» » Поделки начинающего цапостроителя. Часть 8. Обзор цифровых ресиверов DIR9001, WM8805, AK4113, РСМ2707 (Обновлено)

 
 
 
12

Поделки начинающего цапостроителя. Часть 8. Обзор цифровых ресиверов DIR9001, WM8805, AK4113, РСМ2707 (Обновлено)

Разместил AlexD 28 мая 2016. Просмотров: 26 602

Чем больше времени тратишь на разработку, тем меньше на сборку и отладку.
Жизненное наблюдение.


Attention! Здесь приводится описание не совсем легкодоступных микросхем, таких как DIR9001, WM8805, AK4113 и немного РСМ2707, а также бред автора про принципы цифроаналогового преобразования.
Но может быть кому-то написанное здесь пригодится для практического применения. Все схемы выдраны из реально работающих и отлаженных устройств, описание которых появится немного позже.
А пока приступим…
В какой-то момент я начал немного понимать женщин…
 — Ну нифига себе! – скажет читатель – мощное начало!
Отогнав тень гламура и пафоса, промелькнувшую было над нашим сугубо техническим порталом, поясню.
Вы видели женщину, которая попадает в огромный магазин одежды или украшений?
А если еще и с некоторой суммой денег?
Вот именно…
А мужики вынуждены скрипеть зубами и лезть на стены от непонимания того, что там можно так долго разглядывать, щупать и примерять!
Кажется вот оно – бери, нормально, красиво, недорого…
Мы то уж точно знаем, что нужно нам, зайдя в магазин автозапчастей или еще каких железок!

Я тоже так считал до того момента, пока не попал на ebay. Когда все процедуры регистрации прошли – я ощутил себя как раз в образе той самой женщины в огромном магазине.
Только не вылезал я оттуда неделю, пару раз забыв пообедать и про окончание рабочего дня. wink
Через некоторое время я стал обладателем кучи деталей, причем по ценам ниже наших магазинных.

Ну ладно, хватит восторгов, пора переходить к делу! Прежде чем начать, немного отвлечемся на теорию.
Будут рассмотрены примеры применения SPDIF ресиверов для внешних ЦАП-ов.
Представляю кандидатов: DIR9001 от Burr-Brown, WM8805 от Wolfson Microelectronics и AK4113 от Asahi Kasei Microelectronics.
Последний чип – моя давняя мечта, очень хотелось пощупать продукцию это фирмы.

Для чего нужен ресивер?

Не буду лезть далеко в дебри, расскажу как говориться, «на пальцах». Для чего вообще он нужен, этот ресивер?
Что такое SPDIF – знают все, и описывать его не вижу смысла – материалы легко найти в сети.
Конструкция большинства внешних ЦАП-ов похожа, и самые простые варианты состоят из двух основных частей – ресивера (DIR
 — Digital Input Receiver), и непосредственно ЦАП (DAC- Digital to Analog Converter). Внешние тактовые генераторы, цифровые изоляторы и фильтры я пока не рассматриваю, сам до них не дошел еще, там пилотаж повыше нужен.
А вот классическую схему DIR+DAC вполне может осилить подготовленный любитель.

Сам по себе DAC, будь то Дельта-Сигма или какой другой, напрямую с этим самым SPDIF не работает, сигналы для него готовит DIR.
DIR же получает SPDIF сигнал РСМ от источника — CD-плеера или компьютера. Формат этого сигнала 8-16-24 бит/ 22-192кГц. Первое число разрядность данных, второе – частота, с которой эти данные выбраны при кодировании аналогового сигнала в цифровой поток, еще называемая частотой семплов или Sample Rate.

Обычный и самый распространенный 16 бит/44.1кГц. В таком формате кодированы 95% музыки и работают 99% всех цифровых аудиоустройств. DVD, АС3, DSD, SACD не рассматриваем – другой класс устройств.
Большинство DAC получают данные в формате шины I2S, а также Left-Justified или Right- Justified формате. Описание этих форматов тоже можно найти – там много и с картинками.

В упрощенном пересказе примерно так:
Обычно это три сигнала:
1. BCLK (Bit Serial Clock)  — тактовые импульсы, по срезам которых происходит распознавание нужных пакетов данных.
2. LRCK (Left/Right Clock)  — сигнал разделения левого и правого каналов – по нему ЦАП распознает, когда данные обрабатывать в левом, а когда в правом канале.
3. DATA  — поток данных левого и правого каналов – то, что потом волшебным образом радует наш слух.

Есть еще MCLK или Master Clock – основная тактовая частота, кратная частоте семплов. Этой частотой тактируется весь ЦАП, как процессор в компьютере. Для Дельты обязателен, для TDA1541 и ей подобных не нужен в принципе. MCLK бывает внешним (круто), и восстановленным из цифрового потока (так себе).

Так же некоторые ЦАП-ы могут работать как в режиме Master, так и в режиме Slave.
В режиме Master MCLK тактирована кварцем – шибко стабильным, и подается обратно на источник отдельным кабелем, тем самым задавая источнику свою тактовую частоту (круто).
В режиме Slave MCLK восстанавливается с помощью PLL из потока или от кварца в приемнике.(считается так себе, но тем не менее работает в подавляющем большинстве ЦАП-ов)
В общих чертах пока достаточно, дальше не полезем, по этим вопросам есть куча форумов в сети.

Кто-то спросит – почему нельзя сразу на микросхему ЦАП подать SPDIF и все? Куда милиция производитель смотрит?
Ответ прост.
Нормальный ЦАП как правило отдельное устройство, выполненное в отдельном корпусе, а бывает один корпус ЦАП-а на левый и один на правый канал.
К тому же, CD-плеера, автомагнитолы, компьютерные звуковухи декодируют РСМ поток напрямую, минуя преобразование в SPDIF, поэтому нужные сигналы вырабатывают процессоры этих устройств.
Можно конечно выдернуть из источника весь I2S, многие звуковые карты позволяют подобное, но далеко его не утянешь, помехи и прочие неприятности сделают его нечитабельным на стороне обработки, к тому же коаксиал или оптика удобнее витой пары. Да и устройство получается мобильным и гибким в использовании.

Но вернемся к ресиверам.

Итак, первый – DIR9001


24 бит 96 кгц ресивер.
Схема применения с индикацией режимов работы и частоты семплов входного сигнала.
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен только полноправным членам сообщества и подписчикам.
Пожалуйста, ознакомьтесь с условиями доступа.

Jp1–2 задают формат данных на выходе.
Jp3-4 установка соотношений частот BCLK LRCK и MCLK.
Позволяют настроить параметры выходных сигналов для отправки в ЦАП.
Jp5 – выбор источника опорной частоты.
Эта фишка нужна при отсутствии сигнала на входе, когда встроенный PLL не в захвате.
28 нога переключает источник частот BCLK LRCK и MCLK.
При захвате PLL – эти частоты восстанавливаются из входного сигнала, при отсутствии захвата выходы BCLK LRCK и MCLK «перебрасываются» на встроенный генератор 24,576 MHZ, сигнал DATA отсутствует, поэтому ЦАП «молчит».
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен только полноправным членам сообщества и подписчикам.
Пожалуйста, ознакомьтесь с условиями доступа.


Второй – WM8805

Поддерживает 24 бит 192кГц.

Их два товарища у WolfSon-а – 8804 и 8805.
Отличия – количество входов 1 или 8. Полноценный трансивер, но нам это не надо. Два режима работы Software и Hardware. Я не программист, поэтому интересен только Hardware Mode.
В этом режиме только 1 вход, зато не нужен конвертер TTL для входного сигнала.
Чутье по входу – от 500 мВ.
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен только полноправным членам сообщества и подписчикам.
Пожалуйста, ознакомьтесь с условиями доступа.

Вообще в Hardware Mode настройки скудноваты, но для большинства ЦАПов их достаточно.
Jp1 – формат выходных данных.
На самом деле джамперов там можно навешать больше, в реальности достаточно одного этого джампера.
Кварц фиксирован для Hardware Mode на 12,000MHz, для желающих попрограммировать возможности на порядок шире и по частотам кварца и по индикации режимов.
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен только полноправным членам сообщества и подписчикам.
Пожалуйста, ознакомьтесь с условиями доступа.


Подробнее об индикации хардварного режима от Датагора:

В хардварном режиме управления доступны только индикаторы ошибок, а ошибки эти часто возникают одновременно. Поэтому, кроме раздельной индикации, для удобства юзера реализован общий флаг ошибок GEN_FLAG (pin 5).
На него по "ИЛИ" выводятся все доступные ошибки: TRANS_ERR (pin 4), NON_AUDIO (pin 8) и UNLOCK (pin 9).
Т.е. если на GEN_FLAG = "1" и светик зажегся, значит где-то бардак.

UNLOCK (pin 9) - показывает, что ресивер не синхронизирован со входящим S/PDIF-потоком, например, нет входящего потока или вы пытаетесь чипу скормить неподдерживаемый сэмплрейт. В хардварном режиме чип 192 не может, 96 максимум.

TRANS_ERR (pin 4) - ошибки при передаче потока, например, хреновый или оч.длиный кабель, а полученные данные повреждены или искажены.

NON_AUDIO (pin 8) - не аудио, например, пытаетесь скормить какой-нибудь DTS. Это опять объединенный по "ИЛИ" флаг для PCM_N и AUDIO_N, где соответственно:
PCM_N - обнаружена не аудио-кодировка (по IEC-61937) входного потока.
AUDIO_N - восстановленные данные не содержат audio PCM сэмплы.
Т.е. если на NON_AUDIO = "1" и светик зажегся, значит ресивер получает не аудио-данные.

Иными словами, в нормальном режиме работы НИ ОДИН из всех этих флагов GEN_FLAG, TRANS_ERR, NON_AUDIO, UNLOCK "светиться" не должен, все по нулям.
Правильнее всего подключать светики через ключи по любой стандартной схеме. Хватает и просто резисторов: пин - резик - светик - земля.
Никакого влияния подключенные в хардварном режиме чипа светодиоды на его конфигурирование не оказывают.


И третий – АК4113

Поддерживает 24 бит 192кГц.

Вокруг продукции этой фирмы я уже год хожу, как кот вокруг банки со сметаной. Но когда-то мечты сбываются. Из всех ресиверов, с какими довелось столкнуться, этот сделан людьми и для людей.
Так же на сайте Asahi Kasei Microelectronics, помимо даташитов, есть еще и примеры применения.
Режимы работы – Serial и Parallel. Последний как раз и есть Hardware. В этом режиме входов 2 при 6 имеющихся.
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен только полноправным членам сообщества и подписчикам.
Пожалуйста, ознакомьтесь с условиями доступа.

Возможности конфигурации показаны на схеме в таблицах. Режимы, отмеченные звездочками, используются на данный момент. Хотя jp5-jp6 можно играть до посинения – звук везде разный, как мне показалось.
Зачем тут 2 выхода Master Clock я не понял, но при переключении с 26 на 25ю ногу при остальных неизменных настройках звук становится более глухим на ВЧ.
Оставил более высокую частоту.

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен только полноправным членам сообщества и подписчикам.
Пожалуйста, ознакомьтесь с условиями доступа.


Ну и напоследок USB–SPDIF/I2S конвертер, а также попутно еще и DAC

РСМ2706/2707



Является продолжением линейки РСМ2704/2705, но с более расширенным функционалом. Поддерживает 16 бит 48кГц.
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен только полноправным членам сообщества и подписчикам.
Пожалуйста, ознакомьтесь с условиями доступа.

В этой схеме DAC не задействован, поэтому даже не запитан.
Нас интересует ресивер.
Работает он в двух режимах SPDIF/I2S, переключаемых «на лету» переключателем S1.
Жаль, что одновременно нет возможности получить и то и другое, но и данный функционал достаточно удобен.
"Узковат" поддерживаемый формат, но, как я писал выше – для подавляющего большинства фонограмм этого достаточно.
На базе РСМ2707 планирую изготовить SPDIF разветвитель на 3-4 коаксиальных выхода и 1-2 оптических – что-то устал передергивать коаксиал туда-сюда с разными ЦАП-ами.
А что повесить на I2S – пока не придумал, но как-то задействовать его хочется, при этом запитать все это от USB.
Есть несколько идей – если реализую – расскажу в следующих сериях.

Анонс

В следующих статьях рассмотрим применение этих ресиверов с некоторыми известными и не очень ЦАП-ами – WM8740, AD1853, AK4396, РСМ1794

Весь материал – вытяжка из даташитов и результаты практического применения. Исправления и дополнения приветствуются.

Файлы

Схемы здесь: recieversds.rar | Файл 39,56 Kb загружен 289 раз.

С уважением, Алексей.
Алексей (AlexD)
Алматы, Казахстан
Профиль AlexD
Родился 6 апреля 1972 года.
Хобби-радиоэлектроника.
Увлекся железом еще с раннего детства,чем доставлял немало хлопот родителям.
Не брали в радиокружок в 4 классе,т.к. в школе еще не преподавали физику (вот такие были правила).
Сейчас занимаюсь ремонтом и настройкой компьютеров,в свободное время что-нибудь паяю или собираю-разбираю:)
 

Понравилось? Палец вверх!

  • всего лайков: 86

28 мая 2016 изменил Datagor. Добавлена информация по индикации WM8805

Поделись с друзьями!

Связанные материалы:


Схема на Датагоре. Новая статья Кит отладочной платы ЦАПа «Silver Wolf R192» (WM8805, WM8740, TOSLINK, S/PDIF с гальванической развязкой)... Для разработки следующего Датагорского ЦАПа и написания управляющего софта была создана и заказана...
Схема на Датагоре. Новая статья Поделки начинающего цапостроителя, часть 18/1. Рулим ЦАП АК4399 с помощью Arduino... Я долго колебался – писать эту статью или нет. Это решение нужно было принять — основываясь на...
Схема на Датагоре. Новая статья Поделки начинающего цапостроителя. Часть 14. Тюнинг... Как я гонял I2S по обычному патчкорду Fast Ethernet CAT5. На этапе проектирования очередного ЦАП...
Схема на Датагоре. Новая статья Поделки начинающего цапостроителя. Часть 13. Грейд микросхем ЦАП. РСМ63Р-К... Заняться изготовлением данного утройства меня подтолкнуло любопытство. Когда я возился с новыми...
Схема на Датагоре. Новая статья Поделки начинающего цапостроителя. Часть 11. Призрак высокого конца: PCM1704, AD1862, РСМ63... Чем глубже погружаешься в тему какой-либо отрасли техники, то понимаешь, что на данный момент...
Схема на Датагоре. Новая статья Итоги народного голосования по статьям августа 2011... 1 место - гражданин AlexD, 354 поинта от 72 проголосовавших. Статья "Поделки начинающего...
Схема на Датагоре. Новая статья Поделки начинающего цапостроителя. Часть 9. WM8805 и WM8740: приручаем «волчат»... В предыдущей статье я рассказал о работе с цифровыми ресиверами, теперь пора перейти к другому...
Схема на Датагоре. Новая статья Поделки начинающего цапостроителя. Часть 3. РСМ1796, DIR9001, РСМ2704, ADM485... РСМ1796 - что это за зверь и с чем ее едят. Покорение новых горизонтов. Иногда наступает момент,...
Схема на Датагоре. Новая статья Поделки начинающего цапостроителя. Часть 4. Продвинутый ЦАП на DIR9001+РСМ1796 v.2 или цифровой ламповый преамп... У меня есть масса вредных привычек. Одна из них такая, что я никогда не беру какую-то деталь в...
Схема на Датагоре. Новая статья 3 в 1 для Самоделкина. Кашкаров А. П.... 3 в 1 для Самоделкина. Кашкаров А. П. Издательство: НТ Пресс Год: 2008 Страниц: 257 Язык: Русский...
Схема на Датагоре. Новая статья Мое поколение не верит в себя... Я рыскал в поисках простого программатора МК по сети. И набрел на сайт молодого парняги, студента...
Схема на Датагоре. Новая статья Самоучитель по радиоэлектронике. Николаенко М. Н.... Николаенко М. Н. Самоучитель по радиоэлектронике. — М.: НТ Пресс, 2006. — 224 с: ил. Вы держите...
<
  • Гражданин
12 октября 2011 22:41

Георгий / heimlichgeist

  • С нами с 14.12.2008
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 3 комментария
  • 0 публикаций
 
  • 0
Прекрасная серия статей!!!!
Сейчас на работе пробую писать программку под WM8804 и PCM1792

<
  • Гражданин
13 октября 2011 09:21

Вадим / vadeg

  • С нами с 14.01.2012
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 28 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • +1
Статья просто класс! Читал на одном дыхании. Жду продолжения, т.к. сам давно на Казея облизываюсь.

<
  • Гражданин
13 октября 2011 11:10

Алексей / AlexD

  • С нами с 21.11.2008
  • На сайте Пользователь Онлайн
  • 247 комментариев
  • 44 публикации
 
  • 0
heimlichgeist,
Спасибо!
Написал в личку.
vadeg,
Будет продолжение smile , я вот на АК4399 слюни пускаю, но все ее вкусности доступны только в софтмоде, а это для меня пока темный лес.

<
  • Гражданин
14 октября 2011 03:26

Александр / Orin

  • С нами с 25.03.2010
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 15 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
Как всегда огромный респект) не успеваю я за Вашей скоростью и трудоспособностью, но очень стараюсь.
Обратил внимание, какая разница между вашими первыми ЦАПами и последними конструкциями. впечатляет, однако, это же сколько энтузиазма нужно......

<
  • Гражданин
14 октября 2011 10:57

Вадим / vadeg

  • С нами с 14.01.2012
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 28 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
AlexD, я вообщем-то чего хотел сказать. У меня есть обломок EMU 0404, где горе-модернизатор распахал всю выходную часть, а вот AK4112 и AK4395 вроде живы. А ваши статьи по цапостроению дали мне какой-то импульс что ли, попробовать себя в цапостроительстве.
Выбор этих Казеев, имхо для меня не очень удачный, но покупать что-либо мне пока не хочется. А вот попробовать пока без контроллера, ну "чтобы запело" - очень даже хочется!

<
  • Гражданин
14 октября 2011 12:18

Алексей / AlexD

  • С нами с 21.11.2008
  • На сайте Пользователь Онлайн
  • 247 комментариев
  • 44 публикации
 
  • 0
vadeg,
Есть готовый ЦАП на 4113+4396, будет в следующих сериях, мне понравилось.
А 4396 полностью совместима с 4395, как указано в даташите.
Вот под 4112 придется немного подкорректировать схему, в остальном она совсем рядом с 4113.
У меня все девайсы без контроллеров и все поют, так что это не сильно обязательный атрибут ЦАПа, а скорее сервис.
Ну может грамотные люди, знакомые с контроллерами лучше меня, смогут создать модуль управления для ресиверов и ЦАПов - тема то интересная! smile

<
  • Гражданин
14 октября 2011 12:34

Вадим / vadeg

  • С нами с 14.01.2012
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 28 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
Мне как раз сейчас безконтроллерный метод и подходит, не осилю я пока под него программить, под синтезатор LC72131 еле осилил, но зато теперь счастлив! А сервис и эргономика конечно нужны, особенно "лентяйки".

<
  • Гражданин
14 октября 2011 13:10

Алексей / AlexD

  • С нами с 21.11.2008
  • На сайте Пользователь Онлайн
  • 247 комментариев
  • 44 публикации
 
  • 0
Следующим шагом все равно будет контроллер, тока вот пока не знаю в каком виде и кто мне поможет...
Если гуглануть фразу "SPI конфигуратор", то по первой ссылке есть схема с исходниками и прошивкой.
Судя по тексту программы и моим обрывкам институтских воспоминаний - ничего сложного.
Но на один цап один контроллер - это несколько неудобно.
А вот как его "адаптировать" под другой тип или приделать индикацию - для меня пока темный лес.
Я подозреваю, что мне нужен мощный пинок под зад, чтоб освоить все это, как было, когда я спалил свой цап wink

<
  • Гражданин
14 октября 2011 13:44

Вадим / vadeg

  • С нами с 14.01.2012
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 28 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
Посмотрел. Там я так понимаю просто нажатия кнопок преобразовываются в нужные команды для ЦАПы. Т.е. если учесть, что SPI в АВР аппаратный, то сделать такое под другой цап не сложно, даже на ассемблере. Просто надо сначала очень внимательно изучать портянку всех этих бит в даташите, это самое противное занятие, имхо. Хорошо описана работа со SPI на АВР в книжке Ю.Ревича "Практическое программирование микроконтроллеров Atmel AVR на языке ассемблера".
Но подергать цапу, в нужном направлении с помощью кнопочек - как потом окажется фигня, сужу по моему общению с синтезатором. Самое сложное - это продумать управление, эргономику, и все это написать потребно.

<
  • Гражданин
14 октября 2011 13:55

Алексей / AlexD

  • С нами с 21.11.2008
  • На сайте Пользователь Онлайн
  • 247 комментариев
  • 44 публикации
 
  • 0
На самом деле, основные настройки в практике не нужны настолько, чтоб ими управлять "на лету".
Например режим работы ЦФ цапа я ставлю на слух и потом не меняю совсем.
А этот параметр для каждого будет своим.
Формат данных между ресивером и ЦАПом тоже ставится однажды.
Другое дело, если нужно менять параметры передискретизации или фильра в зависимости от разрядности и частоты сэмплов - тогда да, вещь нужная.
Или менять кварцы на мастерклоке.
Или например для декодирования чего-то отличного от РСМ.
Да и не все заявленные параметры доступны без SPI, вот что самое неприятное...

<
  • Подписчик
1 декабря 2011 15:09

Андрей / 66Andy17

  • С нами с 3.04.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 36 комментариев
  • 2 публикации
 
  • 0
Ваш цикл статей подвиг однако на плотные раздумья. Тем более, что есть насущная необходимость в ЦАПе для телевизора. Спасибо за кучу идей. Вскипело в голове, э.. мысль инженерная, пошел учить матчасть. Но, чем больше учишься тем больше понимаешь как мало ты знаешь. Я поштудировал сайт TI и нашел DIX9211. Если (прикрутить бабушке то, что сделает ее дедушкой) реализовать ее вместе с приемной частью РСМ2706, то в принципе желать больше нечего. Выходную шину на мультиплексор и далее на ЦАП. Однако есть море вопросов, а ума, как в рекламе нет... Тот же контроллер, с которым можно расширить функции, мне пока увы, недоступен. А очень хочется.

<
  • Подписчик
29 мая 2015 19:21

/ assert

  • С нами с 8.07.2014
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 2 комментария
  • 0 публикаций
 
  • 0
Jp3-4 установка соотношений частот BCLK LRCK и MCLK.

что это значит? объясните пожалуйста как-нибудь. я не смог сообразить

<
  • Подписчик
21 февраля 2017 02:09

Роман / Svetozar1977

  • С нами с 6.04.2013
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 2 комментария
  • 0 публикаций
 
  • 0
4113 используется в цифровой части звуковых E-MU PCI/PCI-E (Типа E-MU 1212M). Результат весьма не плох. :)

Информация
Вы не можете участвовать в комментировании. Вероятные причины:
— Администратор остановил комментирование этой статьи.
— Вы не авторизовались на сайте. Войдите с паролем.
— Вы не зарегистрированы у нас. Зарегистрируйтесь.
— Вы зарегистрированы, но имеете низкий уровень доступа. Получите полный доступ.