Pavouk logo

D/A převodník s PCM1794A

převodník

Menu

Úvod

Toto je D/A převodník s obvodem PCM1794A. Je to jeden z výborných stereo audio D/A převodníků od výrobce Texas Instruments. Je 24 bitový, zvládá vzorkovací frekvenci do 192kHz, má osminásobné převzorkování, diferenciální proudový výstup a odstup signálu od šumu 127dB.

Popis zapojení

Zapojení obsahuje zdrojovou část, vlastní D/A převodník a operační zesilovač.

Napájení vyžaduje síťový transformátor se dvěma oddělenými 12V vinutími. Pokud chceme napájet z trafa i S/PDIF dekodér a nemáme samostatné vinutí, zapojíme jeho napájecí vstup paralelně k vinutí kladné větve, jinak dojde ke zkratu. Napětí se usměrní můstky B1 a B2 a přes filtrační a blokovací kondenzátory jde na low-drop stabilizátory IC3 a IC4, které napájejí analogovou a digitální část D/A převodníku. IC5 a IC6 stabilizují napětí +12V a -12V pro operační zesilovač. Všechny napěťové vstupy převodníku jsou řádně zablokované kondenzátory.

D/A převodník PCM1794A zpracovává data ze standardní I2S sběrnice. Navíc přijímá také signál SCK - Systémové hodiny, které potřebuje ke správné činnosti a převzorkování. Pomocí jumperů se nastavuje vstupní formát dat, typ výstupu a vlastnosti digitálního filtru. Obsahuje také interní reset s externím pull-up resistorem R5. Výstup je proudový diferenciální. Jako převodník na napěťový výstup slouží rezistory R17 až R20, které by měly být kvalitní, nejlépe celouhlíkové. Za těmito rezistory je teoreticky možné vyvést symetrický výstup do vysokoimpedančního vstupu předzesilovače. C27 a C28 slouží k omezení vysokých kmitočtů mimo slyšitelné pásmo.

Abych získal nesymetrický výstup se střední hodnotou v nule, použil jsem nízkošumový operační zesilovač TL072. Zesílení je přibližně 2. Inspiroval jsem se originálním zapojením, protože nejsem zrovna specialista na operační zesilovače. V originálním zapojení se používají operáky také na převod proudového výstupu na napěťový. Já jsem použil rezistory, které mi připadaly lepší a jednodušší. Na výstupech je v klidu nula voltů, takže teoreticky nejsou potřeba vazební kondenzátory. Na jednom výstupu bylo asi 12mV a na druhém asi 2.6mV. Asi by to šlo vylepšit lepším výběrem rezistorů.

Schéma zapojení

Schéma zapojení D/A převodníku s PCM1794A schéma ve formátu Eagle 5

Osazování

Součástky osazujeme od nejmenších k největším. Začal jsem obvodem IC1. Postup jeho osazení je stejný jako např. u S/PDIF dekodéru. Následně jsem pokračoval SMD rezistory a kondenzátory. Dále jsem osadil propojky a součástky z horní strany plošného spoje a také konektory.

Osazovací plán

Osazovací plán D/A převodníku s PCM1794A

Plošný spoj

Plošný spoj je jednostranný se dvěma drátovými propojkami, takže je ho snadné vyrobit v amatérských podmínkách. Zemní vodiče jsou tahané s důrazem na oddělení digitální a analogové části. Blokovací kondenzátory jsou umístěny co nejblíže pouzdru obvodu.

Od prototypu na fotkách se plošný spoj liší v těchto drobnostech: V zapojení je navíc R5 pull-up na resetu. Z katalogového listu není patrné, že se musí použít. SMD rezistory a kondenzátory velikosti 0805 byly nahrazeny velikostí 1206 pro snadnější montáž. Podařilo se mi zredukovat počet drátových propojek z pěti na dvě.

Plošný spoj D/A převodníku s PCM1794A formát PDF formát Eagle5

Nastavení

Obvod se nastavuje pomocí 4 jumperů. Pokud jsou nezapojené, jsou pull-down rezistory stažené k nule. Nastavení formátu audio dat je popsáno dále v tabulce. Nejčastěji jsem se setkal s formátem I2S, nebo right-justified 24bit. Pokud destičku připojujeme k našemu S/PDIF dekodéru, musíme na něm nastavit shodný formát dat a také frekvenci systémových hodin. Pokud chceme přehrávat 192kHz samply, musíme nastavit systémové hodiny maximálně na 384 x fs. Více v katalogovém listě.

Nastavení formátu audio dat
PIN, JUMPER Audio formát
MONO, JP2-1 CHSL, JP2-2 FMT1, JP1-2 FMT0, JP1-1 FORMAT STEREO/MONO DF ROLOFF
0 0 0 0 I2S Stereo Sharp
0 0 0 1 Left-justified Stereo Sharp
0 0 1 0 Right-justified 16bit Stereo Sharp
0 0 1 1 Right-justified 24bit Stereo Sharp
0 1 0 0 I2S Stereo Slow
0 1 0 1 Left-justified Stereo Slow
0 1 1 0 Right-justified 16bit Stereo Slow
0 1 1 1 Digital filter bypass Mono -
1 0 0 0 I2S Mono, L-channel Sharp
1 0 0 1 Left-justified Mono, L-channel Sharp
1 0 1 0 Right-justified 16bit Mono, L-channel Sharp
1 0 1 1 Right-justified 24bit Mono, L-channel Sharp
1 1 0 0 I2S Mono, R-channel Sharp
1 1 0 1 Left-justified Mono, R-channel Sharp
1 1 1 0 Right-justified 16bit Mono, R-channel Sharp
1 1 1 1 Right-justified 24bit Mono, R-channel Sharp

Fotografie

Pohled zhora Pohled ze spodu

Součástky

Seznam součástek
označení hodnota a typ počet
R1-R5 47k SMD1206 5x
R6-R10 10k SMD1206 5x
R11-R14 22k SMD 1206 4x
R15-R16 22R SMD 1206 2x
R17-R20 220R 4x
C1-C2 4700uF/25V elektrolyt 2x
C3-C8 47uF/10V SMD tantal velikost C 6x
C9-C12 10uF/10V SMD tantal velikost B 4x
C13-C26 100nF SMD1206 keramika 14x
C27-C28 2n2 SMD1206 keramika 2x
IC1 PCM1794A 1x
IC2 TL072 DIL8 1x
IC3 LE33CZ TO92 1x
IC4 LE50CZ TO92 1x
IC5 78L12 TO92 1x
IC6 79L12 TO92 1x
J1 Molex 3pin 1x
JP1-JP2 JP2Q jumper 2x
B1-B2 Diodový můstek 1.5A/100V kulatý 2x
SV1 Jumper lišta 6 pinů 1x
X1-X2 Svorkovnice AK300/2 2x

Odkazy

Závěr

D/A převodník s obvodem PCM1794A má vynikající parametry a hraje velice pěkně. Průběhy na osciloskopu vypadají také velice dobře, pouze při vyšší frekvenci 20kHz při vzorkování 44.1kHz je vidět na průběhu místo "schodů" jakési vyhlazení spojené několika paralelními průběhy. To je podle mě normální u D/A převodníků s vícenásobným převzorkováním. Proto je můj cíl mít D/A převodník bez převzorkování, který by měl zajistit nejvyšší věrnost přehrávání. Zapojení mi hned nefungovalo. Důvodem byl chybějící pull-up rezistor na signálu RESET. Může za to nedostatečný popis funkce reset a nekompletní schéma zapojení v katalogovém listě, nebo moje nepochopení. Pro dosažení lepších parametrů je možné zkusit nahradit operační zesilovač TL072 nějakým lepším. Také je možné výstupní zesilovač úplně vynechat a použít symetrický výstup před rezistory R7-R10. To ale jen v případě, že je vstup vysokoimpedanční. Výstup z převodníku je symetrický kolem referenčního napětí, nikoliv kolem nuly. Zesilovač má symetrické napájení a výstup má střední hodnotu 0 voltů. Není ho tedy třeba oddělovat vazebním kondenzátorem. Na výstupu může být malé stejnosměrné napětí pár milivoltů, které je dané tolerancí součástek.

Aktualizace

-