384 kHz NOS AD1862 asynchronous USB dac

[DIY_dude]

I dag markeres starten på et prosjekt jeg har gått svanger med i noen år nå, hvor målet er å lage den heftigste dacen som kan tenkes. Jeg har valgt å innvie prosjektet med å bestille deler fra ebay i dag og samtidig lufte interessen her på forumet.

Stjernespilleren her blir den utgåtte modellen fra Analog Devices ved navn AD1862 - en 20-bit mono R-2R dac med strøm ut. Disse chipene har vært umulige å oppdrive i en lang periode, men finnes nå i store kvanta på ebay. Vi snakker om den høyest spesifiserte av de gamle R-2R dacene, som ble brukt av blant annet TEAC, Audio Alchemy og Denon i toppmodellene deres. Noen høydepunkter ifra databladet er:

1. 120 dB signal-to-noise ratio. (typical)
2. 102 dB D-Range performance. (minimum)
3. ±1 dB gain linearity @ –90 dB amplitude.
4. 20-bit resolution provides 120 dB of dynamic range.
5. 16 × FS operation.
6. 0.0016% THD+N @ 0 dB signal amplitude. (typical)
7. Space saving 16-pin DIP package.
8. ±1 mA output current.


Designforutsetninger:
1. USB-tilkobling via asynkron USB-receiver (I2SOverUSB eller lignende)
2. Konvertering av I2S-signalet til "PCM" må støttes av USB-receiveren (eventuelt av en egen FIFO-basert converter).
3. NOS operasjon (Non Oversampling, ikke New Old Stock). Upsampling gjøres i software. Kan støtte inntil 384 kHz avhengig av USB-receiveren.
4. Diskret I/V- og buffertrinn med færrest mulig komponenter. Ingen operasjonsforsterkere i analogdelen.


Inspirasjonen kommer fra blant annet diyhifi.org og diyaudio.com, samt senere tids utvikling av USB->i2s receivere. Tidligere måtte man bruke haugevis av shiftregistere og flip-flops for å gjøre I2S-signalet kompatibelt med denne typen dac, men nå finnes løsninger som kan sende ut dette signalet direkte.

Et lite bilde til inspirasjon:

Så er det noen interesse for noe slikt her på forumet?

Jeg kjører hardt ut og lager en 8-kanals dac. Hvis man vil lage en stereo-dac er dette betydelig enklere. Hadde vært spennende om noen andre også hang seg på prosjektet.

Kretsskjema kommer i nær framtid.

 

[DIY_dude]

Mens jeg venter på deler fra ebay benytter jeg sjansen til å utdype valget av konsept og hvorfor dette er revolusjonerende.

Kort sagt er kombinasjonen av en R-2R dac, NOS-operasjon, og høy samplingfrekvens den eneste løsningen som gir perfekt impulsrespons uten pre- eller post-ringing, flat frekvensrespons og fravær av høyfrekvent støy i en og samme pakke.

For et 44.1 kHz signal benyttes tradisjonelt oversampling for å flytte støyen oppover i frekvens, slik at den etterfølgende analoge filtreringen blir så enkel som mulig. Dette har en negativ innvirkning på impulsresponsen, og er noe vi vil prøve å unngå. Vi vil altså unngå digitale filtere i sin helhet. Dersom man kjører uten oversampling ved 44.1 kHz vil frekvensresponsen begynne å rulle av allerede ved 10 kHz. Det går selvfølgelig an å lage en analog krets som kompenserer for dette, men målet er å gjøre analogdelen enklest mulig.

En nyere delta-sigma chip produserer mengder av høyfrekvent støy som må filtreres bort (med unntak av AK4396 som er overraskende støysvak). Derfor utelukkes disse typene.

Løsningen valgt for dette prosjektet vil med en samplingfrekvens på 192 kHz eller høyere løse alle problemer med høyfrekvent støy, avrulling i frekvensresponsen og pre- og post ringing. Målet er å lage en dac uten hverken digitale eller analoge filtere. Inntoget av FPGA-baserte USB-receivere har lagt til rette for å løse dette på en veldig elegant måte.

Takk for meg, ha det bra.

Mer lesestoff her: Hi-res audio, asynchronous USB, oversampling, upsampling and stuff - Audial

 

[LMC]

interessant
men det finnes andre NOS hi rez dac´r rundt omkring
mvh
Leif

 

[DIY_dude]

Ja, det er sant, og mer vanlig vil det nok bli. Man kan finne både PCM1704, AD1955, TDA1541 og AK4396 kit som aksepterer høyoppløselig kildemateriale.

Men enn så lenge ingen AD1862 - den siste ekte R-2R dacen.

 

[LMC]

dddac 1794

 

[Cobra2]

Jeg har også noen AD1862 "D"-liggende... og har en plan...engang...å montere dem sammen med dette: http://www.junilabs.com/en/kits/ddpro.html

 

[bambadoo]

Vil følge denne tråden. Etter en diy "dvale" kikker jeg nå på et nytt digital prosjekt.
Selv mener jeg at jeg har noen ad1865 liggende og kunne tenke meg å bruke de. Men jeg har da vitterlig en ad1865 basert dac spillende allerede.

 

[bambadoo]

Bare minner om tråden du opprettet for 3 år siden

http://www.hifisentralen.no/forumet.../51511-ad1862-basert-diy-dac-fra-scratch.html

 

[VB]

Bra tråd dette her ja. Skal bli interessant å følge. Helt opp i min gate for tida.

 

[DIY_dude]

Godt å se at flere melder seg på!

Merk at AD1865 og 1862 ikke er helt det samme. De har litt ulike spesifikasjoner og egenskaper, men kan i prinsippet implementeres på samme måte. AD1865 er chipen som Audio Note bruker, og det finnes flere dac-kit på ebay som benytter denne chipen og som faktisk låter veldig bra, spesielt når man tenker på prisen. Planen er nå å ta den enda et hakk lenger. Ta den helt ut, rett og slett.

Jeg har ikke glemt den gamle tråden min. Det er som sagt noe jeg har gått og tenkt på lenge, men den gangen fantes det ingen USB-receivere som kunne levere et kompatibelt signal, og derfor ble det uhensiktsmessig komplekst å få til. Masse chips. Nå er det mye lettere, en enkel FIFO kan gjøre samme jobben mye bedre.

 

[bambadoo]

Er de "ekte" de 1862 chipene på ebay? Kjent sak at de aller fleste ad1865 der er fake.

 

[DIY_dude]

Er de "ekte" de 1862 chipene på ebay? Kjent sak at de aller fleste ad1865 der er fake.

Nei, det gjenstår jo å se. Merker vel fort om det er fake. I følge gjengen på diyhifi.org så selger bbshonic ekte chiper. Jeg har kjøpt noen som er litt billigere fra en fyr ved navn hifi-szjxic, og håper at de fungerer. Men det er jo alltids en sjanse å ta. Fikk noen fake TDA1541 en gang i tiden.

 

[DIY_dude]

Her er den spede begynnelse. Kanskje ikke så veldig spennende. Dette skjemaet viser bare én kanal av selve dac-kretsen med avkobling og trimming.

Induktansene på PSU-railene er for å redusere ripple ved bruk av flere dacer, jeg må jo produsere denne kretsen i åtte eksemplarer og har ingen planer om å ha separat regulator for hver enkelt rail. Da kunne jeg jo slått meg selv personlig konkurs bare på regulatorkjøp. Dersom man skal lage en stereo-dac så ville det absolutt vær interessant å kjøre en regulator per rail for maks ytelse.

Trimmepoten er for å kunne finjustere forvrengning ved -60dB.

Ellers ikke så mye å si om akkurat denne. Innspill tas imot med takk!

Neste er å fortsette med I/V-trinnet. Her kommer jeg til å ta utgangspunkt i Nelson Pass sin Zen I/V, men heller bruke en variasjon laget av EUVL på diyaudio.com.

 

[OAlex]

Det er ganske store induktanser du har valgt. Har forøvrig hørt at slike induktanser kan plukke opp støy, men jeg vet ikke som er kriteriet for at det skal skje.

 

[DIY_dude]

Det er ganske store induktanser du har valgt. Har forøvrig hørt at slike induktanser kan plukke opp støy, men jeg vet ikke som er kriteriet for at det skal skje.

Ja, det har du helt rett i. Takk for tips!

 

[DIY_dude]

Ny versjon. Denne gangen med analogtrinnet i samme skjema. Enkel krets. Utgangsimpedans 2.7kOhm. Ingen offset. Kan godt være denne kan kjøres rett i en forsterker med høy inngangsimpedans, men jeg har tenkt å legge inn et buffertrinn i tillegg til dette. Fortsettelse følger.

Serieinduktansene er redusert for å passe med avkoblingskondensatorene.

 

[TBM]

Spennende prosjekt!

Hva med å kjøre med trafoer på utg ala LL1684?
http://www.lundahl.se/pdf/1684.pdf

Blir enda enklere krets da og så får du naturlig avrulling på kjøpet over 100kHz...

Mvh
Tom

 

[DIY_dude]

Spennende prosjekt!

Hva med å kjøre med trafoer på utg ala LL1684?
http://www.lundahl.se/pdf/1684.pdf

Blir enda enklere krets da og så får du naturlig avrulling på kjøpet over 100kHz...

Mvh
Tom

Takk skal du ha!

Utgangstrafo har vært oppe til vurdering, men er redd det skal strupe lyden og begrense dynamikken. Jeg prøver å unngå lavpassfiltrering så langt det er mulig. I tillegg tror jeg en trafo vil påføre dacen litt for stor last.

Når det er sagt så har jeg veldig begrenset erfaring med trafoer. Jeg burde sikkert gjøre en test med det.

 

[bambadoo]

Mener jeff rowland nylig har lansert en ny dac basert på ad1862 som har fått veldig mye skryt

 

[DIY_dude]

Mener jeff rowland nylig har lansert en ny dac basert på ad1862 som har fått veldig mye skryt

Det var jeg ikke klar over. Sikker på at det ikke er AD1853? Det står 24-bit på hjemmesiden deres, og det vil ikke være tilfelle med AD1862 med mindre man lager en 4-bits dac for å håndtere de siste bitene.

 

[bambadoo]

Godt mulig det er rimelig stor feilinfo her
Jeff Rowland's Aeris DAC Impresses | Stereophile.com

 

[DIY_dude]

Jah, er noe rart der. "24-bit AD1862" er ikke riktig.

 

[bambadoo]

Er nok ad1853 og en "typo" fra Stereophile der ja

 

[DIY_dude]

Siste revisjon av dacen. Denne gangen uten lavpassfilter og med et ekstra buffertrinn etter I/V-motstanden. Bufferen er en variant av John Linsley-Hood sin gamle gode. Finnes i utallige versjoner, og ble blant annet brukt av Krell. Tilbakemeldinger tas imot med takk!

 

[OAlex]

Hvilket PCB-laminat skal du bruke? Hva med RO4000-serien fra Rogers?
http://www.rogerscorp.com/documents/726/acm/RO4000-Laminates---Data-sheet.pdf

 

[LMC]

vurdert Legato?
mvh
Leif

 

[DIY_dude]

Har ikke tenkt på noe PCB ennå. Tar gjerne imot tips her. Er faktisk ikke sikker på hvordan jeg skal gjøre det. Er 10 år siden sist jeg etset er printkort selv. Først skal jeg lage kretsen på et prototypekort og sjekke at den faktisk funker. Så kan vi ta det derfra. Fikk tak i noen prototypekort med jordplan.

Jeg har kikket på Legato, men siden den er balansert ville man måtte modifisere den ganske mye for å få det til å funke. Mye komponenter som er overflødige akkurat i denne applikasjonen.

Er det noen her som har peiling på PCB-design og produksjon som vil bidra?

 

[DIY_dude]

Det jobbes fortsatt her. Prøver meg litt fram med PCB-layout, mens delene så smått begynner å dukke opp i postkassa.

Jeg er relativt fersk på å route printkort, så her er det bare å komme med innspill. Topplaget er jordplan. De mørkeste strekene er banene på undersiden av printet. Padsene som er gullfarget er gjennomgående.

 

[DIY_dude]

Å herregud, jeg ser at dette ble gjort seint på kvelden i alle fall. En hel haug med feil som har sneket seg inn. Må nok begynne fra begynnelsen igjen tror jeg. God jeg ikke har hastverk med dette prosjektet.

 

[Naturlyd]

Morsom tråd! Skal du designe din egen FIFO? Har vært nysgjerrig på NOS løsning med filtrering i PC siden jeg leste denne tråden: Drive NOS AD1865/62,PCM1704/02/63,TDA1541 from FIFO: Universal I2S-PCM driver board - diyAudio

Har selv behov for en 8-kanals DAC og skal følge med på hva du finner på.

 

[DIY_dude]

Velkommen, og takk for det!

Jeg skal ikke lage noe FIFO-krets selv. Det har jeg ikke kunnskap eller utstyr til å gjøre. En av designforutsetningene for dette prosjektet er at man må ha en USB-receiver som kan levere riktig signal ut til dacen. Pr. i dag er det kun I2SOverUSB som kan kobles direkte til AD1862, og vil kunne levere 384 kHz. Siden XMOS standarddriveren kun støtter 2 kanaler, vil aldri I2SOverUSB kunne brukes i en multikanals dac. Alternativet er da en multikanals USB-receiver som kobles til dacen via et datterkort, sånn som du linker til. Jeg har faktisk kjøpt fire stykk av den I2S-PCM Converteren i linken, og vil bruke exaU2I som USB-receiver. Et annet alternativ vil være miniDSP USBStreamer. I de multikanalsløsningene som er tilgjengelige i dag vil samplingfrekvensen være begrenset til 192 kHz. Selv er jeg fast bestemt på å lage en 8-kanals dac, men jeg kommer til å utforme det som et stereo dac-kort, sånn at det er mer anvendelig for folk flest. Så står man eventuelt fritt til å utvide med flere dac-kort hvis man vil.

For min egen del så blir det helt urealistisk å ha separate regulatorer for hver enkelt dac, men dersom man kun skal kjøre stereo så er dette innenfor rimelighetens grenser. Derfor designer jeg printkortet med plass til dette. Så alt er egentlig optimalisert for en 2-kanals dac.

 

[Naturlyd]

Spennende, fint med mulighet for separate regulatorer, synes jeg så ordene "all out" et sted i tråden..

 

[HeadMan]

Titten Tei : Du må gjerne forklare hvordan du har tenkt at den I/V omvandleren skal fungere, jeg leser den som tull.

 

[DIY_dude]

Dokumentasjon på IV-trinnet her:
http://linearsystems.mviso.com/userfiles/file/didden-la -vol2euvl.pdf

 

[HeadMan]

Det ber ennå ett godt stykke til du har en kopling som likner.
Jeg lurer på om du kanskje har litt problemer med å lese skjemaer.

 

[DIY_dude]

Takk for konstruktive innspill.

Se side fire i dokumentet.

 

[HeadMan]

Takk for konstruktive innspill.

Se side fire i dokumentet.

Værsågodjeggirfaenikkeopppånoenmåtejegheller!Side fire: flytende forsyning som IKKE er referert til jord.
Hva gjør du med C12,C13,C14.c15,c16,c17,c20,c21 ? Når du har dimmensjonert disse til å være første ordens lavpasfiltrering og du bruker disse verdier??? skal det være til peak bass indikator?
Videre ser det ut som du har forsyninger som her er referert til jord og Ikke en flytende 30V forsyning.
En flytende forsyning skal altså ikke avkoples på denne måte, tittentei.

Du må gjerne forklare konstruksjonen din eller lese litt til, korigere litt og ikke bare kopiere det som ser kuult ut.....

 

[DIY_dude]

C16-21 utgår. C12-15 er koblingskondensatorer for utgangssignalet. Verdiene er ikke så kritiske, annet enn at de må være store nok for å unngå avrulling i bassen. R4-5 er for å sentrere forsyninga symmetrisk om signaljord.

 

[HeadMan]

C16-21 utgår. C12-15 er koblingskondensatorer for utgangssignalet. Verdiene er ikke så kritiske, annet enn at de må være store nok for å unngå avrulling i bassen. R4-5 er for å sentrere forsyninga symmetrisk om signaljord.

Siste revisjon av dacen. Denne gangen uten lavpassfilter og med et ekstra buffertrinn etter I/V-motstanden. Bufferen er en variant av John Linsley-Hood sin gamle gode. Finnes i utallige versjoner, og ble blant annet brukt av Krell. Tilbakemeldinger tas imot med takk!

Vis vedlegget 243311

Siste revisjon ? Og C12 og C15 er koplingskondensatorer for utgangssignalet ???
Jaja stakkar hvilken skisse / skjema er det du refererer til i dag da?

 

[DIY_dude]