Мой HTPC проект

Блог о создании домашнего кинотеатра и устройств для высококачественного звуковоспроизведения

HTPC (Home Theatre Personal Computer) — персональный компьютер, оснащенный программным и аппаратным обеспечением, позволяющим использовать его в качестве компьютера для домашнего кинотеатра.

Источник сигнала — аудио-ЦАП

21.04.2013

«Asgard DAC» – это первый компонент комплекта аппаратуры для высококачественного звуковоспроизведения «Асгард».

audio dac

В этом проекте мне хотелось применить аудио-ЦАП более высокого уровня, чем использованные в проектах «Император» и «Император-II» PCM2704. Порывшись на Ибэе в результатах поиска по запросу «assembled dac board», я выбрал относительно недорогой вариант готовой платы аудио-ЦАП на чипе фирмы Wolfson Microelectronics – WM8740:

audio dac WM8740

Кроме самого ЦАПа, на плате также установлен конвертор из USB в S/PDIF CM102S и цифровой ресивер фирмы Burr-Brown DIR9001, способный обрабатывать аудиосигнал 24bit/96K. На выходе DAC WM8740 стоит фильтр на операционном усилителе OP275.

Китайцы сильно намудрили с питанием на плате. Устройство питается от единственного источника переменного напряжения 9В, которое путём многочисленных преобразований на делителях, умножителях и стабилизаторах превращается в 5В и 3,3В для питания микросхем и +/- 15В для питания выходного ОУ. Такое решение никак не может обеспечить высокое качество звука на выходе, поэтому первым делом я удалил с платы все элементы, отвечающие за формирование питающих напряжений, а заодно удалил и все разъёмы и тумблеры.

Затем был разработан отдельный блок питания, обеспечивающий 2 канала +5В (для раздельного питания цифровых и аналоговых цепей) и +/- 15В для питания фильтра на ОУ. Использованы 2 отдельных трансформатора для 5-вольтовых и 15-вольтовых каналов. Применены интегральные стабилизаторы LM317 (в т.ч. для 5-вольтовых каналов) и LM337, так как их уровень шума гораздо ниже, чем у популярных 7805 и 7815/7915. Преобразование из 5В в 3,3В производится установленными на плате штатными стабилизаторами LM1117-3,3, входы которых были разделены путём разрезания дорожек, чтобы образовать отдельные каналы питания разных микросхем.

Для удобства на плату были приклеены два винтовых разъёма для подачи питания. Также в питающих цепях вместо штатных были установлены конденсаторы с очень низким ЭПС (low ESR) Sanyo OSCON, зашунтированные плёночными Wima. Питание подаётся через дроссели (позже я заменил их ферритовыми «бусинами»).

Кроме того, были внесены улучшения в выходной фильтр. Резисторы в сигнальных цепях заменены на изделия американской фирмы Allen-Bradley, питание зашунтировано советскими конденсаторами МБМ 0,1 мкФ:

В этом проекте аудио-ЦАПа я применил решение, которое не встречал в других diy-проектах цифровых источников аудиосигнала. Так как я планирую использовать этот ЦАП совместно с компьютером, подключая по USB, возникла идея сделать гальваническую развязку порта USB, чтобы гарантированно исключить возможность проникновения помех из компьютера в аудиотракт.

В интернете я нашёл решение на микросхеме ADuM4160, которая отлично справилась с задачей:

ADuM4160

Всё очень просто, слева - вход, справа - выход. Входная часть питается от порта USB, выходная - от канала цифрового питания ЦАП. В корпусе DIP микросхема не выпускается, поэтому пришлось заказать на ибэе переходник. Когда переходник приехал, оказалось, что он не такой как надо. Зато их в посылке было два, и из двух удалось соорудить один правильный. Для пайки выводов микросхемы пришлось купить паяльник с тонким жалом и специальные увеличительные очки.

ADuM4160

Плата гальванической развязки USB

Рассмотрим конструкцию устройства и размещение блоков в корпусе.

diy audio dac

Слева - трансформаторы питания, над ними - сетевой фильтр. Правее - двухканальный источник 5В и двуполярный +/- 15В. С правой стороны - плата ЦАП. Вверху в центре - гальваническая развязка USB.

Внизу справа установлен усилитель для наушников на ОУ OPA2132, правее - разделительные конденсаторы, подключенные к его входу. Регулировка громкости осуществляется переменным резистором Alps RK-27. На передней панели - гнездо наушников Neutrik.

На задней панели установлены входные разъёмы USB и S/PDIF (тумблер между ними - выбор входа) и две пары выходных позолоченных RCA. Одна пара подключена напрямую к выходному ОУ, вторая - после регулятора громкости.

Готовое устройство было «прогрето» несколько часов без прослушивания, после чего через наушники Beyerdynamic было проведено тестовое прослушивание музыкального материала разных жанров в формате FLAC, в т.ч. с тестовых дисков Denon и Sheffield Lab.

Субъективно, качество звука - превосходное. Отличная детальность во всём слышимом диапазоне частот, прекрасная сцена, звук лёгкий и прозрачный.

Позже было произведено измерение параметров ЦАПа с помощью программы RMAA и звуковой карты медиацентра. Результаты измерений подтвердили субъективное впечатление - по шести показателям из восьми характеристика «отлично», по двум - «хорошо».

Неравномерность АЧХ (в диапазоне 40 Гц - 15 кГц), дБ   +0.69, -0.11 Хорошо
Уровень шума, дБ (А)   -98.1 Отлично
Динамический диапазон, дБ (А)   97.8 Отлично
Гармонические искажения, %   0.0017 Отлично
Гармонические искажения + шум, дБ(A)   -88.0 Хорошо
Интермодуляционные искажения + шум, %   0.0044 Отлично
Взаимопроникновение каналов, дБ   -96.3 Отлично
Интермодуляции на 10 кГц, %   0.0048 Отлично

Таким образом, из относительно дешёвой китайской заготовки удалось сделать устройство высокого класса, по своим характеристикам конкурирующее с промышленными экземплярами стоимостью 3-5 тыс. грн. (пример - ARCAM rDac на чипе WM8741, гармонические искажения 0,002%, сигнал/шум 112 Дб; стоимость - 5300 грн.).

Причиной успеха я считаю удачно организованное питание и применение высококачественных комплектующих: в устройстве использованы электролитические конденсаторы Sanyo, Panasonic, Sanyo OSCON, плёночные Wima, советские К73-17 и К73-16, МБМ; резисторы Allen-Bradley в цепях прохождения аналогового сигнала; позолоченные выходные разъёмы; регулятор громкости Alps RK-27; операционные усилители фирм Analog Devices и Texas Instruments. Пайка звуковых цепей производилась серебросодержащим припоем.

HTPC

Размещение блоков в корпусе HTPC
15.12.2012

Схемотехника усилителя HTPC
07.09.2011

Звуковая карта
14.06.2011

Модуль софт-старта
26.03.2011

Блок питания аналоговой части HTPC
12.02.2011

Блок питания компьютерной части HTPC
04.01.2011

Планирование и сборка корпуса
15.08.2010

Шестиканальный регулятор громкости домашнего кинотеатра
05.08.2010

Материнская плата Gigabyte GA-MA78GM-S2H. Unboxing
15.05.2010

Принципы построения домашнего кинотеатра
12.05.2010

Составляем список комплектующих
07.04.2010

Цели и задачи
06.04.2010

Предыстория, часть третья. Домашний кинотеатр
05.04.2010

Предыстория, часть вторая. Звук и компьютер
04.04.2010

Предыстория. Начало пути
03.04.2010

Другие проекты

Простой ЦАП на PCM2704 с гальванической развязкой USB
05.10.2014

Аудиокомплекс «Асгард»
30.01.2014

Император-II
02.12.2012

ЦАП + усилитель для наушников
10.10.2012

Император
15.02.2012

Колонки из чего попало
03.08.2011

Ремонты и твики

Ещё один твик Sven BF-11
27.01.2014

Твик компьютерной акустики Sven BF-11
12.04.2013

Статьи

Аварийное освещение от компьютерного бесперебойника
22.12.2014

Соединительные (межблочные) кабели
18.07.2014

Как варить трансформаторы
06.09.2013

Моя идеология
15.02.2013

 

Копирование и дальнейшее использование текстовой и графической информации не разрешается. Автор не вступает в переписку и обсуждение опубликованных на сайте материалов.