Технический форум - USB ЦАП на PCM1738

Давно зреет проект ЦАПа для совместного использования с моим композитным ушничком. Изначально проект разрабатывался как весьма скромный ЦАП на PCM1798:

Вложение 150650

Плата изначально проектировалась четырехслойной. Дискретные стабилизаторы построены по классической схеме ИОН - ФНЧ - ОУ общие для обоих каналов.

Вложение 150655

Хотел я использовать стабилизаторы из этой статьи, но уж больно много они места занимают на плате.

Питание генераторов построено по тому же принципу, но применен более качественный ИОН ADR02 для максимального снижения фазового шума тактовых генераторов. Система полностью синхронная, т.е. USB транспорт тактируется от генераторов, установленных на плате ЦАПа. Плата проектировалась таким образом, чтобы можно было использовать ОУ с различными схемами балансировки нуля. Возможно использование ОУ с подключением потенциометра к 1-5 и к 1-8 ногам, и к +/- питания. Так же предусмотрена установка дополнительного резистора к среднему контакту потенциометра для тех ОУ, которым это требуется, в другом случае заменяется перемычкой размера 1206.

Плата уже была разведена, почти отправились файлы на завод, но вдруг планы резко изменились). Посмотрел я в сторону PCM1794/1792, обладающих лучшими объективными параметрами. Но тут сразу появляется проблема с проектированием преобразователей ток - напряжение, так как эти МС имеют весьма большой выходной ток, и для получения напряжения на выходе 2 V RMS резистор в ОС преобразователя должен иметь номинал порядка 250 Ом. Что невероятно сужало круг ОУ для применения в этом узле с учетом того, что они должны были при таком сопротивлении в цепи ОС иметь уровень искажений не выше МС ЦАПа. Возможно было применять довольно мощные ОУ с ТОС типа AD811 и др.
Другой путь, позволяющий применять почти любые ОУ в этом узле - умощнение выхода ОУ эмиттерным повторителем. Но в этом случае мощность, выделяемая на транзисторах (коих нужно 4 пары) может достигать 5-6 Вт.

После некоторых раздумий решено было использовать ЦАП PCM1738, обладающий как хорошими объективными параметрами, так и довольно низким током модуляторов - 2,48 мА, что позволяет использовать практически любые типы ОУ. Но при использовании этого типа ЦАП появлялась проблема в организации управления. Рассматриваемые выше МС цап имели версии как с хардварным управлением, так и с программным: 1792/1794 и 1796/1798. 1738 может управляться только программно, что первое время и отталкивало от ее применения в своей конструкции. Но волевым решением было принято попытаться написать программу управления.

Схема и плата тоже претерпели значительные изменения: стабилизаторы выполнены по несколько другой схеме (известной как Sulzer Regulator):

Вложение 150653

Основное отличие в типе применяемого ИОН - LM329DZ и главное в том, что ИОН питается уже стабилизированным напряжением. Более подробно с подобного типа стабилизаторами можно знакомиться в статьях Walt Jung. Для каждого канала было принято решение использовать отдельный стабилизатор. Так же была изменена выходная часть ФНЧ: вместо одиночного оу я решил использовать дополнительный буфер BUF634 опять же для возможности применения любых типов ОУ в фильтре и стабильной работы его на емкостную нагрузку, которую представляет собой межблочный кабель. Хотя возможно изменю на ЭП с активной нагрузкой и током покоя порядка 10-15 мА.

Плата увеличилась вдвое:

Вложение 150654

Вернемся к управлению 1738. Возможно было бы и оставить дефолтные настройки, но входной формат в них установлен на 16 бит, что сразу делает невозможным прослушивание записей высокого разрешения. Но раз уж решено было возиться с управлением, то почему бы и не поиграться с другими параметрами? Цифровая регулировка громкости сразу исключается, из интересного остается характеристика цифрового фильтра и кратность передискретизации: 32x, 64x 128x. Так же отключены всякие ненужные функции, такие как дополнительный выход MCK. В начале разработки я хотел программно реализовать протокол SPI на контроллере Atmega8 чтобы не зависеть от выводов, что давало определенную свободу в трассировке платы, но основной причиной было то, что выводы SPI совпадают с выводами внутрисхемного программирования и при прошивке контроллера ЦАП может начать колбасить. В итоге после танцев с бубнами и дико глючной работы программного SPI было решено все-таки применить аппаратный вариант, что сокращало и без того короткий листинг программы)
После небольших переделок и испытаний на отладочной плате протокол заработал:

Вложение 150656

Сначала на пин MUTE подается высокий логический уровень, затем заливается конфигурация. Будет еще управление реле от сигнала MUTE транспорта, но это уже совсем мелочи). В отсутствии сигнала транспорт выдает сигнал MUTE, по которому реле будут соединять выходные разъемы с землей. Чтобы не шлепало между переключениями треков будет введена задержка в несколько секунд между сигналом управления и работой реле. Чтобы не возникало вопросов что куда коротится, приведу схему:

Вложение 150657

В качестве преобразователей ток/напряжение планирую использовать либо ОУ с ТОС AD844, либо AD744.

Переключением генераторов управляет USB интерфейс, управляющие сигналы которого довольно гибко настраиваются).

TO BE CONTINUED