Zapojení je dalším pokusem o postavení kvalitního D/A převodníku s optickým vstupem TOSLINK, elektrickým vstupem S/PDIF a USB vstupem. Oba elektrické vstupy jsou galvanicky oddělené od D/A převodníku. Zapojení je myšleno jako součást předzesilovače / sluchátkového zesilovače s analogovými a digitálními vstupy. Bylo zvoleno zapojení převodníku bez převzorkování, které má údajně nejvěrnější zvuk.
Zapojení obsahuje dekodér S/PDIF, AES signálu - obvod CS8416. Jeho výstup v I2S formátu je připojen na sadu paralelně zapojených D/A převodníků TDA1543.
Optický vstup je zapojen do optického přijímače TORX173, který má TTL výstup SPDIF signálu. Elektrický vstup je zapojen přes oddělovací pulsní transformátor 1:1. Doporučený je typ LL1572 od firmy Lundahl. Další S/PDIF vstup vede z USB D/A převodníku s obvodem PCM2902 opět přes oddělovací transformátor.
Napájení S/PDIF dekodéru a D/A převodníku používá oddělená vinutí transformátoru. Napájení obvodu CS8416 používá 3 low-drop stabilizátory. Jeden LE33CZ pro napájení digitální části, druhý pro analogovou část a třetí LE50CZ pro logické vstupy/výstupy a optický přijímač. Napětí jsou filtrována tantalovými kondenzátory, jdou přes filtrační tlumivky a u obvodů jsou blokována keramickými kondenzátory. D/A převodník má oddělené napájení do stabilizátoru LM317 nastaveným na 8V. Stabilizátor je nutné chladit alespoň malým kouskem hliníkového chladiče. Každý z paralelně zapojených převodníků má u sebe blokovací kondenzátor.
Obvod CS8416 může pracovat v hardwarovém, nebo softwarovém režimu. V hardwarovém nepotřebuje žádné řízení procesorem a má omezené vlastnosti, které se nastavují pomocí pull-up/pull-down rezistorů, které obvod čte při resetu. Jednoduchý reset pomocí C1/R1 způsobí, že po zapnutí napájení bude na nějaký čas na resetu logická úroveň 0, která se po nabití kondenzátoru změní na jedničku. Obvod obsahuje několik vstupů AES3/SPDIF signálů a vnitřní multiplexor. 4 vstupy se dají v hardwarovém módu přepínat pomocí signálů RXSEL0 a RXSEL1, které jsou vyvedené na 4 pinový konektor společně s VCC a GND. Obvod CS8416 obsahuje fázový závěs, který vyžaduje externí filtr složený z C2, C3 a R10. Hodnoty součástek vycházejí z katalogového zapojení a jsou umístěny co nejblíže pouzdru obvodu. Signál z multiplexoru pokračuje do fázového závěsu, kde dojde k zasynchronizování hodin obvodu na vstupní signál. Obvod zvládá vzorkovací frekvence 32kHz-192kHz. V našem případě jsme ovšem omezeni schopnostmi obvodu TDA1543. Dekódovaný signál jde na výstup ve formátu rozhraní I2S vhodném pro náš převodník.
TDA1543 je dvojitý 16 bitový D/A převodník s jediným napájením a I2S vstupem. Je to poměrně starý obvod, který umožňuje fungovat bez převzorkování, má málo vývodů a je levný. Na internetu existuje několik zapojení, kde je zapojeno více kusů převodníků paralelně, což zlepšuje celkovou bitovou přesnost. Použil jsem jich paralelně 10 a dle toho upravil hodnoty R15, R16 a R17. Převodník má proudový výstup a rezistory R16 a R17 slouží k převodu na napětí. Výstupy je nutné připojit přes sériové kondenzátory. Použil jsem kvalitní fóliové kondenzátory 10uF/100V. Na internetu jsem se dočetl, že nejkvalitnějšího zvukového výstupu je dosaženo při napájecím napětí 8V. Jeden převodník má při tomto napětí spotřebu kolem 50mA, takže při počtu 10 kusů je celková spotřeba kolem 0.5A a obvody slušně hřejí. Plošný spoj počítá s montáží chladiče.
Nejdříve jsem vyvrtal všechny potřebné díry. Následně jsem osadil obvod CS8416, abych měl okolo dost místa. Připájel jsem ho za dvě krajní nožičky a po kontrole správného usazení jsem postupně pájel jednu nožičku po druhé. Vývody se vůbec neslévaly. Dá se také jet páječkou a cínem přes celou řadu, ale to se hodí spíše u menších součástek v pouzdře TSSOP. Následně jsem pokračoval v pájení součástek od nejmenších k největším. SMD rezistory a kondenzátory pájím tak, že je nehtem podržím na správném místě, hrotem páječky a troškou cínu je přichytím na jedné straně a následně zapájím druhou stranu. Nakonec ještě pořádně zapájím první stranu. Je to můj osvědčený způsob, jiní lidé používají jiné metody. Po osazení všech malých SMD součástek a drátové propojky se osadí větší s klasickou montáží. Nakonec osadíme konektory.
Plošný spoj je navržen jednostranný s jednou drátovou propojkou. SMD součástky se osazují ze strany spojů a klasické součástky ze shora. Deska má montážní otvory na chladič převodníků. Rozměry odpovídají maximální velikosti desky ve volné verzi programu Eagle 4.
formát Postscript
formát Eagle 4
Plošný spoj se nepatrně liší od hotového plošného spoje. Zjistil jsem, že v Eaglu 4.16 bylo obráceně nakreslené pouzdro stabilizátoru, tak jsem zvolil jiné a odpovídajícím způsobem překreslil spoje. Dále jsem otočil jeden z napájecích konektorů, aby bylo možno osadit svorkovnici se šroubky.
Obvod CS8416 jsem sehnal u firmy MES Praha http://www.mespraha.cz. Převodníky TDA1543A prodávají v GESu http://www.ges.cz. TORX173 jsem koupil v GM Electronic http://www.gme.cz. Pulsní transformátor LL1572 jsem nesehnal vůbec. Možná by šel použít transformátor ze staré ethernet 10baseT karty, nebo z telekomunikační E1 karty. Já jsem koupil feritový toroid pro frekvence 2-30MHz. navinul jsem na něj asi 15 závitů na vstupu i na výstupu. Chtělo by to asi víc závitů, ale trochu to funguje. Vstup obvodu CS8416 je hodně citlivý. Ostatní součástky by měly být běžně dostupné.
| počet | označení | hodnota |
|---|---|---|
| Rezistory | ||
| 9x | R1-R9 | 47k SMD 0805 |
| 1x | R10 | 3k SMD 0805 |
| 2x | R11, R12 | 75R SMD 1206 |
| 1x | R13 | 220R SMD 0805 |
| 1x | R14 | 1k2 SMD 0805 |
| 3x | R18-R20 | 47R SMD 0805 |
| 1x | R15 | 150R 0.5W 1% |
| 2x | R16, R17 | 220R 0.5W 1% |
| Kondenzátory | ||
| 2x | C1, C33 | 10uF/10V SMD B |
| 5x | C14, C16, C18, C35, C36 | 47uF/10V SMD C |
| 2x | C2, C4 | 1nF SMD 0805 mat.C0G,NPO |
| 1x | C3 | 22nF SMD 0805 mat.X7R |
| 5x | C6-C10 | 10nF SMD 0805 |
| 8x | C5, C11-C13, C15, C17, C32, C34 | 100nF SMD 1206 |
| 10x | C20-C29 | 100nF SMD 0805 |
| 1x | C19 | 4700uF/25V elektrolytický 105st. |
| 2x | C30, C31 | 2200uF/25V elektrolytický 105st. |
| Polovodiče | ||
| 2x | B1, B2 | diodový můstek 1.5A/100V kulatý |
| 1x | D1 | 1N4002 SMD MELF |
| 1x | IC1 | CS8416 SOIC28 |
| 2x | IC2, IC3 | LE33CZ TO92 |
| 1x | IC4 | LE50CZ TO92 |
| 1x | IC5 | LM317 TO220 |
| 10x | IC6-IC15 | TDA1543 DIL8 |
| 1x | OX1 | TORX173 |
| Indukčnosti a transformátory | ||
| 6x | L1-L6 | 47uH axiální |
| 2x | TR1, TR2 | LL1572 Lundahl pulzní transformátor |
| 1x | _ | 230V/2x12V síťový transformátor |
| Ostatní | ||
| 2x | X1, X2 | Cinch do plošného spoje |
Měl jsem problémy s rozběhnutím převodníku. Myslel jsem, že SPDIF signál je příliš slabý. Přemostil jsem tedy transformátor. Dále jsem myslel, že zdroj SPDIFu z počítače je špatný. Ověřil jsem, že něco generuje a zkusil jsem SPDIF výstup set-top-boxu. Zkusil jsem i optický vstup a vše bez výsledku. Zkusil jsem také svůj USB D/A převodník s SPDIF výstupem. Dále jsem ověřoval přepínání vstupního multiplexu. Vše bez úspěchu. Zdá se, že na výstup I2S se nic nedostává. Měl by tam být idle mute vzorek. Vypadá to, že nedojde ke správnému zresetování obvodu CS8416. Zkusil jsem ho mnohokrát zresetovat ručně a dosáhl jsem pouze toho, že nějak fungoval a z výstupu se linul krásný hlasitý šum, který při pauze vždy stichnul. Nahradil jsem resetovací RC článek speciálním 3 nožičkovým obvodem MCP120, ale bez úspěchu. Na signály před převodník jsem zkusil zapojit malé rezistory (lidé to tak dělají, prý to snižuje rušení) a stále nic. Dále jsem zkusil vyměnit SMD kondenzátory ve filtru fázového závěsu za typy s jiným doporučeným materiálem dielektrika a nic. Nakonec jsem vyměnil obvod CS8416 za jiný a situace je stejná. Nedokážu říct, kde jsem udělal chybu. Zapojení je relativně jednoduché. Vyskytuje se i v jiných převodnících na Internetu a tam funguje.
Tak jsem na to přišel. CM CHEANG mne mailem upozornil, že problém je v tom, že obvod TDA1543 není totožný s obvodem TDA1543A. Katalogový list obvodu TDA1543A se mi nepodařilo nikde na Internetu sehnat. TDA1543 používá datový formát I2S a TDA1543A používá formát EIAJ, který jsem identifikoval jako "Right justified". Při použití těchto obvodů je tedy nutné přepnout výstupní formát CS8416 oběma rezistory R3 na +5V a R7 na GND viz katalogový list. Po té začal převodník krásně hrát. Po asi dvou hodinách provozu ve zvuku začalo praskat. Převodníky se opravdu dost hřály a při provozu bez chladiče některé z nich zřejmě odešly. Neprovozujte tedy převodníky při napájecím napětí 8V bez chladiče!
English
Česky