Цифро-аналоговый преобразователь на TDA1540 — Часть 2

Преобразователь интерфейса

Несколько дней не включал систему, вчера послушал несколько дисков на чипах ТДА1540, интересно, наполнено, легко звучит, масса положительных впечатлений и эмоций, приятно слушать. Надеюсь, что результат подключения ее к I2S, SPDIF, может быть и USB компенсирует затраты времени и усилий на эксперименты.

Для экспериментов с преобразователем интерфейсов, для получения данных в формате I2S, прикупил 1 штуку PCM2706 и распаял ее на макетной плате. Послушал в наушниках выход ее цифро аналогового преобразователя при питании от порта USB, затем установил драйвера ASIO, послушал результат, затем подал внешнее питание на аналоговую часть, послушал результат. Далее и на цифровую часть подал отдельное внешнее питание и послушал результат.

В сравнении с звучанием родной звуковой карты ноутбука Realtek HD 96/24 результат носит сомнительный характер, хотя оценивал недолго.

Хотел поставить на выход схемы фильтр низких частот по схеме Philips CD-204 на его операционниках, с его конденсаторами + у меня есть хорошие разделительные электролиты ROE на выход + клок хороший подключить и послушать. Затем поэкспериментировать с цифровыми выходами. Но перестала работать PCM2706, получилось короткое замыкание по входу цифрового питания (70 Ом). Обидно, хотел потратить по минимуму времени, не получилось.

Долго думал, что применить в качестве преобразователя, учитывая потребность инвертировать старшие разряды, чтобы было меньше логики и не применять ПЛИС, и при этом чтобы по максимуму сохранялись фронты синхроимпульсов. Даже установил программу для симуляции цифровых схем и описал модель входных сигналов, хоть перспектива 3-х этажных схем с 10 корпусов логики меня не радовала.

Пришла идея использовать микроконтроллер, т.к. тактовая частота микроконтроллера до 20 МГц. Можно попробовать применить какую-нибудь микросхему побыстрее, но, думаю, что програмно входной сигнал с частотой 96, 192 кГц даже быстрым контроллером не факт что получится принять. Как вариант для приема, применить встроенный SPI, но его сдвиговый регистр всего 8-битный. Можно пытаться все же принять им входные данные, но это, возможно, позже.

Для начала для приема входного сигнала нужно применить последовательно-параллельный преобразователь (см картинку)

Сигнал LRCK идентификации каналов и синхронизации завести на прерывание по нарастанию и другое прерывание по спаду микроконтроллера. По прерываниям микроконтроллер считывает параллельные данные со входов, инвертирует старший байт, посылает 14-ти битную посылку двум чипам ТДА1540 (благо отправить быстро последовательные данные для него — не проблема).

А сигнал LAT для чипов TDA1540 можно сформировать либо на аппаратной логике МК, либо собрать формирователь импульса по фронту LRCK на инверторах, чтобы по минимуму искажать временные интервалы.

И того, схема точно будет работать при применении 3-х или 4-х корпусов общей стоимостью около 30 грн. Такая вот обнародована идея. Остается только собрать макет и написать программу, чем и займусь.

Макет цифро аналогового преобразователя на ТДА1540

Собрал на макетной плате цифро аналоговый преобразователь с TDA1540: Один трансформатор с тремя обмотками, 5 стабилизаторов 78L05, 78L33. Питание каждого чипа ТДА1540 от двух стабилизаторов напряжения на стабилитронах. Питание аналоговой части через LC фильтры. Тактовый генератор собрал на микросхеме 74HC14. В будущем заменю его на ламповый клок.

Послушал несколько часов, в целом – играет хорошо. Немного сместились акценты, прибавилось детальности, стали лучше слышны тихие звуки, которые раньше маскировались. Немного послушаю в этом варианте. Параллельно собираю версию цифро аналогового преобразователя с несколькими силовыми трансформаторами и стабилизаторами напряжения на германиевых транзисторах.

Заменил на макетной плате конденсаторы на Elna Silmic II и ROE, добавил простой ламповый клок с питанием от отдельного силового трансформатора. Так же поставил отдельный трансформатор для питания аналоговой части. В выпрямитель поставил германиевые диоды и CLC фильтр без стабилизаторов.

Звучание стало значительно лучшим: добавилось расширения, натуральности, целиком и полностью исчезла крикливая окраска некоторых деталей, присутствовавшая ранее. Раньше, когда Philips CD-204 слушался как транспорт и у него были отдельные трансформаторы для питания разных каскадов, металлическая окраска звучания, скажем — скрипки была ощутимо выражена.

На выходные ко мне в гости приходил товарищ и приносил комплект: CD транспорт Arcam Delta 170 transport и цифро аналоговый преобразователь Arcam Delta blackbox dac. В Arcam стоят чипы TDA1541A + переделанная как у меня аналоговая часть, точнее у меня как там — преобразователь ток/напряжение на операционнике NE5532N + хорошие трансформаторы на выходе и цифровой коаксиальный кабель TAFF за 600 грн.

Слушали, оценивали, сравнивали разное с разным: Ноутбук как транспорт, Arcam Delta 170 как транспорт, обычный не самый плохой межблочный кабель в качестве цифрового, мой макет цифро аналогового преобразователя с TDA1540D, TDA1540P, Arcam Delta blackbox dac.

Разница в звучании:

• Ноутбук с Realtec ALC888 без программных и аппаратных улучшений с использованием ASIO driver4all показал себя как весьма неплохой транспорт, особых претензий к явно заваленным частотам или явно ужатой сцене не было;
• Arcam Delta 170 transport по всем параметрам ощутимо переиграл ноутбук;
• Преимущество звучания цифрового кабеля AFF за 600 грн. перед обычным хорошим мижблочником было явно слышно (особенно напрягаться и вслушивать НЕ приходилось) при использовании ноутбука, при использовании Arcam Delta 170 эффект был еще заметнее.

Звучание Arcam Delta blackbox dac, фактически классического хорошего цифро аналогового преобразователя на чипах TDA1541 с грамотными переделками отличался от звучания моего ЦАП следующим:

• TDA1540 — дает более драйвовый, полновесный звук с хорошей тональной ясностью, четкостью и достоверностью, хорошо прорисовывает общую картину и звуки каждого отдельного инструмента, местами, возможно, немного резковатый;
• ТДА1540D — звук более легкий, слитный и целостный с натуральным тональным балансом;
• TDA1540P — местами больше деталей и расширения;
• ТДА1541 — аккуратная, мягкая и сглаженная плавная подача, менее резкие ВЧ.

Концептуально вопиющей разницы между звучанием цифро аналоговых преобразователей обнаружено не было, звук у чипов ТДА1540 и TDA1541 достаточно похож. Но все же разницу звучания двух вариантов слышно сразу, без выслушивания деталей. В целом, можно утверждать, звук цифро аналогового преобразователя на ТДА1540 очень напоминает звук CD плееров Philips первого поколения, а звук на TDA1541 — второго.

С переделками и усовершенствованиями звук ТДА1540 и TDA1541 по различным параметрам становится лучшим — на порядок. Ранее я носил свой Philips CD-204 с переделками и сравнивал его со стоковым Philips CD-304. Мой переиграл 304 очень ощутимо.

Практические выводы:

• TDA1540 и ТДА1541 изначально качественные чипы цифро аналоговых преобразователей с заложенным в них хорошим потенциалом;
• В CD плеерах Philips 1 и 2-го поколения этот потенциал в значительной степени не раскрыт. Чего стоит хотя бы применение в них одного силового трансформатора и единого стабилизатора для питания моторов, сервоприводов, цифровой и аналоговой части. Плохо организованное питание в них портит звук и сжимает динамический диапазон;
• В некоторых CD плеерах и цифро аналоговых преобразователях других производителей с чипами TDA1541 их потенциал раскрыт лучше. Мне встречались аппараты, имеющие несколько трансформаторов, стабилизаторов и тому подобное. Использование же хотя бы отдельных стабилизаторов для чипов ТДА1540 я не встречал ни разу;
• Потенциал чипов TDA1540 достаточно неплохой, даже в пересчете на стоимость, но выше него не прыгнешь;
• Чипы ТДА1540 и TDA1541, учитывая их стоимость можно слушать относительно длительное время в свое удовольствие, в звуке там почти все есть и лишнего мало

Проверил, что хотел. Осталось собрать еще один аналогичный макет для второй пары чипов, вставить их в корпуса и слушать в свое удовольствие. Если у кого-то есть желание подключить переходник S/PDIF к чипам ТДА1540 — обращайтесь.

На днях носил собранный в коробке макет к знакомому послушать на акустике с 115 Альтеками, получил хорошие впечатления и положительные эмоции.

Недавно сделал эксперимент – запустил асинхронный реклокинг сигнала LAT на чип 74SL74 от лампового клока. Взял у товарища лампу ECC88, вставил в ламповый клок вместо 6Н23П и получил большой прирост в сторону натуральности и живости звучания.

S/PDIF приемник с преобразователем интерфейса SPDIF/I2S для ТДА1540

Планирую серийно изготовлять платы для организации SPDIF входа для плееров с чипами TDA1540. Такую плату можно будет вставить в любой CD плеер, где стоят чипы TDA1540. В простейшем варианте девайс должен представлять собой плату с чипом приемника SPDIF и чипом преобразователем интерфейса. Плата ставится внутрь CD плеера, на нее подается питание + 12 В. Также плата содержит 6 входов и 6 выходов с реле + один вход S/PDIF + один вход для переключения режима SPDIF/CD плеер + возможно, выход на плату к аналоговому сигналу «демфазис».

На плате плеера делается аккуратный разрыв — разрез дорожек, которые идут к 1, 2, 24 ножкам двух чипов ТДА1540 (6 дорожек). Подпаиваются проводки и присоединяются на вход моей платы. 6 проводов с выхода платы присоединяется ко входам 1, 2, 24 ножек двух чипов TDA1540 (6 проводов). SPDIF выводится на разъем, и с платы выводится тумблер, который переключает режим SPDIF/CD плеер. По правильному в плату нужно еще поставить триггер реклокинга и к ней подключать асинхронный ламповый клок http://hi-fidelity-forum.com/thread-46814.html.

Нужно развести дорожки и заказать партию таких плат, приобрести детали, спаять, запрограммировать, найти на это время и т.д. Фактически плата преобразователя с чипом приемника SPDIF, чипом преобразователем интерфейса, триггером реклокинга и формирователем тактовых импульсов и SPDIF трансформатором + реле должна иметь себестоимость порядка 200-250 грн.

Теоретически могу брать CD плееры на чипах TDA1540 на переделку, подключение входа SPDIF или продавать такие платы. Для желающих сделать плату самостоятельно — добавляю свой вариант схемы преобразователя интерфейса формата LJ, вскоре добавлю схему для I2S.

Доработка преобразователя интерфейса

Недавно попутно собрал и настроил музыкальный персональный компьютер по образу и подобию MP2. Получился довольно хороший транспорт с достойным звучанием. В будущем нужно будет до настроить и купить лучшую, чем у меня сейчас — звуковую карту. Также немного изменил прошивку для ПЛИС таким образом, чтобы сигнал LAT формировался не внешней логикой, и затем реклочился на триггере от лампового клока, а формировался самой ПЛИС.

Результат — ощутимо лучше звучание из-за значительно лучших параметров ПЛИС чем логики, даже чипа 74SL74. Что в сочетании с хорошим CD транспортом дает звучание лучше, чем посредственный (формата Philips CD-204) транспорт с дальнейшим реклокингом.

Надо еще немного переделать прошивку для ПЛИС, развести и заказать платы — можно будет продавать желающим преобразователь интерфейса SPDIF/I2S — вход TDA1540.

Писать прошивку под цифровой фильтр SAA7030 планирую значительно позже, т.к. это потребует затрат времени и усилий (мало толку, возможно нужно быстрее ПЛИС), просто предвижу на плате такую ​​возможность. Прежде всего нужно решить проблему с правильными таймингами.

Из моего практического опыта считаю, что чип SAA7030 не слишком удачный цифровой фильтр, взамен него можно применить аналоговый фильтр 3-го порядка. Почти все схемы цифро аналоговых преобразователей на чипах TDA1541, найденные мною в интернете сделаны без цифровых фильтров, но с аналоговыми фильтрами 3-го порядка. То, что при чтении цифрового потока возникают определенные ошибки, а цифровой фильтр их корректирует — сказки. Он делает только оверсемплинг 4-го порядка, в качестве которого приходится сомневаться.

Основы ПЛИС я освоил именно для реализации преобразователя интерфейса I2S — вход TDA1540. Хочу собрать цифро аналоговый преобразователь на чипах ТДА1540, подключить его к компьютеру и слушать музыку, благо у меня есть CD плеер Philips CD-204 и с десяток чипов TDA1540.

Для реализации SPDIF входа в CD плеере с чипами ТДА1540, в него нужно добавить приемник SPDIF и преобразователь формата данных с выхода приемника SPDIF в формат понятный микросхемам TDA1540. Такой преобразователь можно построить на очень быстром процессоре, жесткой логике или на ПЛИС. Я выбрал последний вариант, хотя с ПЛИС ранее был не знаком, а с процессорами знаком достаточно тесно.

Преобразователь реализован на макете и ​​успешно работает, цифро аналоговый преобразователь слушаю, даже под него собрал музыкальный персональный компьютер по образу заводского медиа-сервера. Понемногу меняю аналоговую часть, носил во многие места, и сравнивал с промышленными аппаратами, звучит хорошо. Звучит похожее на CD плеер Philips первого поколения, но явно – лучше. У меня лучше обвязка чипов ТДА1540 и лучшее питание чем в Philips CD, лучшие операционные усилители. И еще думаю – лучший цифровой поток (временные тайминги от транспорта).

Для того, чтобы не пропадать моим трудам и чипам TDA1540 есть желание разработать плату, которая будет содержать вход SPDIF. Ее можно будет встраивать в CD плеер с чипами ТДА1540 чтобы его можно было использовать в качестве цифро аналогового преобразователя.

Для этого нужно найти время, несколько доработать прошивку (реализовать электронное переключение транспорт CD плеера/вход SPDIF), запрограммировать и проверить идеи. Затем разработать печатную плату и заказать изготовление партии.