Простой USB-аудио ЦАП (опытный образец)

Список разделов РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Цифро-Аналоговые Преобразователи (ЦАП/DAC)

Описание: Все о цифро-аналоговых преобразователях любых типов
Модератор: Алаев Ян

#1 Алаев Ян » 1 января 2015, 17:51

USB-audio DAC PCM2705 Burr-Brown (16-Bit Delta-Sigma@48 kHz)

Изображение

Захотелось немного отвлечься от привычных ламповых работ и в преддверии Нового года сделать что-нибудь нестандартное и, желательно, полезное.
Выбор пал на ЦАП на базе микросхемы PCM2705 производства фирмы Burr-Brown.

Содержание:
Спойлер
1. Принципиальная схема /viewtopic.php?f=60&t=153&p=2673#p2673
2. Доработка SPDIF и гальваническая развязка /viewtopic.php?f=60&t=153&p=3450#p3450
3. Докстанция /viewtopic.php?f=60&t=153&p=3452#p3461
4. Первые измерения на осциллографе /viewtopic.php?f=60&t=153&p=3468#p3468
5. Тест меандром /viewtopic.php?f=60&t=153&p=3470#p3470
6. Анализатор спектра на базе осциллографа /viewtopic.php?f=60&t=153&p=3481#p3481
7. Внешнее питание для ЦАП /viewtopic.php?f=60&t=153&p=3570#p3570
8. Версия ЦАП с внешним питанием /viewtopic.php?f=60&t=153&start=40#p3592
9. Линейный выход для ЦАП /viewtopic.php?f=60&t=153&p=6665#p6665
10. Управление ЦАП от микроконтроллера /viewtopic.php?f=60&t=153&p=7604#p7604
11. Китайский ЦАП /viewtopic.php?f=60&t=153&p=15811#p15811
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 58 (+58/−0)
Лояльность: 171 (+172/−1)
Сообщения: 2188
Темы: 31
С нами: 4 года 1 месяц


#61 Алаев Ян » 17 марта 2016, 14:21

Очень интересно... надо внимательно посмотреть. Вы сами схему нарисовали или есть первоисточник?

Насколько вижу, контроллер выполняет только функцию управления, не более. Т.е. в звуковой части его нет. Я изначально думал, что будет какая-то буферизация цифровых данных или еще что-то. В предложенной схеме ЦАП, очень посредственный аналоговый выход, я бы даже сказал, что тут отражено "даташитное" включение и аналогового выхода как такового нет.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 58 (+58/−0)
Лояльность: 171 (+172/−1)
Сообщения: 2188
Темы: 31
С нами: 4 года 1 месяц

#62 Валерий » 17 марта 2016, 15:37

Алаев Ян писал(а):что тут отражено "даташитное" включение
да это все даташитное включение,оно будет доработано в дальнейшем.
я же пока дорабатывал контроллер.
Валерий
Интересующийся
Интересующийся
Аватара
Возраст: 45
Откуда: Белоруссия Мозырь
Репутация: 9 (+9/−0)
Лояльность: 0 (+0/−0)
Сообщения: 91
Темы: 5
С нами: 2 года 4 месяца

#63 Алаев Ян » 17 марта 2016, 15:46

В любом случае, интересно посмотреть что получится в конечном итоге.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 58 (+58/−0)
Лояльность: 171 (+172/−1)
Сообщения: 2188
Темы: 31
С нами: 4 года 1 месяц

#64 Валерий » 17 марта 2016, 16:15

Алаев Ян писал(а):что тут отражено "даташитное"
хочу на днях сравнить звучание на этом операционнике и на советских бывших.

Безымянный.png
Безымянный.png Размер: 52.89 КБ
Просмотров: 246
Валерий
Интересующийся
Интересующийся
Аватара
Возраст: 45
Откуда: Белоруссия Мозырь
Репутация: 9 (+9/−0)
Лояльность: 0 (+0/−0)
Сообщения: 91
Темы: 5
С нами: 2 года 4 месяца

#65 Алаев Ян » 17 марта 2016, 16:24

Картинка плохого качества, даже название ОУ с трудом читается

И куда в Вашей схеме идут неинвертирующие входы ОУ?
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 58 (+58/−0)
Лояльность: 171 (+172/−1)
Сообщения: 2188
Темы: 31
С нами: 4 года 1 месяц

#66 Валерий » 18 марта 2016, 8:57

Алаев Ян писал(а):И куда в Вашей схеме идут неинвертирующие входы ОУ?
На 18 ножку ЦАП.

Добавлено спустя 8 минут 6 секунд:
Валерий писал(а):На 18 ножку ЦАП.
Здесь ФНЧ 2 порядка.
Операционник OPA2353.
Валерий
Интересующийся
Интересующийся
Аватара
Возраст: 45
Откуда: Белоруссия Мозырь
Репутация: 9 (+9/−0)
Лояльность: 0 (+0/−0)
Сообщения: 91
Темы: 5
С нами: 2 года 4 месяца

#67 Алаев Ян » 18 марта 2016, 9:34

Я так понимаю, что нагрузкой буфера будут наушники? (какое у них сопротивление?). А зачем Вам RC на выходе ОУ?
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 58 (+58/−0)
Лояльность: 171 (+172/−1)
Сообщения: 2188
Темы: 31
С нами: 4 года 1 месяц

#68 Валерий » 18 марта 2016, 11:43

Алаев Ян писал(а):А зачем Вам RC на выходе ОУ?
у меня ее не будет.
Наушники Canyon CNR-HP02N 64 Ом.
Валерий
Интересующийся
Интересующийся
Аватара
Возраст: 45
Откуда: Белоруссия Мозырь
Репутация: 9 (+9/−0)
Лояльность: 0 (+0/−0)
Сообщения: 91
Темы: 5
С нами: 2 года 4 месяца

#69 Алаев Ян » 18 марта 2016, 11:45

Валерий писал(а):у меня ее не будет.
ну, тогда зачем в заблуждение нас вводите, уж либо схему нормальную надо выкладывать, либо написать, что такие-то цепи использовать не будете. Иначе получается разговор ни о чем, Вы планируете одно, мы видим другое, мы же не знаем Ваших планов.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 58 (+58/−0)
Лояльность: 171 (+172/−1)
Сообщения: 2188
Темы: 31
С нами: 4 года 1 месяц

#70 Валерий » 15 мая 2017, 10:11

Алаев Ян писал(а):ну, тогда зачем в заблуждение нас вводите
извините что так получилось.я не вводил в заблуждение.
закончу проект все выложу.
покуда нет времени.
Валерий
Интересующийся
Интересующийся
Аватара
Возраст: 45
Откуда: Белоруссия Мозырь
Репутация: 9 (+9/−0)
Лояльность: 0 (+0/−0)
Сообщения: 91
Темы: 5
С нами: 2 года 4 месяца

Китайский ЦАП

#71 Роман Мирошниченко » 16 мая 2017, 15:37

Я, как человек не оЦАПленый, очень извиняюсь за свое вторжение. Но, может кому пригодится. :wink:

Подарил родителям жены телевизор, ну а тестю сразу и радионаушники. Любит человек, чтобы громко было!
И был я очень удивлен, не обнаружив на телевизоре ни одного аналогового выхода, чтобы усилитель этих наушников подключить. "Почесал в затылке" и купил такой вот ЦАПчик.
http://www.ebay.com/itm/Digital-Optical-Coaxial-T ... T&_trksid=p2060353.m2749.l2649
IMG_9165.JPG


Много не ждал от него. Цена, как у кабеля "миниджек-миниджек", что я для этих же наушников купил опрометчиво.
Но, были на него у меня и свои планы, давно собирался проверить у своего телевизора с какого материала идет звук на оптику, а с какого нет (со всего идет!).

Конечно же пришлось проверить при получении. В основном на работе (просто дома у меня сейчас поинтереснее коробочка появилась).
IMG_9186.JPG


Но, и дома послушал конечно. Я на трех источниках его послушал: CD-плеер, медиа-плеер и телевизор. И скажу, прилично звучит. Громкость везде получилась ниже, чем с их же аналоговых выходов. Но, звук реально удивил. Я ждал чего-то сурогатного. Нет, все нормально. Не знал бы, что поет, слушал бы не придираясь.

Конечно же, не утерпел посмотреть внутрь.
IMG_9193.JPG
IMG_9194.JPG


Такой вот ПРОСТОЙ переходник с цифры на аналог. Оптический кабель и блок питания в комплекте идут.

P.S. Отпечатки на плате (последнее фото) не мои - китайские. :-)
Роман Мирошниченко
Заслуженный Ветеран
Заслуженный Ветеран
Аватара
Возраст: 50
Откуда: Саратов
Репутация: 43 (+43/−0)
Лояльность: 144 (+144/−0)
Сообщения: 3303
Темы: 6
С нами: 3 года 11 месяцев

#72 Алаев Ян » 16 мая 2017, 15:50

Удивительно, что на плате нет кварца.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 58 (+58/−0)
Лояльность: 171 (+172/−1)
Сообщения: 2188
Темы: 31
С нами: 4 года 1 месяц

#73 Skismy » 26 декабря 2017, 22:00

Здравствуйте, Ян!
Поздравляю Вас с наступающими Новым годом и Рождеством!

Дошли руки до добавления к нему МК с целью управления воспроизведением. Светодиод будет в качестве индикации при переключении композиций.

Хочу посоветоваться с Вами:
1) в таком варианте реализации устройство будет рабочим (прикрепляю принципиальную схему)?

2) PSEL при питании от USB подключать к логической 1?

3) дадите несколько советов по разводке платы? Референсный образец очень сильно шумел. Что может повлиять? Конденсаторы с аналоговых ножек PCM2705 стоят керамика. Плата будет ДПП и залита полигонами земли с обеих сторон. Может, какие-то отдельные указания по разводке земли будут?

Э43.jpg
Skismy
Наблюдатель
Наблюдатель
Аватара
Репутация: 0 (+0/−0)
Лояльность: 0 (+0/−0)
Сообщения: 6
С нами: 1 год 1 месяц

#74 Алаев Ян » 26 декабря 2017, 22:03

Skismy писал(а):Здравствуйте, Ян!
Поздравляю Вас с наступающими Новым годом и Рождеством!
Добрый вечер!
Спасибо большое! Вас тоже с наступающими праздниками!!!

Skismy писал(а):Хочу посоветоваться с Вами:
Я сегодня весь день в разъездах. Завтра отвечу на Ваши сообщения. Надо подумать и немного отдохнуть.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 58 (+58/−0)
Лояльность: 171 (+172/−1)
Сообщения: 2188
Темы: 31
С нами: 4 года 1 месяц

#75 Алаев Ян » 27 декабря 2017, 8:22

Skismy писал(а):2) PSEL при питании от USB подключать к логической 1?
вывод PSEL резервирует питание у USB порта (для исполнения с внешним питанием не устанавливается, для исполнения с питанием от шины USB - установить в логическую единицу).

Skismy писал(а):1) в таком варианте реализации устройство будет рабочим (прикрепляю принципиальную схему)?
У меня нет возможности досконально проверять Вашу схему (рабочая схема представлена в этой теме, сравните с ней). Поэтому смотрю только мельком...
1. Куда подключены вторые выводы кнопок???
2. PCM2705 управляется по SPI, Вы же подключили контроллер не к выводам SPI (PB3, PB4, PB5) - собираетесь делать программный SPI? Но зачем, когда есть аппаратный и полно свободных ног.
3. Светодиод без токоограничительного резистора?
4. С7, С9 - 22 пикофарады?
5. С4, С6, С11 - 100 пик?
6. Резистор R9 зачем?
7. У Atmega8 должны быть блокировочные конденсаторы по питанию (между каждым питанием и землей).
8. В ОУ у Вас один сигнал идет на инвертирующий вход, а другой на неинвертирующий. Такого быть не должно. Должны оба идти на неинвертирующий вход.
9. А что за хитрость с параллельным соединением резисторов R19IIR20, R21IIR22 - в стране дефицит резисторов номиналом 1 кОм? :-)
Если у Вас их нет, то можно поставить один на 2.2 кОм. Суть этого резистора в том, чтобы выход усилителя не "болтался" в воздухе. Когда Вы подключите наушники, общее нагрузочное сопротивление определится параллельным соединением наушников и этого резистора.

Skismy писал(а):3) дадите несколько советов по разводке платы?
1. Если обратите внимание на структуру микросхемы PCM2705 будет видно, что снизу находится аналоговая часть, а сверху цифровая. Расположить нужно ее так, чтобы нижняя часть смотрела в сторону ОУ и выхода аналогового сигнала. Цифровую часть нужно расположить с обратной стороны, управляющий контролер в том числе.
2. Кварц, его конденсаторы максимально близко друг к другу и к микросхеме.
3. Все питания всех микросхем должны быть шунтированы блокировочными конденсаторами расположенными в непосредственной близости от выводов микросхем.
4. Все соединить в одной толстой земле, не допускать образования петель.
5. Можно посмотреть datasheet - обычно производитель дает рекомендации по топологии.

Skismy писал(а):Референсный образец очень сильно шумел. Что может повлиять?
Схема точно рабочая и у меня она "пашет" каждый день. Учитывая, сколько я мимолетом увидел косяков - я склонен думать, что по невнимательности Вы что-то сделали не так.

Skismy писал(а):Может, какие-то отдельные указания по разводке земли будут?
Следите, чтобы не было петель.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 58 (+58/−0)
Лояльность: 171 (+172/−1)
Сообщения: 2188
Темы: 31
С нами: 4 года 1 месяц

#76 poty » 27 декабря 2017, 9:15

По разводке полезно прочитать азы: https://www.rezonit.ru/support/articles/cad/07/

Добавлено спустя 2 часа 54 минуты:
Я так понимаю, что такую конструкцию делал Валерий (в этой ветке чуть раньше). Схема - практически один в один. Как и ранее - не совсем понятно, что будет являться приёмником команд смены композиций и старт-стопа.
Алаев Ян писал(а):2. PCM2705 управляется по SPI
Вот это мне тоже непонятно.
Алаев Ян писал(а):3. Светодиод без токоограничительного резистора?
Резонно! Даже при условии логического напряжения 1 на выходе при питании от 3,3В - нужно добавить резистор.
Алаев Ян писал(а):6. Резистор R9 зачем?
Управляемый pull-up для D+ (требуется datasheet-ом для self-powered режима). Если мы питаемся от USB, то почему бы не подключить его к Vbus? Или предполагается двойное питание?
Владислав
poty
Профи
Профи
Аватара
Возраст: 52
Откуда: Россия, Москва
Репутация: 70 (+70/−0)
Лояльность: 41 (+42/−1)
Сообщения: 2898
Темы: 3
С нами: 4 года

#77 Алаев Ян » 27 декабря 2017, 13:08

poty писал(а):2. PCM2705 управляется по SPI
Вот это мне тоже непонятно.
24 стр. datasheet

HID0/MS 22 I HID key state input (mute), active HIGH (PCM2704). MS input (PCM2705).

HID1/MC 23 I HID key state input (volume up), active HIGH (PCM2704). MC input (PCM2705).

HID2/MD 24 I HID key state input (volume down), active HIGH (PCM2704). MD input (PCM2705).

poty писал(а):Управляемый pull-up для D+ (требуется datasheet-ом для self-powered режима). Если мы питаемся от USB, то почему бы не подключить его к Vbus? Или предполагается двойное питание?
R1 тогда там зачем?
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 58 (+58/−0)
Лояльность: 171 (+172/−1)
Сообщения: 2188
Темы: 31
С нами: 4 года 1 месяц

#78 poty » 27 декабря 2017, 15:25

Алаев Ян писал(а):24 стр. datasheet
Так я-то как раз "за"! :-)
Алаев Ян писал(а):R1 тогда там зачем?
Да, R1 для Pull-Up. Думаю, R9 - контроль подключения или что-то около того.

Добавлено спустя 3 часа 1 минуту:
Skismy писал(а):дадите несколько советов по разводке платы?
http://www.ti.com/tool/pcm2705evm-u?keyMatch=pcm2 ... isearch=Search-EN-Everything#1
Владислав
poty
Профи
Профи
Аватара
Возраст: 52
Откуда: Россия, Москва
Репутация: 70 (+70/−0)
Лояльность: 41 (+42/−1)
Сообщения: 2898
Темы: 3
С нами: 4 года

#79 Skismy » 3 января 2018, 14:57

Здравствуйте, уважаемые форумчане!
В небе проясняется после новогодних праздников. :) Надеюсь, вы отпраздновали хорошо!

Алаев Ян писал(а):1. Куда подключены вторые выводы кнопок???
К полигону земли.

Алаев Ян писал(а):2. PCM2705 управляется по SPI, Вы же подключили контроллер не к выводам SPI (PB3, PB4, PB5) - собираетесь делать программный SPI?
Признаюсь, в деле программирования я пока ещё профан. Предполагал запрограммировать МК на отладочной плате и с зашитой прошивкой уже запаивать в плату. Можете разжевать, что вы имеете в виду под аппаратным SPI? Задействование других ножек МК?

Алаев Ян писал(а):3. Светодиод без токоограничительного резистора?
Да, упустил этот момент. Спасибо.

Алаев Ян писал(а):4. С7, С9 - 22 пикофарады?
5. С4, С6, С11 - 100 пик?
Без обозначений - нанофарады.

Алаев Ян писал(а):6. Резистор R9 зачем?
Это также заимствовано из схемы, которая представлена в данной ветке выше (с наличием МК и даташитовской обвязкой ЦАПа).

Алаев Ян писал(а):7. У Atmega8 должны быть блокировочные конденсаторы по питанию (между каждым питанием и землей).
Керамика? Какие номиналы взять?

Алаев Ян писал(а):Должны оба идти на неинвертирующий вход
Они идут. :D На схеме ошибся с обозначениями - и + на втором ОУ.

Алаев Ян писал(а):в стране дефицит резисторов номиналом 1 кОм?
Да! :D Замучился искать, в итоге просто сделал параллельную развязку с 2,2кОм. Оставлю тогда по одному.

poty писал(а):Я так понимаю, что такую конструкцию делал Валерий (в этой ветке чуть раньше).
На сию схемку я наткнулся, собственно, на радиокоте. Там у человека рабочее устройство. R2(1.5кОм - обозначение по схеме, которую выложил Валерий) как раз идёт на DPLUS атмеги.

poty писал(а):Как и ранее - не совсем понятно, что будет являться приёмником команд смены композиций и старт-стопа.
Размышлял над этим. Есть исходники прошивки МК. Может, они прояснят ситуацию?

Текущий вариант разводки прикрепил к сообщению.
Ян, по-вашему, стоит разместить микросхемы DD1 DD2 горизонтально и сделать минимальными длины дорожек между аналоговыми выходами ЦАП и входами ОУ?

1234.png
Разводка платы верх
234.png
Разводка платы низ
Skismy
Наблюдатель
Наблюдатель
Аватара
Репутация: 0 (+0/−0)
Лояльность: 0 (+0/−0)
Сообщения: 6
С нами: 1 год 1 месяц

#80 Алаев Ян » 3 января 2018, 15:33

Skismy писал(а):К полигону земли.
при условии, что у МК включены "подтягивающие" резисторы работать будет, но схемотехнически решение не очень красивое, на мой взгляд.
По памяти не скажу, но обычно не все выводы МК имеют подтягивающие резисторы, поэтому, я бы посоветовал убедиться в том, что задействованные выводы их имеют. Иначе кнопки работать не будут.

Skismy писал(а):Можете разжевать, что вы имеете в виду под аппаратным SPI? Задействование других ножек МК?
у МК есть специальный аппаратный модуль, записав в регистр которого данные автоматически будут "выдвинуты" наружу по интерфейсу SPI. Для этого не нужно городить специальный код, а только поместить данные в нужное место. Далее все будет сделано автоматически. Поэтому, если нужен SPI, то разумнее использовать ту часть МК, которая под него заточена. В Вашем случае используются выводы МК, которые можно использовать только программным путем. Сразу возникает вопрос - зачем так?, если можно сделать удобнее.

Skismy писал(а):Это также заимствовано из схемы, которая представлена в данной ветке выше (с наличием МК и даташитовской обвязкой ЦАПа).
киньте ссылку, где это представлено в datasheet? У Вас резистор R1 конфликтует с R9.

Skismy писал(а):Керамика? Какие номиналы взять?
100 нФ

Skismy писал(а):Да!
Киньте адрес - я Вам вышлю! :wink:

Skismy писал(а):Есть исходники прошивки МК. Может, они прояснят ситуацию?
разбираться в чужом коде - проще свой написать. Я только дал бы совет - отмакетируйте схему, не спешите разводить плату, чтобы не получить неработающее устройство.

Skismy писал(а):Ян, по-вашему, стоит разместить микросхемы DD1 DD2 горизонтально и сделать минимальными длины дорожек между аналоговыми выходами ЦАП и входами ОУ?
Владислав и я уже давали Вам рекомендации по монтажу ПП. Следуйте им.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 58 (+58/−0)
Лояльность: 171 (+172/−1)
Сообщения: 2188
Темы: 31
С нами: 4 года 1 месяц

Пред.След.

Вернуться в Цифро-Аналоговые Преобразователи (ЦАП/DAC)



Кто сейчас на форуме (по активности за 5 минут)

Сейчас этот раздел просматривают: 1 гость