Модульный ЦАП на AD1853. Часть 1. Приемник S/PDIF

Пролог

Этот проект пока не имеет завершения. И я, рассказывая о нем здесь, надеюсь на полезные советы участников сообщества. У меня с некоторыми схемотехническими решениями возникают трудности, поэтому указания на ошибки были бы очень кстати :)

Предыстория

Это было год назад… Я допаял свой ЦАП на PCM1796 и включил. Дыма не было :) Уже хорошо. Но на выходе постоянка величиной 7 В и кое как пробивается звук. Пляски с заменой ОУ не помогли, я все сверил со схемой — все совпадает. Где кроется ошибка — непонятно. Я расстроился — на этот агрегат я потратит уйму времени и денег, а результат плачевный. С горя и обиды убрал все в ящик, жизнь пошла по-старому.

Начало

И вот, после наступления 2013-го года меня начала глодать мысль начать делать новый ЦАП, но уже на AD1853, т.к. такие чипы лежали у меня в количестве 2-х штук, полученные от AD в качестве семплов, а сессия была успешно сдана
Началось тормошение Google на предмет готовых ЦАПов на данной микросхеме. Нашлись, и немало. Но я решил делать модульную конструкцию: плата с ЦАПом будет иметь вход I²S, чтобы можно было подключать к нему различные источники «квадратной» шины.
Откуда я буду брать источники I²S? Первый вариант — преобразование S/PDIF в I²S с помощью специальных чипов — аудио-ресиверов (DIR9001, WM8805 и т.п.). Второй вариант — преобразование USB в I²S с помощью микросхем PCM2706/07. Ну и третий вариант — встроить ЦАП в CD-проигрыватель, заменив его штатный преобразователь.
Начнем с первого варианта.

DIR9001

Даташит на этот чип говорит нам, что микросхема является цифровым аудио-ресивером. Позволяет работать с сигналами разрядностью до 24 бит и частотой семплирования до 96 кГц. Нам ее вполне достаточно. Величина джиттера у нее 50 пс, что вполне удовлетворительно.
Что она умеет? Да много чего. Может принимать S/PDIF сигнал и конвертировать его в 4 различных формата:
• 16-bit, MSB-first, right-justified;
• 24-bit, MSB-first, right-justified;
• 24-bit, MSB-first, left-justified;
• 24-bit, MSB-first, I²S.
Позволяет выводить частоту семплирования текущего аудио-потока (необходим внешний кварцевый резонатор).
Имеет пин, сигнализирующий об ошибке в работе чипа и пин, отображающий статус режима De-Emphasis.

Схема

Итак, начнем с формата. За это отвечают 2 пина FMT0 и FMT1. Нам нужен 24-bit, MSB-first, I²S. Согласно даташиту, для этого необходимо подать на оба пина высокий логический уровень.
Индикацию тактовой частоты мы использовать не будем, использовать De-Emphasis тоже. Для начала это необязательно. Устройство будет модульное — ничто не помешает потом сделать другой навороченный приемник со всеми плюшками :)
S/PDIF сигнал мы принимаем либо по коаксиальному, либо по оптическому кабелю. Опять же, ограничимся самым простым — коаксиалом.
Источник входного сигнал надо гальванически отвязать от нашего ЦАПа. Для этого поставим на входе трансформатор с коэффициентом трансформации 1:1. Я буду использовать готовое решение, но можно также намотать его вручную. Для этого надо взять небольшое ферритовое колечко и намотать 2 обмотки напротив друг друга. Витков 10-15 изолированного провода будет достаточно.
Далее необходимо наш сигнал привести к уровню TTL, с которым работает DIR-ка. Этим будет заниматься ADM1485 — приемопередатчик RS-485.
Приемник имеет инверсный пин сброса. На «всякий пожарный» выведем 2 контакта сброса на плату.
Питание схема требует двух уровней: +5 В для ADM1485 и +3,3 В для DIR9001. Я решил привести питание +5 В с основной платы ЦАПа, а +3,3 В получить уже на месте интегральным малошумящим стабилизатором. И одним шлейфом мы доставим питание с ЦАПа, а взамен передадим ему аудио-данные :)

С учетом всех требований нарисуем схему:



Приступим к трассировке.

Плата

Плату сделаем двухслойной и подготовим ее для заказа на заводе.
После вечера, проведенного за трассировкой получили:

• верхний слой

• нижний слой

Вид платы:



В следующей части мы приступим к самому ЦАПу.


Скачать проект в Altium Designer (~1,5 Mb)

Все части: Часть 1 Часть 2 Часть 3 Часть 4