-C89 = 22nF ceramic  ~220В — ~2×15В
C85 = 1000μF 25V radial  ~220В — ~2×9В

Продолжение следует...

Статья подготовлена по материалам журнала «Электор»,
вольный перевод Главного редактора «РадиоГазеты».

Понравилась статья? Расскажи друзьям:

0

Похожие статьи:


Следите за новостями портала:


Новое в "РадиоГазете"

Добавить комментарий

Спамеры, не тратьте своё время - все комментарии модерируются!!!
All comments are moderated!


Поиск по сайту:

Рубрики:

Самое читаемое:

Последние комментарии:

Юрий
к посту: Вариации на тему усилителя Моргана Джонса
"А С3 разве не на пути сигнала??.."

Mars_Atlant
к посту: Прецизионный усилитель для наушников
"Доброй ночи. Неужели его кто-то собрал,.."

geomineral.ru
к посту: Прецизионный усилитель для наушников
""Звук льётся,а не извлекается". Усилител.."

Александр
к посту: Простой генератор
"Очень хороший вариант генератора и пробн.."

Александр
к посту: Прецизионный усилитель для наушников
"Всё красиво! Платки вообще аккуратненько.."

Александр
к посту: Усилитель мощности Ultra-LD 200W (Часть II)
"уня СОБРАН НА ДИФФ КАСКАДЕ НА PNP транзи.."

Vitaly
к посту: Всё о регуляторе громкости А.Никитина (часть 6) — говорят, что царь ненастоящий...
"Схема Гисбертса была опубликована не в н.."

Вход:

Подписаться на новые выпуски РадиоГазеты:


Новое в "РадиоГазете"
Подписаться письмом


Контакты:

Если Вы хотите:
  1. Предложить свои материалы для публикации,
  2. Сообщить о неработающей ссылке,
  3. Поделиться своими впечатлениями или замечаниями по сайту,
пожалуйста, воспользуйтесь для этого
формой для контактов
.

Тираж: