полностью цифровой усилитель

[lgedmitry]

Всем привет!
Несколько раз покупал на алишке платки разных усей Д-класса, и все как-то не очень были. то свистят, то бубнят, то просто не вдохновляют.
И вот решился-таки одолеть свой "эверест" и освоить easyEDA. Иначе с классом Д никак, мне думается.
И вот что вышло.

rcr_vZiIccA.jpg (340.33 КБ) 4282 просмотра

Полностью цифровой усилитель на копеечной STA326. С копеечной же CS8422 на входе. Умеет работать от оптического входа. Есть разъём внешнего i2s для подключения платы bluetooth.
Звук вполне себе нормальный. На борту 4 электролита по 4700мкФ. Дроссели 22мкГн на красных колечках (под 8 Ом). В общем, старался даташитов в выборе обвязки придерживаться. Где написано x7r - ставил x7r, где написано np0 - ставил np0. Питать можно хоть от ноутбучного БП. Можно и больше, но стаб 7805 будет греться не по-детски. Надо его либо выносить, либо последовательно с ним резистор мощный вешать. Управление с ардуины. Согласователи уровней 5Вольт-3.3Вольта на плате уже предусморены. Без ардуины никуда не поедет. Сейчас ПО на стадии отладки. Выглядит вот так пока.

kEN5fjOUZCc.jpg (457.4 КБ) 4282 просмотра

Потом буду делить на разные экраны, ибо всё-равно всё что хочется в один экран никак не лезет.
Немного накосячил с платой. Надо было делать питание очень толстой дорожкой. Я ограничился шириной 3мм. Пришлось дублировать проводками с обратной стороны платы. В остальном - всё как надо

HPvz7WNWgPU.jpg (267.91 КБ) 4282 просмотра

[Alex]

Крутая затея! Как вам звук? Успехов!

[lgedmitry]

Спасибо за пожелание. Успехи мне точно нужны. Всё время что-то придумываю, а успехи не так уж и часто наблюдаю.
Звук точно не такой, как у Худа 2003. Притом где-то больше Худ нравится, а где-то больше этот усь, который пока без названия.
В этот раз очень хотелось сделать не только хорошо, но и повторяемо. Может оно, конечно и не нужно никому - всем high-end подавай за 100500 денежных единиц. А тут чисто такая мейнстримовая штуковина вырисовывается. Почти как усь с али, но без явных косяков в разводке платы. (Кроме одного, см. выше, но он поправим, а можно и вообще платы перезаказать с полигоном +24В, вместо этой дорожки. Земля-то нормальная на плате: весь нижний слой с редкими дырками).
В общем-то из соображений повторяемости и элементную базу подбирал. Изначально хотел ставить на вход SRC4392 (ибо была одна штучка). Но потом глянул на цену и решил прикунуть что подешевле. AK4118 также отмёл, ибо там нет второй шины I2S - нЕкуда будет цеплять Блютус. Так и добрался до CS8422. Корпус не очень у неё, но с помощью ютюба припаял нормально). Думал сперва на выход TAS5753MD - даже купил её, но там нет никаких пресетов для DSP. Надо все коэффициенты контроллером считать, и туда уже посчитанные отправлять. Инструкция по расчёту коэффициентов нашлась, но не шибко понятная. И тут про STA вспомнил. Скачал даташит - ну почти всё понятно. (потом, правда, оказалось что не всё))). Ну да ладно, разобрался в конечном счёте).
ЗЫ. сейчас чешу репу на предмет, как лучше управлять усем. Пока начесал вот такую концепцию

морда уся.JPG (65.37 КБ) 4267 просмотров

как думаете, коллеги? Очень нужны советы. Ибо пока не определюсь - не смогу доделать программу для управления усилителем.

[Lektor]

Привет, Сергей! Рад тебя видеть в нашем коллективе. Я так понял, усилок без ЦАП работает?

[Alex]

В этот раз очень хотелось сделать не только хорошо, но и повторяемо. Может оно, конечно и не нужно никому - всем high-end подавай за 100500 денежных единиц.

В наше время, когда каждому доступны приборы для замеров и сами запчасти, платы и т.д. Цена аудио самоделок может быть в разы меньше фирменной продукции при таком же или лучшем качестве. Это не всем понятно, поэтому и делают ошибку, что только цена $105000 и не меньше, или звука не будет)

ЗЫ. сейчас чешу репу на предмет, как лучше управлять усем. Пока начесал вот такую концепциюморда уся.JPG
как думаете, коллеги? Очень нужны советы. Ибо пока не определюсь - не смогу доделать программу для управления усилителем.

Все отлично, но я бы кнопку включения сделал отдельно, можно случайно выключить, если нажать выбор))

[lgedmitry]

привет, Миш!
Да, ЦАП не нужен тут в принципе. ООС, кажется, тут тоже никакой нет. Напряжением питания регулируется громкость)))
Это и хорошо и не очень. Нету всяких ООСных искажений, зато питание надо как можно лучше вылизывать. Сейчас от лабораторника аналогового питаю.
Подпаял снизу платы полимер sanyo 47uF 25V (Здоровый такой для своей ёмкости и напряжения - думаю высокотоковый должен быть) - звук стал сочнее намного. Надо как-то их с Худушкой 2003 сравнить...

[lgedmitry]

6sVJwyln1EE.jpg (145.71 КБ) 4249 просмотров

вот такой кондёрчик. Когда-то давно купил их на ебее. Иногда выручают. Жаль что только до 25 Вольт

[IT-Prof]

Это очень хорошая задумка, поскольку почти все используют цифрвой формат и не будет лишних преобразований.

[lgedmitry]

Алекс, спасибо за совет! Подожду до конца дня - если других идей не будет - так запрограммирую

[Lektor]

Это очень хорошая задумка, поскольку почти все используют цифрвой формат и не будет лишних преобразований.

Может быть, а может нет. Из опыта, как правило, идеальных решений нет. Всегда есть свои плюсы и минусы. Но это более философское предположение. Надо пробовать.

[lgedmitry]

https://www.youtube.com/watch?v=FBw_6iEnglE
отснял кое-как на телефон. За стенкой жена почивает, поэтому тихо включал.
Вначале Full Digital справа, потом JLH-2003 слева. В реале конечно и то и другое краше. На телефон, да ещё и на малой громкости вообще не айс звуки снимать.
Цифровой работал в режиме тернарной модуляции - так ближе к Худу. При бинарной контроль акустики ощутимо выше

[lgedmitry]

озадачился всерьёз конденсаторами в питании.
Даташит на sta323 рекомендует:
- 1 электролит 1000мкФ 50В,
- 2 электролита 1мкФ 50В,
- 2 по 0.1мкФ x7r.
Даташит на sta326 типы конденсаторов не указывает, можно гадать только.
Рекомендует:
- 1 электролит 2200мкФ 50В,
- 2 неэлектролита 1мкФ 50В (наверное не плёнка, а x7r. Плёнка обычно на 63В),
- 2 по 0.22мкФ (опять-таки на 50В - похоже тоже x7r),
- и ещё один 0.1мкФ(напряжение не указано - так что вообще не понятно, какой они в виду имели).
У меня изначально стояли:
- 4 по 4700мкФ, причём 2 - LowESR, а два - вообще непойми-какие.
- 2 по 1мкФ 63В китайская плёнка
- 2 по 0.22мкФ x7r.
Помучился малость, поопытничал, заменил 4 по 4700мкФ на 3 по 470мкФ LowESR и 1 на 2200мкФ. Плёнку и x7r оставил как было.
Стало лучше.
Может у кого есть соображения: как вернее выбирать кондёры в питание? (можно не вообще, а мой случай в частности рассмотреть)))

ЗЫ. STA323 от STA326 отличается, кажись, только формовкой выводов. (ну и тем, что первая актуальна, а вторая - obsolete, хотя они ровесницы ). Поэтому я в оба даташита подглядываю

[lgedmitry]

ещё раз всё отслушал: нет, 2200мкФ туда не надо. 4 по 470 нормуль. Правда питание пока только 12В от светодиодно-ленточного БП. От аналогового лабораторника давал 24...27 Вольта. Что-то не вставило. Может оттого что провод к БП длинный. Надо сказать что при 25 Вольтах питания всё начинает ощутимо так греться

[lgedmitry]

заменил плёнку в питании на электролиты, как в даташите нарисовано. 1мкФ не было, припаял на 2.2мкФ. Стало душевнее, чем с плёнкой, мясистее чтоли.

[Lektor]

Да, пленка не всегда хороша и в качестве шунтов тоже. Это уже игра специями.

[lgedmitry]

а как вам такие показатели работы полностью цифрового усилителя. Я, честно говоря, надеялся что-то более лучшее увидеть)))

50.png (165.72 КБ) 3049 просмотров

100.png (164.83 КБ) 3049 просмотров

1000.png (160.62 КБ) 3049 просмотров

[lgedmitry]

10000.png (162.6 КБ) 3049 просмотров

15000.png (162.06 КБ) 3049 просмотров

[Alex]

где-то фонит сильно

[lgedmitry]

без сигнала вроде не фонит

[lgedmitry]

я сделал малость не то. ПОдал +3.3В на цифровое питание STA326 через LC фильтр.
Сейчас попробовал замкнуть дроссель-бусинку. Картинки отснимаю вновь - почувствуйте разницу!

502.png (149.28 КБ) 2977 просмотров

1002.png (150.35 КБ) 2977 просмотров

1002.png (150.35 КБ) 2977 просмотров

[lgedmitry]

100002.png (148.04 КБ) 3151 просмотр

и самый неколючий звук из всех мною мучимых tc2001, tpa3116, ta2024, sta326.
в общем, вполне аккуратно и даже лампово.
Мишин опыт подтверждается. Д-класс от ST - замена лампам.

[Lektor]

Мишин опыт подтверждается. Д-класс от ST - замена лампам.

Упс!!!

[Serg_dy]

я сделал малость не то. ПОдал +3.3В на цифровое питание STA326 через LC фильтр.
Сейчас попробовал замкнуть дроссель-бусинку. Картинки отснимаю вновь - почувствуйте разницу!
502.png1002.png1002.png

Как вы получаете 3,3в для цифровой части, какая схема?

[lgedmitry]

схема вот. И L6 в ней, как оказалось, лишняя, мягко говоря. 5 Вольт идёт с 7805. потом переделаю на импульсный стаб. Пока предполагаю поставить туда MP1584. Она будет 5В давать, а уж с неё 1117-33 будет 3.3В делать

[lgedmitry]

интересный опыт получается.
Звук Д-шника сильно облагораживает наличие небольшого МБМ в питании. Как у него это получается - я не знаю. Он же вроде б на ВЧ никакой-никакущий. Но почему-то получается. Убирает начисто песочек из звука.

[Serg_dy]

Интересно было бы посмотреть пульсации после дросселя по вашей схеме питания 3,3 В, но предположительно причина в недостаточной выходной емкости С29 (0,1 мкф). Производитель в даташите LT1117 заявляет, что выходной конденсатор имеет решающее значение для поддержания стабильности работы микросхемы и выходная емкость должна быть не менее 10 мкф (тантал) и чем больше емкость тем лучше картина. Когда вы дроссель замыкаете вы тем самым соединяете ваш С9 (47 мкф) с выходом стабилизатора и улучшаете стабильность его работы. Попробуйте не замыкая дроссель повесить параллельно С29 какой-то подходящий электролит и отпишитесь.
Кстати, вот STM дает пример референсного дизайна платы и схемы для младшего брата - STA333 (но почему-то не видел аналогичного для STA236) - https://www.st.com/resource/en/applicat ... ronics.pdf
Посмотрите, возможно какие-то приемы вам пригодятся, по аналогии. И еще, вы наверно обратили внимание, что мощные выходные дроссели должны быть разные в зависимости от сопротивления нагрузки.

[lgedmitry]

Наверное теперь только через 2 дня смогу опыты с дросселем поставить. Отпишусь обязательно. Про разные номиналы на разные нагрузки читал. И каждый раз удивлялся, отчего это у ST только такая рекомендация есть. TI с любой нагрузкой на 10мкГн работает работают, и замеры делают. У Tripath тоже ничего такого не замечал.
За документик - спасибо! Поизучаю. Плату-то однозначно переделывать буду. Хотя б из-за того, что стаб 5Вольт на ней греется непотребно. Сейчас просто от 13 Вольт все опыты ставлю. Иначе - жара

[Serg_dy]

Про разные номиналы на разные нагрузки читал. И каждый раз удивлялся, отчего это у ST только такая рекомендация есть. TI с любой нагрузкой на 10мкГн работает работают, и замеры делают. У Tripath тоже ничего такого не замечал.

Возможно у ST отличия во внутренней схемотехнике получения выходного сигнала (вид модуляции, частота, и т.д., точно не знаю), поэтому у них видимо критично значение индуктивности.
Что касается вообще концепции полностью цифрового усилителя мощности то в связи с подавляющим сейчас (да и в будущем) способом хранения музыки в цифре имхо это самый правильный путь реализации усилителей - кратчайшее преобразование цифры в звук минуя лишнее звено - ЦАП. Не вижу смысла в двойном преобразовании, явно не добавляющем качества звуку - сначала из цифрового потока ЦАПом восстанавливать аналоговый сигнал а потом загонять его в модулятор чтобы опять же на выходе получить усиленный аналоговый сигнал идущий на акустику.
Я сам примерно размышлял как и вы, глядя как множество людей из разных стран пытается дорабатывать китайские кривые усилители-"конструкторы" имплантацией "правильных" операционников, навешиванием/перепайкой гирлянд конденсаторов, доработкой блоков питания, и т.д. Я также планировал аналогичную работу как и вы - взять и сделать самому такой усилитель просто придерживаясь всех требований и рекомендаций по выбору деталей/разводке платы/качественному питанию, которые дает производитель микросхем. Но раз вы уже опередили меня то дерзайте, а я вам как смогу помогу.

[Lektor]

Да, оно то так. Но иногда хочется послушать лампу! Тут ЦАП нужен.
Я на самостоятельный проект по цифровому усилителю даже замахиваться не буду. Очень много там всяких особенностей, для меня это отдельная вселенная, мне неведомая. Если вы что-то сообразите, то я с удовольствием попаразитирую))) Тем более вы, как и я, с Украины.
Рад вашему интересу. Жду новостей.

[lgedmitry]

В общем, буду потихоньку плату переосмысливать.
В планах:
Переход на "взрослые" дроссели на сердечниках rm8 pc44.
Перенос sta326 на обратную сторону платы. Так можно ближе к ней электролиты пододвинуть. Иначе не очень выходит.
Сделаю, пожалуй, местечко под небольшой бм-2. В пределах 10нФ оно звук гармонизирует. Если больше -то уже портит. Хотя не знаю. Может для rm8 это и не нужно.
Думаю два источника 5 Вольт поставить: один для оптического входа, на 7805. Второй на mp1584. От него можно будет запитать две 1117-33 (питание sta326 и cs8422) и ардуину. Сама ардуина на плату наверное не поместится.
ПО у меня в принципе готово. Можно из него выкинуть управление DSP. Он по звуку не ахти какой качественный.
Тогда можно будет на другой, более приятный экран перейти. У этого 128*128 tft уж больно углы обзора дурацкие.
Оставить можно громкость, баланс и всё. Тогда можно и вообще без экрана. Два энкодера. Нажатие на громкость даёт mute. Нажатие на баланс ставит его на середину. Плюс кнопка питания. Можно ещё где-то два тумблера предусмотреть: реверс стереоканалов и способ модуляции: бинарная/тернарная.
Раз уж у нас теперь тут коллектив собирается - прошу поделиться соображениями