Měl jsem nějaký čas v šuplíku schovaný obvod WM8740 a řekl jsem si, že by bylo škoda ho nepoužít. Jedná se o velice kvalitní D/A převodník s převzorkováním s maximální vzorkovací frekvencí 192kHz/24bit. Má symetrický napěťový výstup přiveden do kvalitního operačního zesilovače, který má funkci dodatečné dolnofrekvenční propusti a zesilovače s nesymetrickým výstupem. Deska také obsahuje kompletní napájecí část kromě transformátoru.
V napájecí části jsem použil dva můstkové usměrňovače, jako na ostatních deskách. Pro napájení analogové a digitální části převodníku jsem použil ověřené low-drop stabilizátory LE50. Pro napájení operačního zesilovače jsem použil obyčejné 78L12 a 79L12 stabilizátory. Z toho důvodu je potřeba použít transformátor se dvěma výstupními vinutími 12-15V. Vinutí pro kladnou napájecí větev AC1 je možné paralelně připojit k napájení S/PDIF dekodéru, pokud pro něj nemáme samostatné vinutí. Všechny stabilizátory jsou řádně zablokované keramickými kondenzátory 100nF a na výstupu filtrované elektrolytickými kondenzátory 47uF/16V. Obvod převodníku a operační zesilovač mají také zablokovány všechny napájecí vývody dle doporučení pomocí keramických kondenzátorů 100nF a malých elektrolytů 10uF/16V.
Převodník je nastaven do HARDWARE režimu pomocí pinu MODE. To znamená, že se nastavení parametrů provádí nastavením vývodů na LOG 0, nebo 1. Pomocí pinů CSBIWO a ML/I2S je nastaven datový formát na I2S/24bit. Tento formát je nejběžnější a umí ho generovat všechny S/PDIF dekodéry i USB zvukovky s I2S výstupem.
Převodník má symetrické napěťové výstupy, za které je zapojen filtr - dolnofrekvenční propust druhého řádu s dvojitým operačním zesilovačem s velmi nízkým zkreslením OPA2134. Tento zesilovač zároveň slouží jako převodník symetrického výstupu na nesymetrický. Zapojení filtru je převzaté z katalogového listu převodníku AK4396. Na výstupu je malý rezistor, který by měl zabránit zákmitům v případě připojení nevhodné zátěže. Výstup nemusí být oddělen vazebním kondenzátorem, pokud se pečlivě vyberou součástky. Já jsem naměřil DC-offset 1.9mV na jednom kanálu a nulu na druhém.
Plošný spoj osazujeme od nejmenších součástek po největší. Začneme převodníkem IC1, který by se nám později špatně osazoval. Dále osadíme všechny SMD kondenzátory a rezistory. Následně pokračujeme z horní strany paticí pro IC2, stabilizátory IC3 až IC6, usměrňovači, konektory a velkými elektrolytickými kondenzátory C1 a C2. Při pečlivém osazování by zapojení mělo fungovat na první zapnutí. Zvláště je třeba dávat pozor na orientaci integrovaných obvodů a polaritu všech elektrolytických kondenzátorů.
Horní strana
Spodní strana
Plošný spoj jsem navrhnul jako dvoustranný s rozlitými zemními plochami. Nicméně lze si nechat vyrobit pouze jednostranný a z horní strany dát dvě drátové propojky. V takovém případě ho lze vyrobit fotocestou v amatérských podmínkách třeba doma. Já jsem si ho nechal vyrobit jako prototyp u firmy MEV. Profesionální oboustranný plošný spoj vyjde přibližně 6x dráž při kusové výrobě, nicméně lépe vypadá a lépe se s ním pracuje.
Horní strana desky verze 1.0
formát PDF
formát Eagle6
Spodní strana desky verze 1.0
formát PDF
formát Eagle6
SMD kondenzátory a rezistory jsou o velikosti 1206, takže by neměl být velký problém je pájet. Převodník a operační zesilovač nejsou běžně dostupné v maloobchodě. Koupil jsem je u firmy Farnell. Elektrolytické kondenzátory jsou nejlepší s nízkým sériovým odporem (low ESR). Ostatní součástky jsou běžně dostupné. Použijeme síťový transformátor se dvěma sekundárními vinutími 12V, nejlépe toroidní, nebo s CI jádrem.
| označení | hodnota a typ | počet |
|---|---|---|
| B1, B2 | Diodový můstek 1.5A/100V | 2ks |
| C1, C2 | 2200uF/25V low ESR elektrolyt RM5 | 2ks |
| C3-C6 | 47uF/16V low ESR SMD tantal vel. C | 4ks |
| C7-C12 | 10uF/16V low ESR SMD tantal vel. A | 6ks |
| C13-C28 | 100nF SMD1206 keramika | 16ks |
| C29, C30 | 3n3 SMD1206 keramika | 2ks |
| C31-C34 | 680pF SMD1206 keramika | 4ks |
| IC1 | WM8740 | 1ks |
| IC2 | OPA2134PA DIL8 | 1ks |
| IC3, IC4 | LE50 TO92 | 2ks |
| IC5 | 78L12 TO92 | 1ks |
| IC6 | 79L12 TO92 | 1ks |
| J1 | Molex 3pin | 1ks |
| R1-R8 | 2k4 SMD1206 | 8ks |
| R9-R12 | 150R SMD1206 | 4ks |
| R13, R14 | 10R SMD1206 | 2ks |
| SV1 | Jumper lišta 6 pinů | 1ks |
| X1, X2 | Svorkovnice AK300/2 | 2ks |
| Patice IC2 | Precizní patice DIL8 | 1ks |
Převodník pracoval na první zapojení. Jeho zvuk mi přišel pohodový s vyváženou charakteristikou bez jakéhokoliv slyšitelného rušení. Kontroloval jsem výstupní průběh na osciloskopu a vypadal přesně dle očekávání pro převodník s převzorkováním s delta-sigma modulací. Jeho reakce na jednotkový impuls, nebo obdélníkový signál provází zvlnění před změnou i po změně signálu. Tento převodník umí i jiný druh filtru, který eliminuje zvlnění před změnou signálu, což má pozitivní vliv na zvuk. Bohužel je dostupný pouze v softwarovém režimu. Testoval jsem variantu s hodinami 128FS a 256FS. V režimu 256FS má výstupní signál mnohem větší zvlnění při prudké změně signálu. V režimu 128FS tento problém nenastává. Katalogový list informuje o tom, že při této frekvenci je vypnutý první stupeň interního filtru. Režim 128FS je také podporován pro všechny běžné vzorkovací frekvence 44.1kHz/16bit až 192kHz/24bit a je také podporován USB zvukovkou. Doporučuji tedy v případě použití S/PDIF dekodéru, nebo jiného zdroje dat po I2S sběrnici nastavit systémové hodiny na 128FS. Oproti převodníkům bez převzorkování a bez výstupního filtru mi přišel zvuk na vysokých kmitočtech méně průzračný, ale zase narozdíl od nich méně unavuje. Je to asi velice subjektivní. Jeho zvuk je vynikající a je jen otázkou osobních preferencí a peněz, pro který převodník se rozhodnout. Přece jen cena výroby této desky je asi 5x levnější, než cena desky s 2x PCM1704.
-
English
Česky