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历时一年PCM1702 DAC终于完工!

高工
2013-10-12 08:33:14     打赏
说来惭愧,大约一年多前上TI的官网溜达,一时兴起,申请了音频DAC的样片:两个PCM1702 DAC芯片个和一个DIR9001数字接收芯片,都是贴片封装。那时本想花点时间做出来的,可是我是个门外汉,一下子消化不了,没办法只好仔细阅读了相关IC的数据表,网上找相关资料,这断断续续的一年就过去了。有点对不住TI了,差点浪费了这些好材料。呵呵其实是怕对不起自己,因为我随后还买了一个DF1700芯片(拆机的,50元)、四个OPA2134运放(每只15元)以及一个OPA260425元)。最近才下决心把这个DAC做出来,于是就有了这个帖子,跟大家分享一下制作资料和过程。

照例,先上资料,压缩包内含各个功能模块的电路图、我自己翻译的数据表、Altium Designer6.9格式的PCB图、PDF格式的组装图和感光图(当然,这个用处不大,因为我的画的PCB基本上都考虑了调试及DIY条件的因素,焊盘比较大)。




先讲讲音频信号的处理流程:前端音频处理器输出的数字音频信号(光纤和同轴)à DIR9001进行接收并输出IIS界面的数字音频信号 à DF1700 8X超取样数字滤波 à PCM1702进行数字-模拟转换 à 运放进行I/V转换 à 二阶有源低通滤波 à 开机延时输出+耳机音量控制(防止开机时冲击耳机或下一级设备)。按照这个流程,我设计了四个板,分别是数字接收板、数模转换+LPF板、延时输出+耳机音量控制板和电源板。

一、数字接收板




基于DIR9001芯片,因为该芯片的引脚间距实在是太小,DIY PCB的难度太大(其实自己曾经试过SOP,但是感光法制作失败,水平有限啊),于是使用了以前购买的SOP28DIP28的转接板,当然也占用了更大的PCB空间。板上那个16脚的拨动开关,用于设定频率、运行模式和输出数据格式。3脚拨动开关用于手动切换输入源(光纤或同轴)。24.576MHz的晶振也安装上了,可以设置使用XTAL频率来源。背面有一条飞线是初版原理图有误,附件的中已更正。详细的设定方法请参考数据表。

二、数模转换+LPF




数字滤波器为DF17008X超采样;DACPCM1702贴片,不是1702的顶级版本,20位,所以DF1700设置为20位数据输出。频率设定为384fs(数字接收板也要做相同设置)。TI数据表上的参考电路为三阶有源低通,但是我觉得太复杂,板子面积会增加,所以我“降级”为二阶有源低通。运放原来想使用OPA2134,但是购买的OPA2134不给力啊,严重怀疑买到了假货,没有一个正常的,有些完全不出声,有些只出一个声道(仔细排除了转接板焊接问题),发热不正常。于是不得不使用了以前从报废的设备上拆下来的NSLF412CN,这个运放还真的不错。板子上用了一个10脚的跳线,主要是为了将DF1700PCM1702做个分割,一是为了出了问题好查找,二是为了方便的搭配其他的数字滤波器或DAC

原本想做单面板的,因布线水平有限放弃了,只好Lay了个双面板。此板为了DIY的需要放置了很多过孔,若找PCB厂商打样的话就会省去很多过孔。因为多数情况下,不能通过零件引脚本身来做顶层和底层的电气连接。制作双面板的难度比较大,流程较复杂,顶层上还残留了一些未腐蚀掉的铜,是因为曝光完成后显影的时候未清理干净造成的。我使用的“菲林”的用普通白纸代替的,打印完成后用一种除锈用的可以喷雾的油处理,本来不透明的白纸浸上油后就会变得透明了。

三、开机延时输出+耳机音量控制




在调试DAC的过程中发现开机冲击到耳机,听起来很不舒服,而且对耳机也有一定的损伤。还有就是音量无法自主调整,DAC后面运放级的输出的驱动能力真的很强,在电脑上调整音量到很小后在DAC输出端也很大声。于是又设计了一个小板负责解决这些问题。延时原理很简单,使用双路小型继电器控制,用一个NPN管做驱动。这个继电器也是从报废设备上拆的,真的很小巧。运放参考了典型10倍放大的前级放大电路,只是我将反馈电阻从100K更改为10K,即放大倍数设定为1,原因是DAC输出的信号幅度本身就已足够大了,不需要再放大。电位器原本用ALPS16型,但是还没有购买,用普通的电位器代替先,这个普通货真的伤不起啊,旋动电位器时会有一点沙沙声。
经过这样的处理后,感觉好了很多,音量可调了。其实为了提升声道分离度,可设计成两个单运放分别负责左右声道。市面上好像有一种将两个SOP8封装的单运放转换成单个DIP8的转换板可用。
PS:第一版线路板有误,音量调整的方向弄反了,顺时针为音量减小,附件资料已做修正。

四、电源板




这个很简单,使用的是固定输出的LDO7805/79057812/7912。这里有一个问题,那就是实际上正电压和负电压的绝对值并不相同,差异有点大,实际上+5V4.99V-5V-5.13V+12V+11.85V-12V-12.24V,不是很对称。不过对运放来讲好像不是问题,我测量过DAC级运放输出脚的直流电位,为0V。但是,还是觉得有点不爽。下一步准备改为基于LM317/LM337的可调整输出的方案。至于更高级的洼田式稳压电源我就不用考虑了,太复杂而且我还没有烧到那个程度。

五、组装调试

没有合适的变压器,手头上就只有一个能输出双电源的变压器,一个250W的功放用环形变压器,凑合着用吧。只要焊接没有问题,设置也正确的话,出声也就没有什么问题了。

最后谈谈效果,也就是传说中的音质,这个比较凭个人主观感觉吧,感觉声音确实好了很多,而且听不到任何低噪,非常安静。数字信号处理的部分完全不必“堆料”使用什么发烧元器件,模拟部分用于耦合和低通部分的元器件也可以试着使用发烧级的,但是我觉得并不会有非常明显的提高。我不是参数党,不会为了参数上的一点点提高而花费昂贵的代价。再说了,那么一点点的提高我的耳朵还不一定能察觉的到。所以,嘿嘿

谢谢大家观赏




关键词: 历时     一年     PCM1702     终于     完工     数字     输出    

菜鸟
2020-06-24 09:03:32     打赏
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