☰

Схема цап с ламповым выходом. Цап с ламповым выходом. Включение цифровых микросхем

Игорь ГУСЕВ, Андрей МАРКИТАНОВ

Гаврила был аудиофилом,
Гаврила ЦАПы создавал…

Действительно, почему бы нам не сделать ЦАП своими руками? Нужно ли это вообще? Конечно! Внешний конвертор пригодится, в первую очередь, владельцам CD-проигрывателей, выпущенных 5 - 10 лет назад. Техника цифровой обработки звука развивается бурными темпами, и идея оживить саунд старенького, но любимого аппарата с помощью внешнего ЦАПа представляется весьма заманчивой. Во-вторых, такое устройство может принести большую пользу тем, у кого есть недорогая модель, оснащенная цифровым выходом, - это шанс поднять его звучание на новый уровень.

Не секрет, что, создавая недорогой CD-проигрыватель, разработчик находится в жестких финансовых рамках: ему нужно и транспорт поприличнее выбрать, и оснастить новинку всяким сервисом по максимуму, вывести на переднюю панель побольше кнопок с многофункциональным индикатором и т.д., иначе по жестким законам рынка аппарат не будет продаваться. Через год, как правило, появится новый, который подчас ничем не лучше старого по звучанию (а зачастую и хуже), и так до бесконечности. А большинство крупных фирм обычно меняют весь модельный ряд каждую весну…

На качественный ЦАП и аналоговую часть схемы выделенных средств обычно не хватает, и многие производители на этом откровенно экономят. Из этого правила есть, правда, исключения, когда подобные решения принимаются намеренно, являясь элементом технической политики фирмы.

Например, хорошо известная нашим аудиофилам японская С.Е.С. ставит в свои модели CD2100 и CD3100 дорогой транспорт с большим количеством ручных регулировок, применяя при этом простенький ЦАП, явно по классу не соответствующий механике. Эти аппараты позиционируются фирмой как транспорт с контрольным аудиотрактом и изначально предназначены для работы с внешним конвертором. Несколько иная ситуация с проигрывателями ТЕАС VRDS 10 - 25. Устанавливая высококлассный привод и дорогие микросхемы ЦАП TDA1547 (DAC 7), инженеры почему-то решили сэкономить на выходных каскадах. Одна российская фирма, зная об этой особенности моделей, делает апгрейд, заменяя аналоговую часть схемы.

Об авторах

Андрей Маркитанов, инженер КБ звукотехники «Три В» из Таганрога. Разрабатывает и внедряет в производство ЦАПы под маркой «Markan», постоянный участник выставок «Российский Hi-End». Любит нестандартные решения, следит за аудиомодой, всегда в курсе последних достижений в области цифровой схемотехники. На память знает распиновку многих чипов Crystal, Burr-Brown и Philips.

Немного теории

Итак, решено - делаем ЦАП. Прежде чем мы начнем рассматривать схему, нелишне будет расшифровать некоторые общепринятые сокращения:

S/PDIF (Sony/Philips Digital Interface Format) - стандарт на цифровую передачу звуковых данных между устройствами (асинхронный интерфейс с самосинхронизацией). Также существует оптический вариант TosLink (от слов Toshiba и Link). Таким интерфейсом оснащаются практически все модели недорогих CD-плейеров, но сейчас он считается устаревшим. Существуют более совершенные интерфейсы, применяемые в дорогих аппаратах, но мы пока о них говорить не будем.

DAC (ЦАП) - цифро-аналоговый преобразователь.

IIS (Inter IC Signal bus) - стандарт на синхронный интерфейс между элементами схемы в пределах одного устройства.

PLL (Phase Locked Loop, ФАПЧ) - система фазовой автоподстройки частоты.

Emphasis - предыскажения.

В настоящее время для формата CD Audio существует два совершенно различных способа цифро-аналогового преобразования: однобитовый и мультибитовый. Не вдаваясь в подробности каждого из них, отметим, что в подавляющем большинстве дорогих моделей DAC используется мультибитовое преобразование. Почему в дорогих? Для достойной реализации такого варианта требуется качественный многоканальный источник питания, сложная процедура настройки выходных фильтров, в некоторых моделях она выполняется вручную, а в развитых странах работа квалифицированного специалиста дешево стоить не может.

Однако однобитовые преобразователи также имеют немало поклонников, т.к. у них своеобразный характер подачи звука, некоторые особенности которого трудно достижимы с помощью существующей мультибитовой технологии. К ним можно отнести более высокую линейность однобитовых ЦАПов на малых уровнях сигнала, а следовательно - лучшую микродинамику, отчетливое детальное звучание. В свою очередь, аргументом сторонников мультибитовых ЦАПов является более сильное эмоциональное воздействие на слушателя, масштабность и открытость звука, отлично воспроизводятся т.н. «драйв» и «чес», что особо ценится любителями рока.

По идее, для безупречной работы однобитовых ЦАПов требуется очень высокая тактовая частота. В нашем случае, т.е. 16 бит и 44,1 кГц, она должна составлять около 2,9 ГГц, что является абсолютно неприемлемым значением с технической точки зрения. С помощью математических трюков и всевозможных пересчетов ее удается уменьшить до приемлемых значений в пределах нескольких десятков мегагерц. Видимо, этим и объясняются некоторые особенности звучания однобитовых ЦАПов. Так какой же лучше? Мы опишем оба варианта, а уж какой выбрать - решайте сами.

Главное, чем мы руководствовались при разработке схемы, - ее предельная простота, позволяющая понять идею и реализовать ее в конкретной конструкции даже не искушенному в цифровой технике аудиофилу. Тем не менее, описываемый ЦАП способен заметно облагородить звучание бюджетного аппарата, оснащенного коаксиальным цифровым выходом. Если ваш проигрыватель такового не имеет, то несложно будет организовать его самостоятельно. Для этого в большинстве случаев достаточно установить на задней стенке разъем RCA и подпаять его сигнальный лепесток к соответствующему месту на плате. Как правило, базовый вариант motherboard делается на несколько моделей сразу, только «набивается» по-разному, и на ней должно быть место для впайки гнезда цифрового выхода. Если это не так, придется искать схему аппарата - в авторизованных сервис-центрах, на радиорынках или в Интернете. В дальнейшем этот макет может послужить объектом приложения усилий для его дальнейшего улучшения и позволит, наконец, добиться «нежной дымки над чистым образом».

Практически все аппараты подобного назначения строятся на схожей элементной базе, выбор элементов для разработчика не так уж и широк. Из доступных в России назовем микросхемы Burr-Brown, Crystal Semiconductors, Analog Devices, Philips. Из приемников S/PDIF сигнала сейчас по приемлемым ценам более-менее доступны CS8412, CS8414, CS8420 от Crystal Semiconductors, DIR1700 от Burr-Brown, AD1892 от Analog Devices. Выбор самих ЦАПов несколько шире, но в нашем случае оптимальным представляется использование CS4328, CS4329, CS4390 с преобразованием дельта-сигма, они наиболее полно отвечают критерию качество/цена. Широко распространенные в High End мультибитовые чипы Burr-Brown РСМ63 стоимостью 96 долларов или более современные PCM1702 требуют еще и определенных типов цифровых фильтров, которые тоже недешевы.

Итак, выбираем продукцию Crystal Semiconductors, а документацию на микросхемы с подробным их описанием, распиновкой и таблицами состояний можно скачать с сайта www.crystal.com.

Детали преобразователя
Сопротивления
R1 220 1/4 w
R2 75 1/4 w
R3 2k 1/4 w
R4 - R7 1k 1/4 w
R8, R9 470k 1/4 w углерод
Конденсаторы
С1 1,0 мкФ керамика
С2, С4, С8, С9 1000 мкФ х 6,3 В оксидные
С3, С5, С7, С120 1 мкФ керамика
С6 0,047 мкФ керамика
С10, С11 1,0 мкФ К40-У9 (бумага)
Полупроводники
VD1 АЛ309 красный светодиод
VT1 КТ3102А n-p-n транзистор
U1 CS8412 приемник цифрового сигнала
U2 74HC86 TTL-буфер
U3 CS4390 ЦАП

Переходим к схеме

Итак, остается вопрос: какую же схему выбрать? Как уже говорилось, она должна быть несложной, доступной для повторения и обладать достаточным потенциалом качества звучания. Также представляется обязательным наличие переключателя абсолютной фазы, что позволит лучше согласовать ЦАП с остальными элементами звукового тракта. Вот оптимальный, на наш взгляд, вариант: цифровой приемник CS8412 и однобитовый ЦАП CS4390 стоимостью около $7 за корпус (лучше постараться найти вариант DIP, это заметно облегчит монтаж). Этот ЦАП применяется в известной модели проигрывателя Meridian 508.24 и до сих пор у Crystal считается лучшим. В мультибитовом варианте используется чип Philips TDA1543. Схема однобитового преобразователя выглядит следующим образом:

Резисторы R1-R7 малогабаритные, любого типа, а вот R8 и R9 лучше взять серии ВС или импортные углеродистые. Электролитические конденсаторы С2, С4, С8, С9 должны быть номиналом не менее 1000 мкФ с рабочим напряжением 6,3 - 10 В. Конденсаторы С1, С3, С5, С6, С7 - керамические. С10, С11 желательно применить К40-У9 или МБГЧ (бумага в масле), но подойдут и пленочные К77, К71, К73 (перечислены в порядке уменьшения приоритета). Трансформатор Т1 - для цифрового аудио, достать его не проблема. Можно попробовать применить трансформатор от неисправной компьютерной сетевой платы. На схеме не показано подключение питания микросхемы U2, минус подается на 7-ю ножку, а плюс - на 14-ю.

Для максимального использования звукового потенциала схемы желательно придерживаться следующих правил монтажа. Все соединения к общему проводу (помечен значком GND) лучше произвести в одной точке, например, на выводе 7 микросхемы U2. Наибольшее внимание следует уделить входному узлу цифрового сигнала, который включает в себя входное гнездо, элементы С1, Т1, R2 и выводы 9,10 микросхемы U1.

Необходимо использовать максимально короткие соединения и выводы компонентов. То же самое относится к узлу, состоящему из элементов R5, C6 и выводов 20, 21 микросхемы U1. Электролитические конденсаторы с соответствующими керамическими шунтами должны быть установлены в непосредственной близости от выводов питания микросхем и соединены с ними проводниками минимальной длины. На схеме не показаны еще один электролит и керамический конденсатор, которые подключаются непосредственно на выводы питания 7 и 14 микросхемы U2. Необходимо также соединить между собой выводы 1, 2, 4, 5, 7, 9, 10 микросхемы U2.

После приобретения некоторого опыта вы сможете на слух подбирать величину и тип электролитических и керамических конденсаторов, стоящих в цепях питания на каждом конкретном участке.

Теперь несколько слов о работе самой схемы. Светодиод D1 служит для индикации захвата цифровым приемником U1 сигнала с транспорта и наличия ошибок считывания. В процессе нормального воспроизведения он светиться не должен. Контакты S1 переключают абсолютную фазу сигнала на выходе, это аналогично изменению полярности акустических кабелей. Меняя фазировку, вы сможете заметить, как она влияет на звучание всего тракта. В ЦАПе имеется также схема коррекции де-эмфазиса (вывод 2/U3), и хотя дисков с пре-эмфазисом выпущено не много, такая функция может пригодиться.

Теперь о выходных цепях. Непосредственное подключение микросхемы ЦАП к выходу только через разделительные конденсаторы возможно, поскольку в микросхеме CS4390 уже есть встроенный аналоговый фильтр и даже выходной буфер. По аналогичному принципу построены чипы CS4329 и CS4327, хорошую аналоговую часть также имел ЦАП CS4328. Если вы знаете, как сделать качественные ФНЧ и согласующие каскады, стоит попробовать свои силы на великолепной микросхеме CS4303, которая на выходе имеет цифровой сигнал и дает возможность построения отлично звучащего аппарата, если, например, к ней подключить ламповый буфер с кенотронным питанием.

Но вернемся к нашей CS4390. Принцип построения однобитовых ЦАПов предполагает наличие во внутренних цепях питания значительных по амплитуде импульсных помех. Для уменьшения их влияния на выходной сигнал выход таких ЦАПов практически всегда делают по дифференциальной схеме. Нас же в данном случае не интересуют рекордные показатели по значению сигнал/шум, поэтому мы используем только один выход для каждого канала, что позволяет избежать применения дополнительных аналоговых каскадов, которые могут отрицательно повлиять на звук. Амплитуда сигнала на выходных гнездах вполне достаточна для нормальной работы, а встроенный буфер неплохо справляется с такой нагрузкой, как межблочный кабель и входное сопротивление усилителя.

Теперь поговорим о питании нашего устройства. Звук - это просто модулированный источник питания и ничего больше. Каково питание, таков и звук. Этому вопросу постараемся уделить особое внимание. Начальный вариант стабилизатора питания для нашего устройства показан на рис.2

Достоинства этой схемы - в простоте и понятности. При общем выпрямителе используются разные стабилизаторы для цифровой и аналоговой частей схемы - это обязательно. Между собой они развязаны по входу фильтром, состоящим из С1, L1, С2, С3. Вместо пятивольтовых стабилизаторов 7805 лучше поставить регулируемые LM317 с соответствующими резистивными делителями в цепи управляющего вывода. Расчет номиналов сопротивлений можно найти в любом справочнике по линейным микросхемам. LM317 по сравнению с 7805 имеют более широкий частотный диапазон (не забывайте, что по цепям питания у нас идет не только постоянный ток, но и широкополосный цифровой сигнал), меньшие внутренние шумы и более спокойную реакцию на импульсную нагрузку. Дело в том, что при появлении импульсной помехи (а их по питанию видимо-невидимо!) схема стабилизации, охваченная глубокой отрицательной обратной связью (она необходима для получения высокого коэффициента стабилизации и малого выходного сопротивления), пытается ее скомпенсировать. Как положено для схем с ООС, возникает затухающий колебательный процесс, на который накладываются вновь пришедшие помехи, и в результате выходное напряжение постоянно прыгает вверх-вниз. Отсюда следует, что для питания цифровых схем желательно использовать стабилизаторы на дискретных элементах, не содержащие ОС. Конечно, в таком случае выходное сопротивление источника будет значительно выше, поэтому вся ответственность за борьбу с импульсными помехами перекладывается на шунтирующие конденсаторы, которые с этой задачей справляются неплохо, и это благотворно сказывается на звучании. Кроме того, явно вырисовывается необходимость применения для каждого вывода питания цифровых микросхем отдельного стабилизатора вместе с элементами развязки по питанию (аналогично L1, С2, С3 на рис.2).

В ЦАПах Markan так и сделано, причем фильтр с дополнительным подавлением цифровых помех и выпрямитель работают от отдельной обмотки сетевого трансформатора, а для дополнительной развязки цифровой и аналоговой частей схемы даже используются разные трансформаторы. Так же делается и для дальнейшего усовершенствования нашего ЦАПа, хотя для начала можно использовать схему на рис.2, она обеспечит начальный уровень качества звучания. В выпрямителе лучше применять быстрые диоды Шоттки.

Мультибитовый вариант схемы

Обычно мультибитовые ЦАПы требуют для своей работы нескольких источников напряжения разной полярности и немалого количества дополнительных дискретных элементов. Среди большого разнообразия микросхем остановим свой выбор на Philips TDA1543. Этот ЦАП является «бюджетной» версией великолепной микросхемы TDA 1541, стоит копейки и доступен в розничной продаже у нас в стране.

Микросхема TDA 1541 применялась в CD-проигрывателе Arcam Alpha 5, в свое время собравшем множество призов, хотя его же сильно и ругали - допотопный ЦАП, сильные помехи, но ведь как звучит! Эта микросхема также до сих пор применяется в проигрывателях Naim. TDA1543 великолепно подходит для наших целей, т.к. для него необходим только один источник питания +5 В и он не требует дополнительных деталей. Отпаиваем CS4390 от цифрового приемника и на ее место подключаем TDA 1543 в соответствии со схемой на рис. 3.

Здесь необходимо дать несколько дополнительных разъяснений. Все мультибитовые ЦАПы имеют токовый выход, и для преобразования сигнала в напряжение существуют несколько схемотехнических решений. Наиболее распространенное - операционный усилитель, подключенный инвертирующим входом к выходу ЦАПа. Преобразование ток-напряжение осуществляется за счет ОС, его охватывающей. По теории он работает замечательно, и такой подход считается классическим - его можно встретить в рекомендованных вариантах включения любого мультибитового ЦАПа. Но если говорить о звучании, то тут все не так просто. Для реализации этого метода на практике требуются очень качественные ОУ с хорошими скоростными характеристиками, например AD811 или AD817, которые стоят более $5 за штуку. Поэтому в бюджетных конструкциях чаще поступают по-другому: просто подключают к выходу ЦАПа обычный резистор, и ток, проходя по нему, будет создавать падение напряжения, т.е. полноценный сигнал. Величина этого напряжения будет прямо пропорциональна величине резистора и току, через него протекающему. Несмотря на кажущуюся простоту и изящество этого метода, он пока не получил широкого применения у производителей дорогой аппаратуры, т.к. также имеет множество подводных камней. Главная проблема в том, что токовый выход ЦАПов не предусматривает наличия напряжения на нем и обычно защищен диодами, включенными встречно-параллельно и вносящими значительные искажения в получаемый на резисторе сигнал. Среди известных производителей, которые все-таки решились на такой метод, следует выделить фирму Kondo, которая в своем M-100DAC ставит резистор, намотанный серебряной проволокой. Очевидно, что он имеет очень маленькое сопротивление и амплитуда выходного сигнала также очень мала. Для получения стандартной амплитуды используется несколько ламповых каскадов усиления. Еще одной известной фирмой с нетрадиционным подходом к вопросу преобразования ток-напряжение, является Audio Note. В своих ЦАПах она применяет для этих целей трансформатор, в котором ток, проходящий через первичную обмотку, вызывает магнитный поток, приводящий к появлению на вторичной обмотке напряжения сигнала. Такой же принцип реализован в некоторых ЦАПах серии «Markan».

Но вернемся к TDA 1543. Похоже, что разработчики этой микросхемы по каким-то причинам не установили защитные диоды на выходе. Это открывает перспективу для использования резисторного преобразователя ток-напряжение. Сопротивления R2 и R4 на рис. 3 - как раз для этого. При указанных номиналах амплитуда выходного сигнала составляет около 1 В, чего вполне достаточно для непосредственного подключения ЦАПа к усилителю мощности. Следует отметить, что нагрузочная способность нашей схемы не очень велика и при неблагоприятных условиях (большая емкость межблочного кабеля, малое входное сопротивление усилителя мощности и др.) звучание может быть слегка зажатым по динамике и «размазанным». В этом случае поможет выходной буфер, схему и конструкцию которого вы можете выбрать из множества существующих вариантов. Может случиться, что в некоторых выпускаемых вариантах микросхемы TDA 1543 защитные диоды все-таки установлены (хотя в спецификациях таких сведений нет, и конкретные экземпляры нам также не попадались). В этом случае удастся снять с нее сигнал амплитудой не более 0,2 В, и придется использовать выходной усилитель. Для этого необходимо в 5 раз уменьшить номинал резисторов R2 и R4. Конденсаторы С2 и С4 на рис. 3 образуют фильтр первого порядка, устраняющий ВЧ-помехи из аналогового сигнала и формирующий нужную АЧХ в верхней части диапазона.

Во многих конструкциях ЦАПов используются цифровые фильтры, что значительно облегчает задачу разработчику при проектировании аналоговой части, но при этом на ЦФ ложится большая часть ответственности за конечное звучание аппарата. В последнее время от них стали отказываться, поскольку грамотный аналоговый фильтр эффективно подавляет ВЧ-шумы и не так пагубно влияет на музыкальность. Именно так сделано в ЦАПах «Markan», в которых используется обычный фильтр третьего порядка с линейной фазовой характеристикой, выполненный на LC-элементах. В нашей схеме на рис. 3 для простоты применен аналоговый фильтр первого порядка, которого в большинстве случаев вполне достаточно, особенно если вы используете ламповый усилитель мощности, да еще и без обратных связей. Если же у вас аппаратура транзисторная, то вполне возможно, что придется увеличить порядок фильтра (однако не переусердствуйте, слишком крутая схема обязательно ухудшит звучание). Соответствующие схемы и формулы для расчета вы найдете в любом приличном радиолюбительском справочнике.

Обратите внимание, что резисторы R2, R4 и конденсаторы C2, C4 находятся именно в том месте, где зарождается аналоговый звук. High End начинается именно отсюда и, что называется, «далее везде». От качества этих элементов (особенно от резисторов) в огромной степени будет зависеть звучание всего аппарата. Резисторы необходимо ставить углеродистые ВС, УЛИ или бороуглеродистые БЛП (предварительно подобрав их по одинаковости сопротивлений с помощью омметра), применение импортной экзотики также приветствуется. Конденсаторы допустимы любого типа из указанных выше. Все соединения должны быть минимальной длины. Разумеется, качественные выходные разъемы также необходимы.

Что же у нас получилось?

Я раньше скверно пел куплеты,
хрипел, орал и врал мотив…

(Дж. К. Джером, «Трое в лодке,
не считая собаки»)

Не поленюсь напомнить, что перед первым включением устройства необходимо тщательно проверить весь монтаж. Регулятор громкости усилителя при этом нужно устанавливать в минимальное положение и плавно увеличивать громкость, если помехи, свист и фон на выходе отсутствуют. Будьте внимательны и аккуратны!

В целом для однобитовых ЦАПов характерно очень мягкое, приятное звучание, с обилием тонких деталей. Кажется, что весь свой звуковой потенциал они бросают на помощь солисту, оттесняя других участников музыкального произведения куда-то на задний план. Большие оркестры несколько «уменьшаются» по составу музыкантов, страдают мощь и масштабность их звучания. Мультибитовые ЦАПы уделяют одинаковое внимание всем участникам музыкального действия, не отдаляя и не выделяя никого из них. Динамический диапазон шире, звучание более ровное, но в то же время несколько более отстраненное.

Например, при воспроизведении через мультибитовый ЦАП хорошо известной песни «I Put A Spell on You» в исполнении Creedence Clearwater Revival великолепно передается ее энергетика, мощный поток эмоций просто завораживает, становится понятным замысел ее создателей, мы остро чувствуем, что они хотели нам сказать. Мелкие детали несколько смазаны, но на фоне описанных выше доминирующих характеристик такой подачи звука это не кажется серьезным недостатком. При воспроизведении этой же песни через однобитовый ЦАП картина несколько иная: звучание не столь масштабно, сцена несколько отодвинута назад, зато отлично слышны подробности звукоизвлечения, мелкие штрихи. Хорошо передается момент, когда музыкант приближает гитару к комбику, добиваясь легкого самовозбуждения усилителя. Зато при прослушивании Элвиса Пресли великолепно раскрывается все богатство его голоса. Хорошо заметно, как он менялся с возрастом, эмоциональное воздействие на слушателя также сильно, а несколько отодвинутый на задний план аккомпанемент органично вписывается в общую картину.

Так что выбор типа ЦАПа остается за вами, у обоих вариантов есть как сильные, так и слабые стороны, истина, разумеется, лежит где-то посередине. Несмотря на простоту, звуковой потенциал описанных схем достаточно высок, и при творческом выполнении приведенных рекомендаций конечные результаты вас разочаровать не должны. Желаем успеха!

На вопросы разработчик схемы

Главное в нашем деле - взять верный старт! Я не обязан заботиться о выстраивании линейки продуктов от дешёвого ширпотреба до самого что ни на есть high-end"а. Поэтому могу позволить себе сразу выбрать понравившийся чип цифро-аналогового преобразователя и строить дизайн вокруг него. Итак, за основу был взят "мистический ЦАП" как его называют в Сети. Я не буду делать из маленькой микросхемы большого секрета, но давайте всё же для начала сохраним интригу.

Построить хороший ЦАП для себя любимого я собирался ещё с прошлого столетия, но как-то всё руки не доходили и более приоритетные задачи брали верх. И вот тут-то мне на радость появился заказчик, с одной стороны способный оценить хороший звук, с другой же стороны - согласный мириться с некоторым уровнем "самодельщины" в законченном устройстве. Естественно я приложу все усилия, чтобы мои клиенты остались довольны своим выбором. Что теряют мои "pre-production" изделия по сравнению с серийными аппаратами раскрученных брендов - так это:

  1. часть монтажа выполнена паутинкой на "слепышах", а не на печати, что положительно отражается на качестве звука, но, увы, не будет доступно в серийных образцах;
  2. я не экономлю на мелочах типа сетевого фильтра или шунтирующих ёмкостей, в чём, кстати, не раз доводилось уличать всеми признанные авторитеты;
  3. "брэнд" мой ещё не слишком широко известен в узких кругах 🙂

На старт, внимание...

С чего начать? Правильно, лучше всего с готового устройства, пусть даже и простенького, но содержащего ключевые компоненты. В Китае за US$ 50 был приобретён неплохой в общем-то набор для самостоятельной сборки ЦАП. Как я уже , китайский экономический гений не отличается особыми техническими талантами, так что всё в том наборе было по-минимуму, в точности по datasheet"ам. Разве что питание создатели набора выстроили, как им казалось, прямо-таки очень качественное: навтыкали "КРЕНок" гирляндами. Зато к наборам прилагались весьма сообразные R-core трансформаторы.

На данном этапе не стояла задача как-то особо управлять цифровым приёмником или ЦАП"ом, поэтому жёстко зашитая минималистская цепочка S/PDIF->I2S->DAC меня вполне устроила.

Сознательно не стремился найти ЦАП с USB входом. Причина простая: компьютер фонит очень сильно и пускать весь этот мусор в аудио-аппарат нету никакого желания. Конечно, есть методы, но мне до сих пор так и не попалось ни одного ЦАП с грамотной развязкой USB входа (аппараты за 1К зелёных и выше, а так же изделия российских аудио-"левшей" не в счёт).

Считаю необходимым отметить, что несмотря на все мои придирки к схемотехнике и т.п., качество исполнения печатной платы просто отличное!

Берём контроль над ситуацией в свои руки

В документации на ЦАП в одном месте написано, что ножку аналогового питания надо зашунтировать электролитом в 10мкФ и керамикой 0.1мкФ. На схеме нога 18 именно так и зашунтирована.

Чуть дальше в том же документе сказано, что вход на ножке 17 желательно зашунтировать электролитом в 10мкФ и керамикой 0.1мкФ. Разработчик поступил в полном соответствии, исполнительный товарищ, просто молодец!

Ещё в одном месте документации сказано, что 17 ногу можно завести прямиком на аналоговое питание. Что и видим на схеме 🙂

Что самое забавное, не только в схеме, но и на печатной плате всё так и разведено: с двумя электролитами и двумя конденсаторами по 0.1мкФ, с коротышом прямо между 17 и 18 ногами чипа (дорожка к конденсаторам от 17 ноги уходит под корпус микросхемы):

Всё пришло именно таким вот грязненьким с завода. Как я это отмывал - отдельная история 🙂

Для особо любопытных: шаг ножек корпуса микросхемы - 0.65мм.

У друга моего Вадича-Борисыча попалась мне как-то ВКонтакте шикарная картинка: "сопротивление бесполезно ". Вот, навеяло, оно тут так же бесполезно, как дублированные шунтирующие конденсаторы на схемке выше, перерисовал "схему" специально для Вас:

Мне же необходимо было управлять тем, что происходит на 17-й ножке. Пришлось резать по живому. Хорошо ещё не под чипом завели перемычку - перспектива отпаивать одну ножку SSOP корпуса как-то не радует.

Посредственность - за борт

Какой цифро-аналоговый преобразователь обходится без операционных усилителей?

Правильно, только качественный ЦАП . Так что скромный фильтр на NE5532 я просто не стал напаивать. Может и стоило, чтобы было что послушать для сравнения и удостовериться, насколько неубедительно играют глубокие петлевые ООС... Но у меня уже есть CD-проигрыватель от маститого производителя, который очень старательно отыгрывает весьма посредственный звук ОУ, хоть и спрятанных за звучным названием HDAM и упаяных в экранчики. Да и других подобных "образцов" достаточно.

Учиться, учиться, и... думать!

Пожалуй на всех без исключения ЦАП от производителей из "поднебесной" наблюдаю одни и те же паровозы из "КРЕНок" (фото справа не моё, выловлено в Сети). Включая веером последовательные стабилизаторы напряжения разработчики, очевидно, пытаются добиться лучшей развязки по питанию и уменьшения проникновения помех из цифровой части в аналоговую. К сожалению, в массах отсутствует то, что я называю "токовым мышлением" в схемотехнике. На самом-то деле всё просто и... немножко грустно.

Посмотрите на какую-нибудь LM317 со стороны выхода. Наверняка найдёте 10мкФ электролит и ещё немного мелких емкостей. Теперь давайте прикинем постоянную времени в этой цепи: достаточно заглянуть в datasheet и убедиться, что выходное сопротивление "кренки" весьма невелико, чего и добивались разработчики интегрального стабилизатора. Точно считать, честно признаюсь, сейчас лень, но помехи с частотами скажем от 100КГц и ниже кренка "видит" прямо на своём выходе, сиречь управляющем электроде и, как её и спроектировали - передаёт эти пульсации "наверх по команде", старательно пытаясь удержать напряжение на своём выходе.

Колебания тока попадают на выход более высоковольтного стабилизатора. Следуя той же логике всё ещё достаточно высокочастотные изменения тока практически беспрепятственно гуляют по всей цепочке стабилизаторов. И свистят и шумят на всё окружение.

Единственное рациональное зерно в применении двух линейных стабилизаторов подряд я вижу лишь в том, что маленькие точные стабилизаторы обычно не переносят высоких входных напряжений, а наборы для само-сборки ЦАП"ов часто попадают в руки паяльщиков-такелажников, которые нередко даже не утруждаются заглянуть в доки на применённые компоненты. И наборы те по-прежнему должны работать...

Распространение достаточно высокочастотных помех легко предотвратить добавив в схему... обыкновенных резисторов. Простые RC фильтры по входу линейных стабилизаторов обеспечат прекрасную развязку ВЧ пульсаций в обе стороны, резко сократив "расстояние" по схеме, докуда доберутся броски тока (включая и "земляной" провод!)

Так что питание претерпело серьёзные изменения на плате. Увы, не обошлось без пары перерезанных дорожек и навесного монтажа.

Иногда маленький резистор много эффективней, нежели большой конденсатор:

Относимся с уважением к наследию предков

Вместо тупого моста ставим супер-быстрые диоды в выпрямитель, что ощутимо снижает "удары" тока в моменты запирания диодов. Этот приём достаточно популярен и вполне осмыслен, так что воспользуемся им и мы:

Кстати, именно непонимание того, как развязать линейные стабилизаторы по ВЧ и приводит дотошных разработчиков к тому, что на каждый блок схемы начинают ставить отдельный трансформатор. Другое весьма популярное, но тоже затратное решение проблемы последовательных стабилизаторов: использование связок источник тока - параллельный стабилизатор. В данном случае с развязкой всё в порядке, только вот мощности рассеивать приходится с немалым запасом.

Не будем требовать слишком много от "кита"

Для описания серии экспериментов с различными стабилизаторами нужна отдельная статья. Здесь лишь отмечу, что к чести разработчиков из Поднебесной, выбранный ими LDO стабилизатор lm1117, возможно, наилучший вариант из серийно выпускаемых и относительно доступных интегральных стабилизаторов. Всякие 78ХУ, LM317 и иже с ними просто отдыхают из-за несообразно большого выходного импеданса (мерял на 100КГц). Увы, в ту же корзину пошли и прецизионные LP2951. Чуть лучше ведёт себя TL431 в схеме шунтирующего стабилизатора, но там своя история: TL431 бывают очень разные, в зависимости от того, кто их делал. 1117 выигрывает с большим опережением. Увы, он же оказывается и самым шумным стабилизатором. Урчит, пищит и с нагрузкой и без.

Пришлось собирать стабилизатор самому, на дискретных компонентах. Всего из двух скромных транзисторов, следуя идеологии HotFET, удалось "выжать" всё то, что в интегральном исполнении требует десятков транзисторов и всё одно не дотягивает. Конечно, для обеспечения работы "сладкой парочки" потребовалось ещё несколько активных компонентов... но это опять уже совсем другая история.

Интересный результат макросъёмки: невооружённым глазом не заметил, что плата не до конца отмылась от флюса .

Полимеры правят балом

Последней доработкой, направленной на достижение наиболее верной передачи звука, стало "выглаживание" питания.

В критических местах были заменены обычные (пусть и неплохие ChemiCon) алюминиевые электролиты из набора - на твердотельные алюминиевые Sanyo OS-CON. Поскольку собирал два одинаковых набора в параллель, была возможность устроить "А/Б" тестирование. Разница на грани слышимости, но она есть! Без сигнала с обычными электролитами, на (очень) большом усилении, в наушниках присутствовало некое "шумовое пространство". Полимерные электролиты переносят нас в абсолют.

Sanyo OS-CON - фиолетовые бочонки без надпила на крышке.

Не хочешь думать головой - работай руками

Практически на всех платах и наборах ЦАП с применением цифрового приёмника CS8416 китайцы ставят тумблер, чтобы пользователь мог выбрать между оптическим и медным входом S/PDIF (фото справа - типичный пример, выловленный в Сети). Так вот: не нужен там переключатель, микросхема приёмника вполне может слушать два входа безо всякой помощи извне, будь то грубый тумблер или мудрый микроконтроллер.

Делюсь с Вами трюком, подсмотренным на демо-плате от самих Cristal Semiconductor. Достаточно подключить к примеру медный S/PDIF к RXN, а выход оптического TOSLINK приёмника - к RXP0.

Надеюсь, не надо объяснять, как такое работает? 😉

Даже в референтном дизайне фирмачи напахали, забыли-таки шунтирующий конденсатор в питании TORX 🙁

Экономия или безграмотность?

Очень полезно бывает почитать документацию производителей, особенно тех, что делают те самые микросхемки, на которые потом молются аудиофилы. Раскрываю самый секретный секрет: reference design board, evaluation board и тому подобные "пробнички" от производителей обычно содержат в себе примеры грамотного применения тех самых микросхем. Причём покупать все эти платы совсем не обязательно, да и ценники на такие "образцы" бывают самые разные: и 50, и 400, и за тысячу зелёных могут перевалить. Но, дорогие мои разработчики, документация на все эти платы выложена в открытом доступе! Ладно, хорош поучать.

Итак, чего недочитали китайцы, или на чём они сэкономили: скромные шунтирующие керамические конденсаторчики в 1000пФ в параллель к 10мкФ и 0.1мкФ. Казалось бы - зачем, ведь такими емкостями мы шунтируем частоты от десятков мегагерц и выше. Аудио-диапазон принято считать до 20кГц, ну до сотни кГц. Но цифровую-то часть в цифро-аналоговом преобразователе никто не отменял. Так вот именно помехи на десятках мегагерц беспрепятственно гуляют по недорогим самостройным ЦАП"ам, заставляя дрожать в страхе все PLL и создавая тем самым идеальные условия для возникновения наводящего ужас ДЖИТТЕРА.

Ещё один популярный способ сэкономить на спичках

Подавляющее большинство производителей как источников цифрового аудио-сигнала, так и цифро-аналоговых преобразователей экономят 30...50 центов на каждом устройстве. Расплачиваемся за это мы, пользователи. Подробности читать .

Какой high-end без ламп?

Веселят меня полчища tube-DAC и tube-headphone-amplifier"s в ценовом диапазоне от полутора сотен до сотен долларов, наводнившие рынок в последнее время. Видать нравится народу, как шипит и искажает лампочка при 15...24 вольт анодного. Впрочем, разбор всех болячек подобных ЦАП"ов и псевдо-ламповых усилителей для наушников - тема для отдельной статьи, да не одной.

(фото справа для примера, у меня такого лампоцапа нет)

Богатая тема. Я тут лишь по верхам пробежался, аналоговую часть вообще не затронул. А уж как интересно бывает развести правильно "землю" или организовать простое и при том удобное управление аппаратом. И чего стоят одни аттенюаторы - их ведь можно выбирать разного сопротивления, строить по разным топологиям, включать в разных частях тракта. Согласование источников с нагрузкой - очень, очень интересный, знаете ли, вопрос!... Но на сегодня пора мне уже закругляться.

BOM, или Bill of Materials

Конечно, пятьюдесятью долларами дело не ограничивается. Керамические конденсаторы из набора были заменены плёнкой. Диоды Шоттки, качественные электролиты, да много ещё чего пришлось добавить, не говоря уже о корпусе. Ну и, конечно, мой усилитель HotFET: всего 2 (два) каскада усиления от выхода ЦАП до наушников или выхода на усилитель. Ни много ни мало, а только в самом усилителе 32 транзистора насчитал в стерео варианте. Да транзисторы все - JFET"ы да depletion MOSFET"ы. Никак в полтинник зелёных не укладываюсь даже по комплектующим 🙂 Причём заметьте, это безо всякой аудиофильской эзотерики. Ну да на этот счёт у меня тоже есть своё мнение. Ведь есть же люди, считающие, что поставив "правильные" компоненты - любую схему можно заставить звучать. Если Вы, дорогой читатель, из их рядов - научите, я прислушаюсь, поспорю, отслушаю и расскажу всем о своих опытах прямо на этом сайте.

Так где же обещанная халява???

Друзья, эта статья - просто размышления, заметки на полях, была написана по горячим следам переделки китайскоЦАПа. Сам я больше в такую авантюру ни за что не ввяжусь: хоть и получилось неплохо, но обошлось слишком дорого по времени и по затраченным усилиям. И никому не советую. Когда разбирался с тем набором - яд просто сочился, что и отразилось в статье 🙂 Прошу прощения за слегка надменный стиль изложения, и ежели не оправдал ваши ожидания и не предложил раздачу почти бесплатных хайендных цапов населению 😉

Если же Вам было интересно - дайте знать, пожалуйста. Материала в закромах ещё много, а вот силы, мотивацию публиковать да оформлять всё это дают в основном отзывы, комментарии моих читателей.

Для ЦАП или CD-проигрывателя. На первый взгляд схема может показаться несколько сложной, да и некоторые заложенные в ней функции (типа фазовращателя) простому меломану ни к чему.

Сегодня мы предлагаем вам вариант подобного усилителя всего на одной лампе (в каждом канале), без лишних маркетинговых штучек, но, как и прежде, с хорошими характеристиками и высоким качеством звучания.

При тестировании на различных фокусных группах для разных видов ЦАПов был выявлен один общий результат — качество звучания CD-проигрывателя тем выше, чем лучше фильтруется сигнал на его выходе от ВЧ-составляющих. То есть выходной фильтр должен иметь довольно крутой спад АЧХ на границе слышимого диапазона.

Если в 90-е годы чаще всего использовались аналоговые фильтры, то в последнее время всё больше становятся популярными цифровые фильтры. Неудивительно, ведь при сравнительной простоте реализации они показывают гораздо более высокие характеристики по сравнению с аналоговыми фильтрами. Между тем, результаты тестов показали, что слушатели предпочитают CD-проигрыватели с аналоговыми фильтрами, так как цифровые хоть и имеют более высокие характеристики, в своей работе используют тактовые сигналы, что приводит к повышению уровня ВЧ-шумов.

Ну а если фильтр не только аналоговый, но и выполнен на лампах, то это кроме очистки от ВЧ-шумов делает звучание компакт-дисков более приятным, «тёплым», устраняет цифровую резкость звучания.

Схема фильтра представлена на рисунке:

Увеличение по клику

Усилитель имеет абсолютно плоскую АЧХ во всём звуковом диапазоне. Спад характеристики начинается на частоте 20 кГц (-0,5 дБ) и составляет -24 дБ/окт. Это позволяет очень хорошо отфильтровать все вч-шумы цифрового звуковоспроизведения и сделать звучание компакт-диска похожее на винил.

Кроме того, схема имеет низкое выходное сопротивление, что существенно снижает требования к соединительным межблочным кабелям.

Схема блока питания показана на рисунке:

Увеличение по клику

Здесь мы видим уже традиционный накал ламп постоянным током для снижения уровня фона сети.

Высоковольтный стабилизатор выполнен по схеме электронного дросселя с защитой по току.

Для улучшения разделения стерео-каналов каждый канал собран на отдельной печатной плате. Блок питания рассчитан на работу с двумя каналами.

Данную конструкцию можно оформить в виде отдельного блока или, если позволяет место, встроить в имеющийся CD-проигрыватель.

Для достижения высоких результатов по звучанию конденсаторы в схеме должны использоваться самого высокого качества. Конденсаторы С4 и С7 не указанные на схеме — это места на печатной плате на случай, если не удастся найти конденсаторы С3 и С6 нужной ёмкости и придётся соединять несколько параллельно, либо для изменения частоты среза фильтра.

Прослушивание показало существенное улучшение качества звучания CD-проигрывателя с таким фильтром. Это достаточно дешёвый и простой способ перевести ваш аппарат в более высокую ценовую категорию.

Рисунки печатных плат и схемы расположения элементов можно скачать

Печатные платы в формате SLayout (rar-архив, 47 кбайт).

Статья подготовлена по материалам журнала «Электор» (Германия)

Удачного творчества!

Главный редактор «РадиоГазеты».

28 комментариев к “Простой ламповый фильтр для ЦАП или СD-проигрывателя”

  1. Кирилл:
    Февраль 27, 2017

    Имеет ли смысл, на Ваш взгляд, «приподнимать» потенциал накала?

  2. Главный редактор:
    Февраль 27, 2017

    Здесь накал запитан постоянным напряжением. Так что это лишнее.

    Заметьте, что цепи накала ламп соединены последовательно! Учитывайте это при повторении конструкции.

    Если нет желания собирать стабилизатор для цепей накала, то тогда да — "приподнять накал не помешает.

  3. Кирилл:
    Февраль 28, 2017

    Постоянным — это понятно. Однако разность потенциалов всё равно остаётся, поскольку стабилизатор цепей накала на земле сидит. Соглашусь, фона быть, по идее, не должно. Однако не вредно ли самой лампе сие? Непонятно...

  4. Главный редактор:
    Март 1, 2017

    Это называется «слышал звон, да не знаю, где он» 🙂

    Потенциал накала поднимают, когда он питается переменным током, только для того, чтобы не было фона. Так как через участок подогреватель-катод (который по сути является диодом) фон напряжения накала (50Гц) успешно пролезает. Поднимая потенциал, мы этот диод запираем и дорогу фону преграждаем.

    Если накал питается постоянкой (да ещё стабилизированной), то фона там быть не должно, поэтому диод запирать не нужно. Экономим два резистора. На самой лампе это не сказывается.

    Для лампы важно, чтобы не превышалось МАКСИМАЛЬНО ДОПУСТИМОЕ напряжение подогреватель-катод. Указывается в справочниках. Обычно случается в катодных повторителях и мощных выходных каскадах.

  5. Кирилл:
    Март 1, 2017

    Отчего же, как раз знаю откуда этот звон — из даташитов. Например, для лампы 6Ф5П предельно допустимое напряжение катод-накал всего 100 вольт. Конструктивно эта лампа близка к ECL86/PCL86, поэтому, полагаю, что для неё это тоже справедливо. В представленной же схеме — данное условие, похоже, не соблюдается.

  6. Главный редактор:
    Март 2, 2017

    Для меня «похоже не соблюдается» и «не соблюдается» это очень разные вещи.

    Какое по вашему напряжение присутствует в этой схеме на катодах лампы?

  7. yuriyruss:
    Март 9, 2017

    PCL86 и 6ф5п по даташитам абсолютно разные лампы. Их в лоб низзя ставить. Нужно пересчитывать всю схему смещений напряжений. Попозже, когда проверю этот фильтр на 6ф5п, выложу сюда номиналы резисторов и напряжения на лампе.

  8. Главный редактор:
    Март 10, 2017
  9. Главный редактор:
    Март 10, 2017

    Кстати, мы в статье и не писали, что 6Ф5П это аналог PCL86.

    В этом уверяют на массе других сайтов.

    По цепям накала они точно отличаются.

  10. Сергей Храбан:
    Июль 18, 2017

    Здравствуйте! Подскажите пожалуйста, в блоке питания какой тип стабилитронов D1-D3 и D4 ?

  11. Главный редактор:
    Июль 19, 2017

    D4 — BZX55C18 (или аналог), КС218Ж, КС508Г, 1N4746A

    D1-D3 — NTE5157A, 1N3045 и аналогичные.

  12. Сергей Храбан:
    Июль 19, 2017

    Спасибо большое! Всех благ!

  13. kagantsov:
    Октябрь 5, 2017

    В ПП БП 12В есть ошибки: 2200 электролит перевернуть надо, а то у него + на GND (бахнет так). + и АС нужно переразвести, получается АС идет на микросхему а + идет на вход переменки. Ерунда получается на печатке, бахнет 100%. Исправьте или предупредите, что есть ошибки. Другие ПП тоже посмотрю позже. Хочу собрать данный девайс. Если соберу и все будет ок, поделюсь своими ПП. Спасибо Вам.

  14. kagantsov:
    Октябрь 5, 2017

    В ПП БП 330В с диодным мостом та же ситуация.

  15. Главный редактор:
    Октябрь 5, 2017

    Печатные платы в формате pdf из первоисточника.

    Платы в формате SLayout от корпорации «Марс».

    Ни то, ни другое редакцией не проверялось.

    Спасибо за информацию!

    В любом случае, внимательность и осторожность при повторении любых конструкции не помешает.

  16. Mars_Atlant:
    Октябрь 5, 2017

    Добрый вечер.

    Благодарю за заметки, шелкографию подправил и отправил на обновления архива.

  17. Главный редактор:
    Октябрь 5, 2017

    Архив с платами в формате SLayout обновлён!

  18. kagantsov:
    Октябрь 5, 2017

    Так то все сходится, но у диодных мостов АС по середине. Извините за упертость, но если уж делать то — хорошо.

  19. Главный редактор:
    Октябрь 6, 2017

    Упёртость приветствуется! Мы двумя руками «за» рабочие завершённые конструкции.

    Кстати, хотелось бы потом услышать мнение, впечатление и т.п. о схеме...

  20. kagantsov:
    Октябрь 6, 2017

    ОК. Но будет не скоро. Времени мало и проекты движутся медленно. Акустику вот доделал 2 недели назад, 2,5 года делал. Ну с фильтром может веселее будет.)

  21. Mars_Atlant:
    Октябрь 6, 2017

    Доброе утро.

    Отчасти Вы все правы по диодному мосту, но данный вид диодного моста существует и с другой распиновкой выводов, порядок ног. Можете ознакомится самостоятельно в сети.

    Я «делал», вернее срисовывал, ПП согласно представленным на данном ресурсе фото ПП.

    Все соответствует оригинальным материалам, чтобы не вызывать путаницу, если буду возникать вопросы по данной конструкции.

    Вы так-же можете выложить свои версии ПП на форум. Возможно кому-то это облегчит сборку данной конструкции.

    Всем хорошего звука.

  22. kemper:
    Октябрь 11, 2017

    я использовал лампы 6н2 и 6п43 звук порадовал, правда не знаю как звучит 86 лампа, я ее ненашёл, (можно 6н1 звук показался немного более жёстким) снизил напряжение питания до 250в

  23. Главный редактор:
    Октябрь 11, 2017

    PCL86 очень похожа на нашу 6Ф3П (а этого добра, как грязи) и на ecl82.

    Только с накалом надо повнимательнее — у перечисленных ламп он 6,3В!

  24. kagantsov:
    Октябрь 13, 2017

    Добрый день. У меня как раз лежит 2 лампы PCL86, а отличие 6Ф3П только в накале? Питание остается то же — 330В?

  25. Главный редактор:
    Октябрь 13, 2017

    А в справочник заглянуть религия не позволяет?

    Там чётко сказано: предельное напряжение на аноде для триода 250В, для пентода 275В.

    Делаем выводы, исходя из полученной информации.

  26. Grey:
    Август 14, 2018

    Здравствуйте! Хочу использовать схему этого высоковольтного стабилизатора для запитки УНЧ Моргана Джонса на 220 в. Подобных схем на сайтах много, с методой расчета элементов почти разобрался. Но на них отсутствует R2. Подобная схема в «Современный гибридный усилитель» от 02.08.2014 , но там номинал R2 совсем другой. Подскажите пожалуйста назначение R2 и как его расчитать для схемы на 220 вольт.

  27. Главный редактор:
    Август 14, 2018

    R2 здесь типа небольшой развязки (фильтра).

    Номинал не сильно принципиален.

    При существенных токах потребления его лучше совсем убрать, чтобы не снижать КПД.

    А так можно оставить на 100Ом.

  28. Grey:
    Август 15, 2018

    Спасибо большое! Всех благ!

Добавить комментарий

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

Вы должны , чтобы оставить комментарий.

2295













Цифровой преобразователь имеет ряд эксклюзивных решений

  • Два ламповых клока (ДЕМ и мастер);
  • Два режима работы: master и slave;
  • Раздельные блоки питания для аналоговой и цифровой частей с балластными лампами вместо дросселей и резисторов. В качестве источника стабильного напряжения внешнего ЦАП -а применены параллельные стабилизаторы на германиевых транзисторах П605. В блоке питания установлено 4 высококачественных тороидальных трансформатора;
  • Односторонние печатные платы увеличенной толщины 2,5 мм с медной фольгой 100 мкм (обычно 30-60). Дорожки плат цифрового преобразователя покрыты золотом и скрипичным лаком;
  • Распайка плат производится отслушанным винтажным (30-х годов) припоем.

История создания audio DAC abbasaudio 3.0

Наконец то приехали окончательные, "чистовые" платы первого из нескольких внешних ЦАП -ов, задуманных много лет назад и претерпевших множество промежуточных модификаций. Это цифровые преобразователи четырех уровней качества, вобравшие в себя все последние изыскания в области эзотерики, включая совсем уж нетрадиционные способы воздействие на материалы (о которых позволю себе умолчать дабы не смущать неокрепших разумом). Я даже возьму на себя смелость утверждать, что эти внешние ЦАП -и единственные в своем роде, так как в их конструкции подавляющее большинство решений было принято не в результате умозрительных теорий, как принято у инженеров, а после многолетних слуховых тестов, подтвержденных к тому же статистикой отзывов на платы для апгрейдов, на которых отрабатывались многие узлы будущих audio DAC -ов. Не будь помощи множества непредвзятых слушателей, которые произвели с моими платами сотни экспериментов, мне бы пришлось гораздо сложнее. За это огромная благодарность всем, кто не поленился и написал о своих впечатления от работы тех или иных устройств - клоков, стабилизаторов, спдиф трансформаторов, дем клоков, буферных предусилителей.

В целом же идеология построения подобных цифровых преобразователей сформировалась под влиянием Анатолия Марковича Лихницкого. После чтения и осмысления его концептуальных статей, позже в ходе живого общения и прослушивания АМЛ-овской системы и нескольких десятков ремастеров АМЛ+, многие из которых для меня остаются эталоном качества СД.

Постепенно я стал приходить к выводу, что в природе практически не встречаются ни СД проигрыватели, ни audio DAC -и, которые бы удовлетворяли требованиям качественной передачи хорошо записанной живой музыки. Снижение стандартов записи повлекло за собой еще более катастрофическое снижение стандартов воспроизведения. И если проигрыватели первого-второго поколения еще могли обеспечить музыкальное удовлетворение слушателя, особенно после несложных доработок, то последние модели, которые индустрия предлагает нам в качестве бытового аудио, просто противопоказано применять для получения удовольствия от музыки. Более антимузыкального и выхолощенного звучания встроенных в них цифровых преобразователей себе и представить невозможно. Причем апгрейду эти аппараты уже не поддаются и даже ламповый клок может сыграть роль припарки для мертвого. Я прекрасно понимаю презрение к цифре, которое испытывают любители, имеющие серьезные аналоговые источники. Это совершенно справедливое презрение, ведь то что нам предлагает даже хай энд в области цифры представляет собой нечто совершенно непотребное и несъедобное.

Поэтому я сделал попытку вернуться в прошлое и, воспользовавшись снятыми с производства чипами, попытаться создать цифровой преобразователь, приближенный по качеству к хорошим аналоговым источникам - ленте, винилу. Эта непростая работа отняла массу свободного времени, но в основных чертах она закончена и третий из линейки внешний ЦАП 3.0 подготовлен к выпуску небольшой серией (не более 10 экземпляров, из которых половина уже заказаны). Как оказалось, из-за огромного количества элементов, требующих контроля качества, приобретать мелочевку для такого устройства приходится буквально отдельно по каждой позиции, а значит даже устройство на печатной плате превращается в индивидуальный заказ с большим сроком изготовления, регулировки и отстройки. Отсюда и небольшой тираж - больше сделать просто невозможно. Поскольку я физически не смогу собрать десять внешних ЦАП -ов в виде законченных устройств с корпусами, оставшиеся пять экземпляров будут реализовываться в виде набора собранных и отлаженных плат (основная и два блока питания).

Описание проектов

Упомянутый выше цифровой преобразователь на РСМ58, распался на несколько проектов, если быть точным - на четыре.

  • Два из них на ТДА-1541, признанной во всем мире как наиболее аналогово звучащий цап, правда вернуться к нему меня побудило не чье-то признание, а эксперименты с ДЕМ клоком, дающие многообещающий результат на пути приближения цифровых источников к аналогу.
  • По-прежнему, в работе дорогой проект на РСМ58, но уже несколько иной конфигурации - с древним СПДИФ приемником сони, с петлей ФАПЧ и ламповым ГУН-ом.
  • Внешний ЦАП средней ценовой категории на ТДА1541А с дем-клоком на пальчиковых лампах.
  • Простой недорогой цифровой преобразователь на РСМ56К с подстройкой линейности и ламповым клоком на миниатюрной лампе ЕФ732.
  • Ко всему этому испытывается преобразователь I/U на германиевых транзисторах, как альтернатива хорошему трансформатору, но об этом позже.

Подчеркну, что даже в самом простом внешнем ЦАП -е на РСМ56 будут соблюдены все принципы, положенные в основу дорогих конструкций. Качественные материалы и элементы, отобранные на слух на тестовом тракте, минимализм в питании, параллельные стабилизаторы, как минимум один ламповый клок на борту, печатная плата без маски на дне, золото и скрипичный лак в качестве покрытия.

Описание ABBAS AUDIO DAC 3.0

Сегодня речь пойдет о внешнем ЦАП -е под названием ABBAS AUDIO DAC 3.0, предназначенном для работы с внешним ламповым буфером и желательно трансформатором после микросхемы ЦАП.

На слух определялась пригодность абсолютно каждого компонента, включая клемники и панельки, проверялись различные способы организации питания, я искал оптимальные "связки" компонентов, которые бы давали наилучший результат при сочетании.

Ламповых клоков для цифровых преобразователей было изготовлено огромное количество, на самых разных лампах, отбиралась по звуку. Логика - по годам, сериям и производителям.

Схемотехника audio DAC

Поэкспериментировав с различными СПДИФ приемниками, я все-таки вернулся к кристалловскому чипу, обнаружив, что на рынке есть экземпляры, изготовленные в США (нашел только два), в Южной Корее и на Тайване. В таком же порядке я их предпочитаю по звуку.

Во внешнем ЦАП -е применяются только южнокорейские чипы, оценка и сравнение производились на слух, естественно. Цифровой преобразователь может работать в двух режимах - мастер и слэйв. Расположение перемычек указано на плате (смотрите фото).

В MASTER режиме вставляется триггер 74LS74 и одна перемычка согласно таблице (393-я микросхема не должна находиться в панельке!!!), в SLAVE 74LS393 (74-я микросхема не должна находиться в панельке!!!)

Такой несколько громоздкий способ переключения гарантирует цифровому преобразователю минимум лишних паек, чипов и переходов, а значит максимальное качество звука. ПЛИСК-и оставим Вега-лабу и прочему детсаду!

В слэйв режиме ламповый клок делится и «ведет» как транспорт, так и audio DAC для ЦАП -а ТДА1541 создается новая сетка частот (эффект замечательный) - вордклок и битклок.

Сравнивая разные варианты, я пришел к выводу, что сформированный с помощью лампы битклок дает большой выигрыш в звучании, даже несмотря на применение СПДИФ интерфейса, а усложнение подключения небольшое - всего еще один коаксиальный кабель или витая пара. Сам же спдиф приемник в этом случае не вызывает драматического ухудшения звучания, как в традиционных audio DAC -ах.

Единственный недостаток режима «слэйв» - нужно обязательно заводить клок и в транспорт, что при разнице тактовых частот иногда является серьезной проблемой. Не заводить нельзя - между тактовыми частотами возникнут биения, которые прослушиваются в виде периодических щелчков, нарастающих по частоте при повышении уровня сигнала. Для этих «безнадежных» случаев я предусмотрел переключение в традиционный режим «мастер», который делает внешний ЦАП полностью независимым устройством, правда с небольшими жертвами качества. При этом включается асинхронный реклок, решение несколько вульгарное, но при соблюдении некоторых условий чрезвычайно эффективное, а иногда и превосходящее синхронный реклок. Для объяснения этого факта у меня не хватит знаний, но своему слуху я доверяю на 100 %.

Лампы

Тактовый генератор собран на черепашках. После многих экспериментов я вернулся к тому с чего начинал - клок на EF14. Применение этой относительно дорогой лампы во внешнем ЦАП -е вполне оправдано. Среди ламп 30-х годов ЕФ14 телефункен аналогов не имеет! Высокая крутизна, малый шум, долговечность, кроме того, у ЕФ14 корпус не соединен с катодом, а значит является эффективным экраном, чего не скажешь о ЕФ12 и ЕФ13

ДЕМ клок цифрового преобразователя собран на ЕФ13,"разбег"в лампах сделан не только благодаря описанным выше особенностям ЕФ14, я по-прежнему стараюсь избегать многократного повторения одних и тех же ламп или компонентов в пределах одного устройства. Это чисто интуитивное решение. Если выложить все мои соображения по этому поводу, получится еще несколько страниц текста.

Кенотроны типа EZ11 или EZ12, не запрещается применить AZ11 (придется поставить 4 вольтовый отдельный накальный транс). Разбег в кенотронах также крайне желателен.

Включение цифровых микросхем

ТДА1541А, не считая применения лампового ДЕМ узла, включена совершенно обычным образом. В каких-то особых режимах (дифференциальный, параллельный) я не вижу смысла - они себя не оправдывают.

На входе РС цепочки - фильтры, но с применением качественных резисторов и конденсаторов.

Керамики в цифровом преобразователе практически нет, если мы хотим получить от цифры аналоговый звук - про керамику следует забыть. Один керамический конденсатор стоит возле компаратора, и то в силу острой необходимости. Применение в двух местах нелюбимых мною осконов связано опять же с проблемами помех, излучаемых некоторыми узлами. Именно поэтому участок с компаратором имеет полигончик снизу и сверху и переходные отверстия - это черезвычайно «шумный» узел, который производит много мусора как по шине питания, так и по земле. Его нужно правильно запитать и «стреножить», не дав помехам разлететься вокруг.

Попалась мне как-то на глаза схема ЦАП на PCM2704. И очень мне захотелось её повторить. Подкупала простота и хорошие отзывы. Потом, когда начал помаленьку прирастать знаниями, обнаружилось, что эта микросхема не единственная, да и реализованных любительских ЦАПов хоть пруд пруди. Почитав некоторые форумы выяснил. Есть мнение, что микросхема PCM2702E хоть и имеет меньший функционал, зато, по отзывам пишущих, дает более приятное звучание. Вот и решил я проверить эти высказывания. Покопавшись в интернете выяснил, что PCM2702Е до сих пор считается неплохим ЦАПом хотя давно уже перешагнула возрастной рубеж в 10 лет. Более того, есть много разных схем реализации этого преобразователя с фильтром и усилителем как на кремнии, так и на лампах. Ну а так как лампы для меня сейчас представляют больший интерес, я остановил свой выбор на двух схемах от Laconic Lab .

Но сначала о реализации модуля ЦАП на PCM2702Е.