Fazendo um DAC. Juntando um DAC hi-end de alta qualidade a partir de um kit barato

Igor GUSEV, Andrey MARKITANOV

Gavrila era um audiófilo
Gavrila DACs criados ...

Na verdade, por que não fazemos um DAC com nossas próprias mãos? É mesmo necessário? Claro! O conversor externo será útil, em primeiro lugar, para os proprietários de leitores de CD, lançados há 5 a 10 anos. A técnica de processamento de som digital está se desenvolvendo em um ritmo rápido, e a ideia de reviver o som de um dispositivo antigo, mas querido, com a ajuda de um DAC externo parece muito tentadora. Em segundo lugar, tal dispositivo pode ser de grande benefício para aqueles que possuem um modelo barato equipado com uma saída digital - é uma chance de levar seu som para o próximo nível.

Não é segredo que ao criar um CD-player barato, o desenvolvedor está em um quadro financeiro apertado: ele precisa escolher um transporte mais decente, e equipar a novidade com todos os tipos de serviço ao máximo, trazer mais botões com um multifuncional indicador no painel frontal, etc. o dispositivo não será vendido segundo as leis restritas do mercado. Em um ano, como regra, aparecerá um novo, que às vezes não soa melhor do que o antigo (e muitas vezes pior) e assim por diante ad infinitum. E a maioria das grandes empresas costuma mudar toda a sua programação a cada primavera ...

Os fundos alocados geralmente não são suficientes para um DAC de alta qualidade e a parte analógica do circuito, e muitos fabricantes estão francamente economizando nisso. Existem, no entanto, exceções a esta regra, quando tais decisões são tomadas de forma intencional, sendo um elemento da política técnica da empresa.

Por exemplo, o S.E.S. japonês, bem conhecido dos nossos audiófilos. coloca em seus modelos CD2100 e CD3100 veículos caros com grande quantia ajustes manuais, ao usar um DAC simples, claramente não correspondendo à mecânica em aula. Esses dispositivos são posicionados pela empresa como um transporte com um caminho de áudio de controle e foram originalmente projetados para funcionar com um conversor externo. A situação é um pouco diferente com os jogadores TEAS VRDS 10 - 25. Instalando um drive de alta qualidade e caros chips TDA1547 DAC (DAC 7), os engenheiros por algum motivo decidiram economizar nos estágios de saída. Uma empresa russa, sabendo desse recurso dos modelos, faz um upgrade, substituindo a parte analógica do circuito.

Autores

Andrey Markitanov, engenheiro do Escritório de Design de Engenharia de Som “Tri V” de Taganrog. Desenvolve e implementa em produção DACs sob a marca "Markan", participante constante nas exposições "Russian Hi-End". Adora soluções fora do padrão, segue o modo de áudio, sempre por dentro avanços recentes no campo dos circuitos digitais. Ele conhece a pinagem de muitos chips Crystal, Burr-Brown e Philips.

Um pouco de teoria

Então, está decidido - nós fazemos o DAC. Antes de começarmos a examinar o diagrama, será útil decifrar algumas das abreviações geralmente aceitas:

S / PDIF (formato de interface digital Sony / Philips)- padrão para transmissão digital de dados de áudio entre dispositivos (interface assíncrona com auto-sincronização). Também existe uma versão óptica do TosLink (das palavras Toshiba e Link). Quase todos os modelos de CD players baratos são equipados com essa interface, mas agora ela é considerada obsoleta. Existem interfaces mais avançadas usadas em dispositivos caros, mas não vamos falar sobre elas ainda.

DAC- conversor digital para analógico.

IIS (barramento de sinal Inter IC)- padrão para uma interface síncrona entre os elementos do circuito dentro de um dispositivo.

PLL (Loop de bloqueio de fase, PLL)- sistema de loop com bloqueio de fase.

Ênfase- pré-ênfase.

Atualmente, existem dois métodos de conversão D / A completamente diferentes para o formato de CD de áudio: um bit e multi-bit. Sem entrar nos detalhes de cada um deles, notamos que a grande maioria dos modelos DAC caros usa conversão multi-bit. Por que caro? Para uma implementação digna desta opção é necessária uma fonte de alimentação multicanal de alta qualidade, um procedimento complexo de ajuste dos filtros de saída, em alguns modelos é feito manualmente e em países desenvolvidos o trabalho de um especialista qualificado não pode ser barato.

No entanto, os conversores de um bit também têm muitos fãs, porque eles têm um caráter peculiar de apresentação de som, alguns dos quais são difíceis de alcançar com a tecnologia multibits existente. Isso inclui a linearidade mais alta de DACs de bit único em níveis de sinal baixos e, portanto - melhor microdinâmica, som detalhado e distinto. Por sua vez, o argumento dos adeptos dos DACs multi-bit é um impacto emocional mais forte no ouvinte, na escala e na abertura do som, os chamados. "Drive" e "Sanchez", que são especialmente apreciados pelos amantes do rock.

Em teoria, uma velocidade de clock muito alta é necessária para que os DACs de um bit funcionem perfeitamente. Em nosso caso, ou seja, 16 bits e 44,1 kHz, deve ser cerca de 2,9 GHz, o que é um valor completamente inaceitável do ponto de vista técnico. Com a ajuda de truques matemáticos e todos os tipos de recálculos, ele pode ser reduzido a valores aceitáveis ​​dentro de algumas dezenas de megahertz. Aparentemente, isso explica algumas das características do som dos DACs de um bit. Então qual é o melhor? Descreveremos as duas opções e você decide qual escolher.

O principal que nos norteou no desenvolvimento do circuito foi a sua extrema simplicidade, o que nos permite entender a ideia e implementá-la em um projeto específico, mesmo para um audiófilo que não tem experiência em tecnologia digital. No entanto, o DAC descrito é capaz de melhorar significativamente o som de um dispositivo de orçamento equipado com uma saída digital coaxial. Se o seu toca-discos não tiver um, será fácil organizá-lo sozinho. Para isso, na maioria dos casos, basta instalar um conector RCA no painel traseiro e soldar sua aba de sinal no local correspondente da placa. Via de regra, a versão básica da placa-mãe é feita para vários modelos ao mesmo tempo, apenas "embalada" de maneiras diferentes, e deve haver um local para soldar o soquete de saída digital nela. Se não for esse o caso, você terá que procurar um diagrama do dispositivo - em centros de serviço autorizados, em mercados de rádio ou na Internet. No futuro, este modelo pode servir como objeto de esforços para seu aprimoramento posterior e permitirá, finalmente, atingir "uma névoa suave sobre uma imagem limpa".

Quase todos os dispositivos com esta finalidade são construídos em uma base de elemento semelhante, a escolha de elementos para o desenvolvedor não é tão ampla. Entre os disponíveis na Rússia, nomearemos os microcircuitos Burr-Brown, Crystal Semiconductors, Analog Devices, Philips. Dos receptores de sinal S / PDIF, CS8412, CS8414, CS8420 da Crystal Semiconductors, DIR1700 da Burr-Brown, AD1892 da Analog Devices agora estão mais ou menos disponíveis a preços acessíveis. A escolha dos próprios DACs é um pouco mais ampla, mas em nosso caso o uso de CS4328, CS4329, CS4390 com conversão delta-sigma parece ser ideal, eles atendem plenamente ao critério de qualidade / preço. Os chips multibits Burr-Brown PCM63 de última geração, que custam US $ 96 ou mais, os chips PCM1702 modernos também exigem certos tipos de filtros digitais, que também são caros.

Portanto, escolhemos os produtos Crystal Semiconductors, e a documentação para microcircuitos com suas descrições detalhadas, pinagens e tabelas de estado pode ser baixada do site www.crystal.com.

Vamos para o diagrama

Portanto, a questão permanece: qual esquema escolher? Conforme mencionado, deve ser simples, repetível e ter potencial suficiente para qualidade de som. Também parece obrigatório ter um comutador de fase absoluto, que combinará melhor o DAC com o resto do caminho de áudio. Aqui está a opção ideal, em nossa opinião: um receptor digital CS8412 e um DAC de bit único CS4390 custando cerca de US $ 7 por caixa (é melhor tentar encontrar uma opção DIP, isso facilitará muito a instalação). Este DAC é usado no famoso toca-discos Meridian 508.24 e ainda é considerado o melhor pela Crystal. A versão multi-bit usa o chip Philips TDA1543. Um circuito conversor de bit único se parece com isto:

Os resistores R1-R7 são pequenos, de qualquer tipo, mas R8 e R9 são melhores para levar a série VS ou de carbono importado. Os capacitores eletrolíticos C2, C4, C8, C9 devem ser de pelo menos 1000 μF com uma tensão operacional de 6,3 - 10 V. Os capacitores C1, C3, C5, C6, C7 são de cerâmica. C10, C11, é desejável usar K40-U9 ou MBGCH (papel em óleo), mas os filmes K77, K71, K73 (listados em ordem de prioridade decrescente) também são adequados. Transformer T1 - para áudio digital, obtê-lo não é um problema. Você pode tentar usar um transformador de uma placa de rede de computador com defeito. O diagrama não mostra a conexão de energia do microcircuito U2, o menos é alimentado para a 7ª perna e o mais é alimentado para a 14ª.

Para maximizar o potencial sonoro do circuito, é aconselhável seguir as seguintes regras de instalação. Todas as conexões ao fio comum (marcadas com o ícone GND) são feitas melhor em um ponto, por exemplo, no pino 7 do microcircuito U2. A maior atenção deve ser dada ao nó de entrada do sinal digital, que inclui o soquete de entrada, os elementos C1, T1, R2 e os pinos 9.10 do microcircuito U1.

Use as conexões e cabos de componente mais curtos possíveis. O mesmo se aplica ao nó constituído pelos elementos R5, C6 e pelos pinos 20, 21 do microcircuito U1. Capacitores eletrolíticos com shunts de cerâmica apropriados devem ser instalados próximos aos pinos da fonte de alimentação dos microcircuitos e conectados a eles com condutores de comprimento mínimo. O diagrama não mostra outro eletrólito e capacitor de cerâmica, que são conectados diretamente aos pinos de alimentação 7 e 14 do microcircuito U2. Também é necessário interconectar os pinos 1, 2, 4, 5, 7, 9, 10 do microcircuito U2.

Depois de ganhar alguma experiência, você será capaz de selecionar de ouvido o tamanho e o tipo dos capacitores eletrolíticos e cerâmicos nos circuitos de alimentação de cada local específico.

Agora, algumas palavras sobre o funcionamento do próprio circuito. O LED D1 é utilizado para indicar a captura do sinal do transporte pelo receptor digital U1 e a presença de erros de leitura. Não deve acender durante a reprodução normal. Os pinos S1 trocam a fase absoluta do sinal de saída, que é semelhante a inverter a polaridade dos cabos dos alto-falantes. Ao alterar o faseamento, você pode ver como isso afeta o som de todo o caminho. O DAC também tem um circuito de correção de ênfase (pino 2 / U3) e, embora não tenham sido lançados muitos discos com pré-ênfase, esta função pode ser útil.

Agora sobre os circuitos de saída. A conexão direta do microcircuito DAC à saída apenas através de capacitores de bloqueio é possível, uma vez que o microcircuito CS4390 já possui um filtro analógico embutido e até mesmo um buffer de saída. Os chips CS4329 e CS4327 são construídos em um princípio semelhante, o CS4328 DAC também tinha uma boa parte analógica. Se você sabe como fazer filtros passa-baixa de alta qualidade e estágios correspondentes, deve experimentar o excelente microcircuito CS4303, que tem um sinal digital na saída e possibilita a construção de um dispositivo com ótimo som, se, por exemplo, você conecta um buffer de tubo com uma fonte de alimentação kenotron a ele.

Mas voltando ao nosso CS4390. O princípio de construção de DACs de um bit pressupõe a presença nos circuitos internos de alimentação de ruído de impulso de amplitude significativa. Para reduzir sua influência no sinal de saída, a saída de tais DACs é quase sempre feita de acordo com um esquema diferencial. Neste caso, não estamos interessados ​​em gravar o desempenho sinal-ruído, por isso usamos apenas uma saída para cada canal, o que nos permite evitar o uso de estágios analógicos adicionais, que podem afetar negativamente o som. A amplitude do sinal nas tomadas de saída é suficiente para a operação normal, e o buffer embutido lida bem com cargas como o cabo de interconexão e a impedância de entrada do amplificador.

Agora vamos falar sobre a fonte de alimentação do nosso dispositivo. O som é apenas uma fonte de alimentação modulada e nada mais. Assim como a comida é, o som também é. Tentaremos dar esta pergunta Atenção especial... A versão inicial do regulador de potência para o nosso dispositivo é mostrada na Fig. 2

As vantagens deste esquema são simplicidade e clareza. Com um retificador comum, diferentes estabilizadores são usados ​​para as partes digitais e analógicas do circuito - isso é obrigatório. Eles são isolados um do outro na entrada por um filtro que consiste em C1, L1, C2, C3. Em vez de estabilizadores 7805 de 5 volts, é melhor colocar o LM317 ajustável com divisores resistivos apropriados no circuito de saída de controle. O cálculo dos valores de resistência pode ser encontrado em qualquer livro de referência sobre microcircuitos lineares. LM317, em comparação com 7805, tem uma faixa de frequência mais ampla (não se esqueça que não temos apenas D.C. mas também um sinal digital de banda larga), menos ruído interno e uma resposta mais suave a cargas de impulso. O fato é que quando um ruído de impulso aparece (e sua fonte de alimentação é aparentemente invisível!), O circuito de estabilização, coberto por um feedback negativo profundo (é necessário obter um alto coeficiente de estabilização e baixa resistência de saída), tenta compensá-lo . Como deveria ser para circuitos com OOS, surge um processo oscilatório amortecido, no qual a interferência recém-chegada é sobreposta e, como resultado voltagem de saída constantemente pulando para cima e para baixo. Portanto, é desejável o uso de estabilizadores discretos que não contenham um sistema operacional para alimentar os circuitos digitais. Claro, neste caso, a impedância de saída da fonte será muito maior, então toda a responsabilidade pela luta contra o ruído de impulso é transferida para os capacitores shunt, que fazem um bom trabalho com esta tarefa, e isso tem um efeito benéfico sobre o som. Além disso, a necessidade de usar um estabilizador separado para cada saída de potência de microcircuitos digitais, junto com elementos de desacoplamento de potência (semelhante a L1, C2, C3 na Fig. 2), está emergindo claramente.

Nos DACs Markan, isso é exatamente o que é feito, e o filtro com supressão adicional de ruído digital e o retificador operam a partir de um enrolamento separado do transformador de rede, e para desacoplamento adicional das partes digital e analógica do circuito, eles até usam transformadores diferentes. O mesmo é feito para melhorar ainda mais nosso DAC, embora você possa usar primeiro o circuito da Fig. 2, ele fornecerá um nível inicial de qualidade de som. É melhor usar diodos Schottky rápidos no retificador.

Variante multibit do esquema

Normalmente, os DACs multibit requerem várias fontes de tensão de polaridade diferente e um número considerável de elementos discretos adicionais para sua operação. Dentre a grande variedade de microcircuitos, vamos optar pelo Philips TDA1543. Este DAC é uma versão "econômica" do excelente microcircuito TDA 1541, custa um centavo e está disponível no varejo em nosso país.

O microcircuito TDA 1541 foi usado no CD-player Arcam Alpha 5, que certa vez arrecadou muitos prêmios, embora também tenha sido severamente repreendido - DAC antediluviano, forte interferência, mas como soa! Este chip também ainda é usado nas plataformas giratórias da Naim hoje. O TDA1543 é perfeito para nossos propósitos, porque ele requer apenas uma fonte de alimentação de +5 V e não requer peças adicionais. Retiramos a solda do CS4390 do receptor digital e conectamos o TDA 1543 em seu lugar de acordo com o diagrama da Fig. 3

Alguns esclarecimentos adicionais são necessários aqui. Todos os DACs de vários bits têm uma saída de corrente e existem várias soluções de circuitos para converter um sinal em tensão. O mais comum é um amplificador operacional conectado por uma entrada inversora à saída de um DAC. A conversão de corrente-tensão é realizada às custas do sistema operacional que a cobre. Em teoria, funciona muito bem e essa abordagem é considerada clássica - pode ser encontrada nas opções recomendadas para ativar qualquer DAC de vários bits. Mas se falamos sobre o som, então nem tudo é tão simples. Para implementar este método na prática, são necessários amplificadores operacionais de alta qualidade com boas características de velocidade, como o AD811 ou AD817, que custam mais de US $ 5 cada. Portanto, em projetos de orçamento, eles costumam agir de forma diferente: eles simplesmente conectam um resistor regular à saída DAC, e a corrente que passa por ele criará uma queda de tensão, ou seja, sinal completo. A magnitude desta tensão será diretamente proporcional à magnitude do resistor e da corrente que flui através dele. Apesar da aparente simplicidade e elegância deste método, ele ainda não foi amplamente utilizado pelos fabricantes de equipamentos caros, porque também tem muitas armadilhas. o problema principal o fato de que a saída de corrente dos DACs não prevê a presença de tensão nela e geralmente é protegida por diodos conectados em antiparalelo e que introduzem distorções significativas no sinal recebido no resistor. Entre os fabricantes de renome que, no entanto, optaram por este método, vale destacar a empresa Kondo, que em seu M-100DAC coloca um resistor enrolado com fio de prata. Obviamente, ele tem uma impedância muito baixa e a amplitude do sinal de saída também é muito pequena. Para obter uma amplitude padrão, vários estágios de amplificação de tubo são usados. Outra empresa bem conhecida com uma abordagem não convencional para a conversão de corrente-tensão é a Audio Note. Em seus DACs, ela utiliza um transformador para essa finalidade, no qual a corrente que passa pelo enrolamento primário provoca um fluxo magnético, levando ao aparecimento de uma tensão de sinal no enrolamento secundário. O mesmo princípio é implementado em alguns DACs Markan.

Mas voltando ao TDA 1543. Parece que os desenvolvedores deste microcircuito por algum motivo não instalaram diodos de proteção na saída. Isso abre a possibilidade de usar um conversor de resistor de corrente-tensão. As resistências R2 e R4 na Fig. 3 - apenas para isso. Com as classificações indicadas, a amplitude do sinal de saída é de cerca de 1 V, o que é suficiente para a conexão direta do DAC ao amplificador de potência. Deve-se notar que a capacidade de carga do nosso circuito não é muito alta e em condições desfavoráveis ​​(alta capacitância do cabo de interconexão, baixa impedância de entrada do amplificador de potência, etc.), o som pode ser ligeiramente comprimido na dinâmica e "manchado " Nesse caso, o buffer de saída ajudará, cujo circuito e design você pode escolher entre uma variedade de opções existentes. Pode acontecer que em algumas versões fabricadas do microcircuito TDA 1543, ainda estejam instalados diodos de proteção (embora não haja tal informação nas especificações e também não tenhamos encontrado cópias específicas). Neste caso, será possível retirar dela um sinal com amplitude não superior a 0,2 V, sendo necessário o uso de um amplificador de saída. Para isso, é necessário reduzir o valor das resistências R2 e R4 em 5 vezes. Capacitores C2 e C4 na Fig. 3 formam um filtro de primeira ordem que remove a interferência de alta frequência do sinal analógico e forma a resposta de frequência desejada na parte superior da faixa.

Em muitos projetos de DACs, filtros digitais são usados, o que simplifica muito a tarefa do desenvolvedor ao projetar a parte analógica, mas, ao mesmo tempo, o DAC é o responsável pelo som final do dispositivo. Recentemente, eles começaram a ser abandonados, uma vez que um filtro analógico competente suprime efetivamente o ruído de alta frequência e não tem um efeito tão prejudicial na musicalidade. Isso é exatamente o que os DACs Markan fazem, que usam um filtro de resposta de fase linear de terceira ordem convencional baseado em elementos LC. Em nosso circuito na Fig. 3, para simplificar, um filtro analógico de primeira ordem é usado, o que na maioria dos casos é suficiente, especialmente se você usar um amplificador de potência valvulado, e mesmo sem feedback. Se você tiver um equipamento de transistor, então é bem possível que você tenha que aumentar a ordem do filtro (no entanto, não exagere, um circuito muito íngreme definitivamente degradará o som). Você encontrará os diagramas e fórmulas apropriados para cálculo em qualquer manual decente de rádio amador.

Observe que os resistores R2, R4 e os capacitores C2, C4 estão localizados exatamente onde o som analógico se origina. O high end começa exatamente aqui e, como se costuma dizer, “mais longe em todos os lugares”. A qualidade desses elementos (especialmente os resistores) afetará muito o som de todo o dispositivo. Os resistores devem ser instalados com VS de carbono, ULI ou BLP de boro-carbono (previamente selecionados para a mesma resistência usando um ohmímetro), o uso de exóticos importados também é bem-vindo. Qualquer tipo de capacitor listado acima é aceitável. Todas as conexões devem ser o mais curtas possíveis. Obviamente, conectores de saída de qualidade também são necessários.

Então, o que nós fizemos?

Eu costumava cantar versos ruins
o motivo ofegou, gritou e mentiu ...

(J.C. Jerome, “Three Men in a Boat,
sem contar o cachorro ")

Não terei preguiça de lembrar que, antes de ligar o dispositivo pela primeira vez, você deve verificar cuidadosamente toda a instalação. Neste caso, o controle de volume do amplificador deve ser colocado na posição mínima e o volume deve ser aumentado gradualmente se não houver interferência, apito e zumbido na saída. Tenha cuidado e cuidado!

Em geral, DACs de um bit são caracterizados por um som muito suave e agradável, com uma abundância de detalhes sutis. Parece que eles jogam todo o seu potencial sonoro em auxílio do solista, empurrando os demais participantes da obra musical para algum lugar em segundo plano. As grandes orquestras são um tanto "reduzidas" na composição dos músicos, o poder e a escala de seu som são prejudicados. Os DACs multibits dão atenção igual a todos os participantes da ação musical, sem alienar ou distinguir nenhum deles. A faixa dinâmica é mais ampla, o som é mais suave, mas ao mesmo tempo um pouco mais destacado.

Por exemplo, ao tocar a conhecida música "I Put A Spell on You" executada por Creedence Clearwater Revival através de um DAC multi-bit, sua energia é perfeitamente transmitida, um poderoso fluxo de emoções é simplesmente hipnotizante, a intenção de seus criadores torna-se claro, sentimos intensamente o que eles queriam nos dizer. Pequenos detalhes são um tanto borrados, mas no contexto das características dominantes de tal emissão de som descritas acima, isso não parece ser uma desvantagem séria. Ao reproduzir a mesma música através de um DAC de um bit, a imagem é um pouco diferente: o som não é tão grande, a cena é um pouco empurrada para trás, mas os detalhes da produção de som, pequenos traços são perfeitamente audíveis. O momento é bem transmitido quando o músico aproxima a guitarra do amplificador, conseguindo uma fácil autoexcitação do amplificador. Mas ouvir Elvis Presley revela perfeitamente toda a riqueza de sua voz. É claramente perceptível como mudou com a idade, o impacto emocional no ouvinte também é forte e o acompanhamento, um tanto empurrado para o fundo, se ajusta organicamente ao quadro geral.

Portanto, a escolha do tipo de DAC é sua, ambas as opções têm pontos fortes e fracos, a verdade, é claro, está em algum lugar no meio. Apesar da simplicidade, o potencial sônico dos circuitos descritos é bastante alto, e se você seguir essas recomendações de forma criativa, os resultados finais não o decepcionarão. Desejamos a você muito sucesso!

Perguntas do desenvolvedor de esquema

Olá pessoal. Hoje eu quero falar sobre um DAC USB básico bastante bom.

Este dispositivo deve ser do interesse das seguintes categorias de pessoas:

1) Usuários de laptops e pacientes internados com placa de áudio embutida com defeito.

2) Usuários de laptop cujo fabricante não adicionou suporte completo para o Windows 10.
Este é apenas o meu caso, com mais detalhes:

Explicação de expansão

No trabalho distribuíram um "novo" laptop usado, em vez do meu Lenovo T420, que rodava no Windows 7 e estava em muito bom estado, mas não era compatível com o Windows 10, para o qual a empresa decidiu mudar completamente, por vários motivos (oficialmente por segurança, mas é claro que também havia um fator de suporte e compatibilidade que desempenhou um papel, não apenas por parte da Microsoft).

Eles me deram um HP Revolve 810, que parece ser compatível com o Windows 10. Tudo parece estar lá, mas não existe um driver oficial para som! Como o áudio é bastante raro, IDT:
HDAUDIO \ FUNC_01 & VEN_111D & DEV_76E0 & SUBSYS_103C21B3 & REV_1003
(A Intel gostava de colocar esses chips em suas placas-mãe), não há onde encontrar lenha.

No fórum da HP me deparei com um link para um driver compatível de um usuário como eu, enquanto ele diz que o driver é torto ...
Como o driver foi retirado de um local desconhecido e ainda não está claro se ele funciona bem, decidi não instalá-lo em um laptop funcional e tive que me contentar com o driver padrão do Windows.

Como a prática mostrou, é possível usar um driver padrão instalado automaticamente para áudio, mas o som será pior do que com o driver.
Se você tiver uma desktop board, ao usar tal driver, podem surgir problemas com a operabilidade da entrada de linha, bem como com outras funções. Além disso, ao trabalhar no driver "padrão", não há equalizador, que, entre outras coisas, pode ser torcido, por exemplo, ao usar foobar2000.
Depois de Lenovo T420, nos mesmos fones de ouvido, o som não combinava comigo. Sim, parece que está tocando, mas parece estar sem distorção, mas eu realmente não quero ouvir a música pelo fato de ser apresentada como algo seco, sem a cor emocional anterior ou algo assim.

4) Usuários de outros dispositivos que não possuem áudio a bordo e possuem um sistema operacional compatível.

Anteriormente, neste site, dispositivos semelhantes já foram considerados, mas não encontrei neste projeto, tendo olhado entre os anteriormente analisados.

Imediatamente, observo que existe um análogo mais acessível deste DAC:
, custou cerca de 2 vezes menor, mas a qualidade de mão de obra com os materiais ai é pior ... Pensei em comprar para comparação, mas ainda não comprei, pois de qualquer forma irei refazer a saída (e isso é muito tempo ), e não jogou o suficiente com o primeiro DAC ainda th.

No Aliexpress, por falar nisso, os DACs PCM2704 são 2 vezes mais caros, e existem muitas opções "grandes", aquelas com saída óptica e RCA.

Vamos passar para o DAC monitorado
A placa é de altíssima qualidade. O textolite é muito espesso, a soldagem é bastante limpa, o fluxo é lavado. O lenço parece muito bonito, mas é melhor, no entanto, que estava na caixa. O fabricante não foi ganancioso e colocou capacitores de tântalo no filtro de saída. Veja por si mesmo:

Operação e impressões de trabalho.
Começar com um DAC é muito fácil. A instalação manual de qualquer driver não é necessária. No Windows XP / 7/10, o driver foi selecionado automaticamente.

Ao contrário do áudio embutido, o DAC toca visivelmente mais alto no mesmo nível de volume. Ele joga muito bem, um pouco melhor do que o áudio embutido em meu laptop, mas a diferença não é particularmente perceptível, no nível de erro.

De acordo com um colega, com um laptop Lenovo, que teve sorte com a presença de realtek (e, consequentemente, lenha para menos de dez anos), a integração em seu laptop é mais interessante do que este DAC.

Pessoalmente, na minha opinião, o assunto carece de "carne" (consegui essa alegoria bastante adequada em algum "fórum de áudio") e detalhes, pelo menos quando se usa fones de ouvido com uma impedância de 32 Ohm.

Meus fones de ouvido são mais ou menos, mas não a própria escória:

Este é o Pioneer SE-MJ21.

Principalmente para testes, com grande desconto, foram adquiridos fones de ouvido adicionais, adaptados para equipamentos portáteis, inclusive os afiados para equipamentos do fabricante de produtos da apple:

Nestes fones de ouvido, aparentemente devido à alta sensibilidade, o DAC grita ainda mais, o som fica mais agradável e interessante se você ouvir o som no mesmo volume dos fones de ouvido anteriores, mas não muito.

Aparentemente, isso se deve à baixa potência do amplificador embutido no PCM2704C e às grandes distorções ao operar com uma carga de 32 Ohm. O próprio DAC é mais ou menos pelos padrões audiófilos, o que é confirmado nos parâmetros da ficha técnica.
Eu não tenho um DAC mais "legal" agora para compará-los de frente.

Não me considero um audiófilo, mas, no entanto, muitas vezes as suas palavras não são destituídas de sentido, mesmo que sejam diferentes dos dados da documentação, mas este parece ser um acontecimento raro.
Como já observei, o assunto é baseado no PCM2704 C Também existe uma versão mais antiga do chip PCM2704, sem o prefixo "C", que a TI não recomenda para novos projetos. Pelo que entendi com um estudo um tanto superficial do datasheet, não há diferenças especiais entre os chips, a pinagem e as características são as mesmas.

Trabalhe no Android:
No Android, o DAC funciona, é determinado pelo telefone em 5 segundos e depois corre.
Só fiz um teste superficial com alguns jogadores. Todos eles reproduzem som através do DAC, mas não podem controlar o volume, então o volume está no máximo.
Ainda preciso me aprofundar nas configurações, mas não posso fazer isso agora, pois testei fluentemente, em smartphones de outras pessoas, devido ao fato de que meu arroz vermelho "acabou" há cerca de duas semanas, e ao post em russo está congelando o pacote em Moscou por uma semana, obriga os meus a não mais puxar com a revisão)). Mais tarde, acho que irei complementar a revisão ou lançar uma nota separada para o Android, com uma nota sobre o ajuste do som.

Não testei a funcionalidade no Linux, mas deve funcionar. Se alguém dos moscovitas estiver muito interessado, posso verificar.

Era tarde, não havia nada para fazer ... Personalização.

Decidi cercar um amplificador simples (um modelo de teste, nada mais) nos amplificadores operacionais duplos disponíveis para áudio, de repente ele "balança" o escapamento, pensei.
Acontece que eu tinha dois desses microcircuitos, e ambos são diferentes. Um NE5532P comprado em um chip local e mergulho por 15p, e OPA2134 comprado há alguns anos no taobao, é real).
Quando eu estava montando o amplificador, primeiro montei um canal e por vários dias eu o dirigi com diferentes amplificadores operacionais, distorcendo-os rapidamente do painel fornecido para esses propósitos com antecedência, durante a audição. O som era diferente, mas mais sobre isso em outra seção.

No "projeto finalizado" (acho que tudo está apenas começando, se não tiver preguiça) uso dois NE5532APs, de um chip e um dip, eles são 21p cada).

O resultado é uma "criação" destinada a executar e testar:

Existem muitos fios longos, mas isso é apenas nas partes menos significativas do circuito, a entrada é feita o mais curta possível (exceto para o eletrólito) e na tela.

Um dos canais:

Aqui, a fonte de alimentação é o impulso, de um banco de energia, uma das primeiras implementações. Mais sobre nutrição abaixo.

Circuito amplificador.
Assim, o minijack existente (feito culturalmente) foi perdido em algum lugar de casa, decidiu-se soldar nas pernas correspondentes do chip para receber um sinal de entrada para o amplificador.
De acordo com a documentação, as pernas 14-15 são responsáveis ​​por enviar o sinal do DAC. Foi soldado a essas pernas usando um cabo de antena relativamente fino de 50 Ohms :. Ao mesmo tempo, um fio fino de cobre envernizado com uma espessura de cerca de 0,2 mm foi soldado à própria perna (eu não tenho um micrômetro, então não posso dizer com certeza, e isso não é tão importante) e já foi soldado ao núcleo do cabo. A blindagem do cabo foi soldada ao GND da placa, que apareceu entre dois capacitores de cerâmica, idênticos para cada um de seus canais.

O amplificador em si é baseado no seguinte amplificador operacional duplo simples como um amplificador de fone de ouvido analisado por BB (TI):


O diagrama é obtido a partir daqui:

Um circuito em série de um resistor de 4,7K e um capacitor eletrolítico de 10μF foi adicionado à entrada deste circuito. O capacitor é conectado com um sinal de mais ao sinal de entrada.
Além disso, um resistor foi adicionado entre a entrada não inversora do primeiro amplificador operacional e o terra.

Aqui está o esboço final:

Como eu soldava e como eu configurava.

Alguns anos atrás, eu soldava um pré-amplificador para um microfone dinâmico e aprendi com isso algumas experiências:
Em primeiro lugar, se uma simulação de teste estiver sendo feita, incluindo montagem em superfície, a fiação deve ser a mais curta e minimizada possível. A distância entre os componentes também deve ser reduzida ao mínimo.
Os circuitos de entrada de baixa corrente devem ser blindados e não devem interferir na fonte de alimentação.
Tudo isso ajudará a reduzir o ruído próprio de entrada do amplificador.

Inicialmente, soldei resistores variáveis ​​para testar o filtro de entrada e para ajustar o ganho, apesar de geralmente ser ajustado antecipadamente e a potência já ser regulada por um resistor variável localizado na entrada antes do filtro.
Na versão final do layout, deixei apenas uma variável de 4,7 K conectada em série com um resistor de 3,3 K, para cada canal, configurando o ganho no circuito.
Além disso, tive que mexer no filtro de entrada em busca dos parâmetros ideais. Aqui, olhei para o diagrama desta unidade:
Encontrei cerca de uma dúzia de capacitores diferentes em meus estoques. Estes eram papel, eletrólitos, filme e outros:

Capacitores

Como resultado, gostei do som do eletrólito de 63V 10μF, na frente do qual um resistor de 4,7K foi colocado.

Sobre nutrição

Neste circuito, o op-amp deve ser alimentado por uma fonte de alimentação de duas polaridades.
Foi necessário um conversor de voltagem unipolar para dois polares.
Com o Ebay, agora em algum lugar existe um microcircuito especializado para esses fins, mas foi levado apenas para comparar a diferença com uma fonte de alimentação bipolar relativamente normal (que eu planejava montar sozinho), já que neste site ela foi testada com sucesso por Kirich e descobriu que era "barulhento", o que não significa zumbido para áudio. Vou verificar e cancelar a assinatura de como ele chega.

Como resultado, este esquema foi tomado como base:

Aqui está o diagrama de fiação de um conversor digital para analógico caseiro que usa o chip PCM2707, um módulo DAC USB pronto para uso. É definido como um dispositivo USB Audio Class 1.0 e não requer nenhum driver especial.

O circuito é feito de acordo com o datasheet, apenas alguns LEDs indicadores foram adicionados para que possa ser visto quando o dispositivo está desligado e conectado ao computador. Também instalamos uma bobina na linha USB 5V para suprimir qualquer ruído de alta frequência que poderia teoricamente vazar pela fonte de alimentação do DAC.

Ao montar o DAC, tente usar componentes de rádio para montagem em superfície. A maioria dos componentes passivos (resistores, capacitores, anéis de ferrite) são 0805.

No chip PCM2707, é possível usar os botões de controle de volume, reproduzir, pausar e pular uma música no computador ao qual o aparelho está conectado. Neste caso, não está previsto o uso dessas funções, mas foram adicionados pinos para o caso de usarmos algo no futuro.

E esta é uma visão do PCB montado do decodificador USB DAC, que funcionou imediatamente na primeira conexão. Nesse caso, fones de ouvido são usados ​​para ouvir música, mas você pode conectar qualquer amplificador caseiro.

DAC- conversores digital para analógico - dispositivos projetados para converter um sinal discreto (digital) em um sinal contínuo (analógico). A conversão é realizada em proporção ao código binário do sinal.

Classificação DAC

Por tipo de sinal de saída: com saída de corrente e saída de tensão;

Por tipo de interface digital: com entrada serial e com entrada paralela do código de entrada;

Pelo número de DACs em um chip: canal único e multicanal;

Por velocidade: desempenho moderado e alto desempenho.

Os principais parâmetros do DAC:

1. N - largura de bits.

2. Corrente máxima de saída.

4. A magnitude da tensão de referência.

5. Resolução.

6. Controlar os níveis de tensão (TTL ou CMOS).

7. Erros de conversão (erro de deslocamento zero de saída, erro de conversão absoluto, não linearidade de conversão, não linearidade diferencial). 8. Tempo de conversão - o intervalo de tempo desde o momento da apresentação (envio) do código até o momento do aparecimento do sinal de saída.

9. Tempo de estabilização do sinal analógico

Os principais elementos do DAC são:

Matrizes resistivas (um conjunto de divisórias com um determinado TCS, com um certo desvio de 2%, 5% ou menos) podem ser construídas no IC;

Chaves (em transistores bipolares ou MOS);

Fonte de tensão de referência.

Esquemas básicos para construir um DAC.

21. ADC. Disposições gerais. Frequência de amostragem. Classificação ADC. O princípio de operação do ADC de ação paralela.

Por velocidade, o ADC é dividido em:

1. ADCs de conversão paralela (ADCs paralelos) - ADCs de alta velocidade, têm um uso de hardware complexo da unidade GHz. Resolução N = 8-12 bits, Fg = dezenas de MHz

2. ADC de aproximação sucessiva (contagem sucessiva) até 10 MHz. Resolução N = 10-16 bits, Fg = dezenas de kHz

3. Integrando ADCs centenas de Hz. Resolução N = 16-24 bits, Fg = dezenas

4. Unidades Sigma-delta ADC MHz. Resolução N = 16-24 bits, Fg = centenas de Hz

22. ADC de contagem sequencial. Princípio de funcionamento.

23. ADC de aproximações sucessivas. Princípio de funcionamento.

Este código da saída do RPP é alimentado para o DAC, que produz a tensão correspondente 3 / 4Uvkhmax, que é comparada com Uin (no SS) e o resultado é escrito no mesmo bit pelo quarto pulso de clock. Em seguida, o processo continua até que todos os dígitos sejam analisados.

Tempo de conversão do SAR ADC:

tpr = 2nTG, onde TG é o período de repetição do pulso do gerador; n - capacidade do ADC.

Esses ADCs são inferiores em velocidade aos ADCs paralelos, mas são mais baratos e consomem menos energia. Exemplo: 1113PV1.

24. O princípio de funcionamento do ADC do tipo integrador.

O princípio de operação do ADC de integração é baseado em dois princípios principais:

1. Conversão da tensão de entrada em frequência ou duração (tempo) de pulsos

Uin → f (VNCH - conversor de tensão-frequência)

2. Conversão de frequência ou duração (tempo) em um código digital

f → N; T → N.

O erro principal é introduzido pelo PNC.

Este tipo de ADC realiza a conversão em dois estágios.

Na primeira etapa, o sinal de entrada analógico é integrado e esse valor integrado é convertido em um trem de pulso. A taxa de repetição do pulso nesta sequência ou sua duração é modulada pelo valor integrado do sinal de entrada.

No segundo estágio, essa sequência de pulsos é convertida em um código digital - sua frequência ou duração do pulso é medida.

A maioria dos DACs paralelos é baseada na soma de correntes, a força de cada uma delas é proporcional ao peso do bit digital, e apenas as correntes de bit com valores iguais a 1 devem ser somadas. Suponha, por exemplo, que você deseja converter um código binário de quatro bits em um sinal de corrente analógico. Para o quarto dígito mais significativo (SZR), o peso será 2 3 = 8, para o terceiro dígito - 2 2 = 4, para o segundo - 2 1 = 2 e para o menos significativo (LSD) - 2 0 = 1 Se o peso do MZR euМЗР = 1 mA, então euСЗР = 8 mA, e a corrente de saída máxima do conversor eu saída máx. = 15 mA e corresponde ao código 1111 2. É claro que o código 1001 2, por exemplo, corresponderá a eu out = 9 mA, etc. Portanto, é necessário construir um circuito que forneça geração e comutação de acordo com as leis de correntes de peso exatas fornecidas. O circuito mais simples que implementa este princípio é mostrado na Fig. 3

As resistências dos resistores são selecionadas de forma que, ao fechar as chaves, passe por elas uma corrente correspondente ao peso da descarga. A chave deve ser fechada quando o bit correspondente da palavra de entrada for igual a um. A corrente de saída é determinada pela relação

Com uma alta capacidade de dígitos do DAC, os resistores de configuração de corrente devem ser combinados com alta precisão. Os requisitos de precisão mais rigorosos são impostos aos resistores de alta ordem, uma vez que a propagação das correntes neles não deve exceder a corrente de descarga de baixa ordem. Portanto, a propagação da resistência em k-º dígito deve ser menor que

D R /R=2 –k

Segue-se desta condição que o spread na resistência do resistor, por exemplo, no quarto dígito não deve exceder 3%, e no 10º dígito - 0,05%, etc.

O esquema considerado, por toda a sua simplicidade, tem um monte de desvantagens. Primeiro, com códigos de entrada diferentes, a corrente consumida da fonte de tensão de referência (RV) será diferente, e isso afetará o valor da tensão de saída RV. Em segundo lugar, os valores das resistências dos resistores de ponderação podem diferir milhares de vezes, e isso torna muito difícil implementar esses resistores em CIs de semicondutores. Além disso, a resistência de resistores de alta ordem em DACs de vários bits pode ser compatível com a resistência de uma chave fechada e isso levará a erros de conversão. Terceiro, neste circuito, uma tensão significativa é aplicada às chaves abertas, o que complica sua construção.

Essas desvantagens são eliminadas no circuito AD7520 DAC (análogo doméstico do 572PA1), desenvolvido pela Analog Devices em 1973, que agora é essencialmente um padrão industrial (muitos modelos DAC seriais são baseados nele). O esquema indicado é mostrado na Fig. 4. Os transistores MOS são usados ​​aqui como chaves.

Arroz. 4. Circuito DAC com interruptores e matriz de impedância constante

Neste esquema, os coeficientes de ponderação das etapas do conversor são definidos dividindo-se sequencialmente a tensão de referência usando uma matriz resistiva de impedância constante. O elemento principal dessa matriz é um divisor de tensão (Fig. 5), que deve satisfazer a seguinte condição: se estiver carregado com resistência R n, então sua impedância de entrada R inx também deve assumir o valor R n. Coeficiente de atenuação da cadeia a = você 2 /você 1 nesta carga deve ter um determinado valor. Quando essas condições são atendidas, obtemos as seguintes expressões para as resistências:

de acordo com a Fig. 4.

Já que em qualquer posição dos interruptores S k eles conectam os terminais inferiores dos resistores ao barramento comum do circuito, a fonte de tensão de referência é carregada em uma resistência de entrada constante R em = R... Isso garante que a tensão de referência permaneça constante para qualquer código de entrada DAC.

De acordo com a fig. 4, as correntes de saída do circuito são determinadas pelas relações

(8)

(9)

e a corrente de entrada

(10)

Já os terminais inferiores dos resistores 2 R matrizes para qualquer estado de interruptores S k conectadas ao barramento comum do circuito através de uma baixa resistência de chaves fechadas, as tensões nas chaves são sempre pequenas, dentro de alguns milivolts. Isso simplifica a construção de chaves e circuitos de controle e permite o uso de uma tensão de referência de uma ampla faixa, incluindo aquelas de polaridade diferente. Uma vez que a corrente de saída DAC depende de você op linearmente (ver (8)), conversores deste tipo podem ser usados ​​para multiplicar um sinal analógico (alimentando-o para a entrada de tensão de referência) por um código digital. Esses DACs são chamados multiplicando(MDAC).

A precisão deste circuito é reduzida pelo fato de que para DACs com uma alta capacidade de bits, é necessário igualar a resistência R 0 teclas com correntes de descarga. Isso é especialmente importante para chaves de alta ordem. Por exemplo, no AD7520 DAC de 10 bits, os principais MOSFETs dos seis bits mais significativos são diferenciados em área e resistência R 0 aumenta de acordo com o código binário (20, 40, 80, ..., 640 ohms). Desta forma, as quedas de tensão nas teclas dos primeiros seis dígitos são equalizadas (até 10 mV), o que garante a monotonia e linearidade da resposta transitória do DAC. O DAC 572PA2 de 12 bits tem não linearidade diferencial de até 0,025% (1 LSB).

Os DACs nas teclas MOS têm uma velocidade relativamente baixa devido à grande capacidade de entrada das teclas MOS. O mesmo 572PA2 tem um tempo de estabilização da corrente de saída ao alterar o código de entrada de 000 ... 0 a 111 ... 1, igual a 15 μs. O Burr-Braun DAC7611 de 12 bits tem um tempo de estabilização de saída de 10 µs. Ao mesmo tempo, os DACs baseados em switches MOS têm consumo mínimo de energia. O mesmo DAC7611 consome apenas 2,5 mW. Recentemente, surgiram modelos de DACs do tipo discutido acima com uma velocidade mais alta. Por exemplo, o AD7943 de 12 bits tem um tempo de acomodação de 0,6 μs e um consumo de energia de apenas 25 μW. O baixo consumo intrínseco permite que os DACs de micropower sejam alimentados diretamente da fonte de tensão de referência. Ao mesmo tempo, eles podem nem ter um pino para conectar um ION, por exemplo, um AD5321.

DAC nas fontes atuais

DACs em fontes de corrente têm maior precisão. Ao contrário da versão anterior, em que as correntes de peso são formadas por resistores relativamente pequenos e, como resultado, dependem da resistência das chaves e da carga, neste caso as correntes de peso são fornecidas por fontes de corrente de transistor com alta resistência dinâmica. Um circuito DAC simplificado com base em fontes de corrente é mostrado na Fig. 6

Arroz. 6. Circuito DAC em fontes de corrente

As correntes de peso são geradas usando uma matriz resistiva. Os potenciais de base dos transistores são os mesmos, e para que os potenciais dos emissores de todos os transistores sejam iguais, as áreas de seus emissores são feitas diferentes de acordo com os coeficientes de peso. O resistor direito da matriz não está conectado ao barramento comum, como no diagrama da Fig. 4, e a dois transistores idênticos conectados em paralelo VT 0 e VT n, resultando na corrente através de VT 0 é igual a metade da corrente até VT 1 A tensão de entrada para a matriz resistiva é gerada pelo transistor de referência VT op e amplificador operacional OU1, a tensão de saída do qual é definida de modo que a corrente de coletor do transistor VT op assume o valor eu op. Corrente de saída para N-bit DAC.

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Exemplos típicos de um DAC em chaves de corrente com transistores bipolares como chaves são 594PA1 de 12 bits com um tempo de estabilização de 3,5 μs e um erro de linearidade de não mais que 0,012% e um AD565 de 12 bits, que tem um tempo de estabilização de 0,2 μs com o mesmo erro de linearidade. O AD668 é ainda mais rápido com um tempo de acomodação de 90 ns e o mesmo erro de linearidade. Projetos mais recentes incluem um AD9764 de 14 bits com tempo de estabilização de 35 ns e um erro de linearidade de não mais que 0,01%.

Como interruptores atuais S k bipolares são frequentemente usados estágios diferenciais em que os transistores estão ativos. Isso permite que o tempo de acomodação seja reduzido para alguns nanossegundos. O circuito da chave de corrente nos amplificadores diferenciais é mostrado na Fig. 7

Os estágios diferenciais VT 1 –VT 3 e VT "1 –VT" 3 são formados a partir de válvulas ECL padrão. Atual Eu k fluindo através do terminal coletor do seguidor de emissor de saída é a corrente de saída da célula. Se a entrada digital D k uma alta tensão é aplicada, então o transistor VT 3 abre, e o transistor VT "3 fecha. A corrente de saída é determinada pela expressão

A precisão é muito melhorada se o resistor R e substitua por uma fonte de corrente contínua, como no circuito da Fig. 6. Devido à simetria do circuito, é possível gerar duas correntes de saída - direta e inversa. Os modelos mais rápidos desses DACs têm níveis de entrada ECL. Um exemplo é o MAX555 de 12 bits, que tem um tempo de estabilização de 4 ns a 0,1%. Uma vez que os sinais de saída de tais DACs capturam a faixa de freqüência de rádio, eles têm uma impedância de saída de 50 ou 75 ohms, que deve ser combinada com a impedância característica do cabo conectado à saída do conversor.

Formação do sinal de saída na forma de tensão

Existem várias maneiras de gerar a tensão de saída DAC somando as correntes de peso. Dois deles são mostrados na Fig. oito.

Arroz. 8. Formação de tensão na saída de corrente do DAC

Na fig. 8a mostra um circuito com um conversor de corrente para voltagem em um amplificador operacional (OA). Este circuito é adequado para todos os DACs de saída de corrente. Uma vez que os resistores de filme que determinam as correntes de ponderação do DAC têm um coeficiente de resistência de temperatura significativo, o resistor de feedback R As vespas devem ser fabricadas em um chip DAC e no mesmo processo de fabricação normalmente feito. Isso torna possível reduzir a instabilidade de temperatura do conversor por um fator de 300 ... 400.

Para um DAC baseado em chaves MOS, levando em consideração (8), a tensão de saída do circuito na Fig. 8a.

Normalmente, a resistência do resistor de feedback R os = R... Nesse caso

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A maioria dos modelos DAC tem capacitância de saída significativa. Por exemplo, para AD7520 com teclas MOS, dependendo do código de entrada COM out é 30 ... 120 pF, para AD565A com fontes de corrente COM out = 25 pF. Esta capacitância, junto com a impedância de saída DAC e o resistor R ops cria um pólo adicional da resposta de frequência de loop de feedback do amp op, que pode causar instabilidade na forma de autoexcitação. Isso é especialmente perigoso para um DAC com chaves MOS com código de entrada zero. No R os = 10 kΩ, a frequência do segundo pólo será de cerca de 100 kHz a 100% de profundidade de feedback. Neste caso, um amplificador cuja frequência de ganho de unidade é f t exceder 500 kHz, terá margens de estabilidade claramente insuficientes. Para manter a estabilidade, você pode conectar em paralelo com o resistor R o capacitor COM k, cuja capacidade na primeira aproximação pode ser considerada igual a COM Fora. Para uma seleção mais precisa COM para isso é necessário realizar uma análise completa da estabilidade do circuito, levando em consideração as propriedades de um determinado amplificador operacional. Essas medidas degradam o desempenho do circuito tão seriamente que surge uma situação paradoxal: para manter o alto desempenho, mesmo um DAC barato pode exigir um amplificador operacional relativamente caro e de alta velocidade (com curto tempo de estabilização).

Os primeiros modelos de DACs com chaves MOS (AD7520, 572PA1, etc.) permitem uma tensão negativa nas chaves não excedendo 0,7 V, portanto, para proteger as chaves, um diodo Schottky deve ser conectado entre as saídas DAC, conforme mostrado na Fig. 8a.

Para um conversor digital-analógico em fontes de corrente, a conversão da corrente de saída em tensão pode ser realizada usando um resistor (Fig. 8b). Neste circuito, a autoexcitação não é possível e a velocidade é preservada, entretanto, a amplitude da tensão de saída deve ser pequena (por exemplo, para o AD565A em modo bipolar dentro de ± 1 V). Caso contrário, os transistores da fonte de corrente podem sair do modo linear. Este modo é fornecido em valores baixos de resistência de carga: R n "1 kOhm. Para aumentar a amplitude do sinal de saída DAC neste circuito, um amplificador não inversor em um amplificador operacional pode ser conectado à sua saída.

Para um DAC com chaves MOS, a matriz resistiva inversa pode ser usada para obter um sinal de saída de tensão (Figura 9).

Arroz. 9. Inclusão inversa de DAC com chaves MOS

Para calcular a tensão de saída, encontramos a relação entre a tensão U eu na chave S i e voltagem nodal você"eu... Vamos usar o princípio da superposição. Vamos assumir que todas as tensões nas chaves são iguais a zero, exceto para a tensão em consideração U eu... No R n = 2 R cargas com resistência 2 são conectadas a cada nó à direita e à esquerda R... Usando o método de dois nós, obtemos

A tensão de saída DAC é encontrada como a tensão total no nó mais à direita causada pela ação total de todos U eu... Neste caso, as tensões do nó são somadas com os pesos correspondentes aos coeficientes de divisão da matriz resistiva R- 2R... Nós temos

Para determinar a tensão de saída em uma carga arbitrária, usamos o teorema do gerador equivalente. Do circuito DAC equivalente na Fig. 10 mostra que

Resistência do gerador equivalente R e coincide com a impedância de entrada da matriz R- 2R, ou seja, R e = R... No R n = 2 R de (14) obtemos

As desvantagens deste circuito são: uma grande queda de tensão nas chaves, uma carga variável da fonte de tensão de referência e uma impedância de saída significativa. Devido à primeira desvantagem, de acordo com este esquema, é impossível ligar um DAC do tipo 572PA1 ou 572PA2, mas 572PA6 e 572PA7 são permitidos. Devido à segunda desvantagem, a fonte de tensão de referência deve ter uma impedância de saída baixa, caso contrário, a não monotonicidade da característica de conversão é possível. No entanto, a conexão inversa de uma matriz resistiva é amplamente utilizada em um IC DAC com uma saída na forma de tensão, por exemplo, em um MAX531 de 12 bits, que também inclui um amplificador operacional integrado em um não inverter a conexão como um buffer, ou em um MAX542 de 16 bits sem um buffer embutido. ... O DAC AD7390 de 12 bits é construído em uma matriz inversa com um amplificador de buffer on-chip e consome apenas 0,3 mW de potência. É verdade que seu tempo de acomodação chega a 70 μs.

Capacitor Comutado Paralelo DAC

A base desse tipo de DAC é uma matriz de capacitores cujas capacitâncias estão relacionadas como potências inteiras de dois. Um diagrama de uma versão simples de tal conversor é mostrado na Fig. 11. Capacidade k o capacitor da matriz é determinado pela relação

O capacitor também recebe uma carga igual. COM no feedback OA. Neste caso, a tensão de saída do op-amp será

Para armazenar o resultado da conversão (tensão constante) por qualquer período de tempo, um dispositivo de amostragem e retenção deve ser conectado à saída de um DAC desse tipo. Armazenar a tensão de saída indefinidamente, como DACs com a soma das correntes de peso, equipados com um registrador de trava, pode fazer isso, por causa do vazamento de carga, os conversores nos capacitores chaveados não podem. Portanto, eles são usados ​​principalmente como parte de conversores analógico-digital. Outra desvantagem é a grande área do chip IC ocupada por tal circuito.

Soma DAC

O diagrama de um conversor de oito bits com soma de tensões, fabricado na forma de um CI, é mostrado na Fig. 8,12. O conversor é baseado em uma cadeia de 256 resistores de resistência iguais conectados em série. Saída C através das chaves S 0 …S 255 pode se conectar a qualquer ponto desta cadeia, dependendo do número de entrada. Código binário de entrada D convertido por um decodificador 8x256 em um código posicional unitário que controla diretamente as chaves. Se você aplicar tensão você AB entre pinos UMA e V, então a tensão entre os terminais C e B vai ser

A vantagem desse circuito é a não linearidade diferencial baixa e a monotonicidade garantida das características de conversão. Ele pode ser usado como um resistor ajustável digitalmente. Vários modelos desses DACs estão disponíveis. Por exemplo, o AD8403 contém quatro DACs de oito bits, conforme mostrado na Fig. 8.12, com resistência entre terminais UMA e V 10, 50 ou 100 kOhm dependendo da modificação. Quando um nível ativo é aplicado à entrada "Modo econômico", a chave é aberta S desligando e fechando a chave S 0 O IC tem uma entrada de reinicialização, com a qual o DAC pode ser definido para o meio da escala. Dallas Semiconductor produz vários modelos de DACs (por exemplo, um DS1867 duplo) com soma de tensão, em que o registro de entrada é uma memória de acesso aleatório não volátil, especialmente conveniente para a construção de circuitos com ajuste automático (calibração). A desvantagem do circuito é a necessidade de fabricar um grande número (2 N) de resistores combinados no chip. No entanto, DACs de 8, 10 e 12 bits deste tipo com amplificadores de buffer na saída, como AD5301, AD5311 e AD5321, estão disponíveis atualmente.