nämlich üblicherweise ein S/PDIF-
Signal, bei dem die ”rohen” Audio-
daten (mit denen OSCAR intern
arbeitet) nicht nur in kodierter Form
vorliegen, sondern das auch zusätz-
liche Informationsbits enthält, eine
andere Amplitude besitzt und dar-
über hinaus noch biphasen-modu-
liert ist.
Der CS8402A von Crystal (im Besitz
von Cirrus Logic) ist ein integrierter
Schaltkreis, der genau für diese Auf-
gaben entwickelt wurde. Es handelt
sich um einen digital audio trans-
mitter, der ohne nennenswerte peri-
phere Beschaltung rohe in S/PDIF-
Audiodaten verwandelt. Die Schal-
tung wurde hauptsächlich als Zusatz
für den OSCAR entworfen, sie eignet
sich aber für eine Legion von
Anwendungen, da alle Hardware-
Modi des CS8402A mit je zwei DIP-
Schaltern und Jumpern anwählbar
sind. Damit ist die Schaltung auf die
diversen Formate vorbereitet.
Der CS8402 wurde schon in einigen
Elektor-Projekten eingesetzt, zum
Beispiel dem Sample-rate-Konverter
(Oktober ´96), dem 20-bit-A/D-Wand-
ler (Dezember ´96) sowie dem
S/PDIF-Testgenerator (7-8/´99), so
dass wir uns in der Beschreibung auf
die wichtigsten Aspekte dieses ICs
beschränken können. Zur Erinne-
rung ist in Bild 1 noch einmal die
Innenschaltung des CS8402A darge-
stellt. Weitere Informationen über
die Arbeitsweise dieses ICs sind auf

AUDIO

20

Elektor

10/2000

S/PDIF-Konverter

Für OSCAR und andere digitale Audio-Geräte

Der MP3-Player OSCAR besitzt keinen S/PDIF-Ausgang für andere digitale
Audiogeräte. Dies ändert sich mit dieser Schaltung, die ”rohe” I2S-Daten
in ein normgerechtes S/PDIF-Signal (optisch und koaxial) verwandelt.

Der MP3-Player OSCAR verfügt über analoge
Audio-Ausgänge, an denen man einen HiFi-
Vorverstärker oder den Line-Eingang einer
Soundkarte anschließen kann. Was fehlt, ist
ein digitaler Ausgang, um beispielsweise

Tracks mit einem DAT- oder MD-
Player aufzuzeichnen, ohne dabei
den verlustreichen ”analogen”
Umweg einschlagen zu müssen.
Digitale Audiogeräte benötigen

Möglichkeit, das Signal SCK zu invertieren.
Mit Jumper JP2 lässt sich die Polarität von
SCK wählen. Um sicher zu gehen, dass das
Verhältnis von Daten und Takt nicht gestört
wird, durchlaufen auch die Daten ein Flipflop
(IC3a), das genau wie das SCK-Flipflop durch
den halbierten Master-Takt (vom Ausgang
IC2b/Pin 9) getaktet wird.
Der Einsatz von HCT-Logik kommt nicht von

der Internet-Site von Cirrus Logic
unter

http://207.87.22.21/pubs/8401.pdf

zu finden.

Konverter

In Bild 2 ist die komplette Konver-
terschaltung zu sehen. An den
CS8402A sind auf der Ausgangsseite
ein optischer TOSLINK-Verbinder
und zwei parallel geschaltete
koaxiale Ausgänge angebracht. Ein-
zige aktive Elemente sind (neben
dem TOSLINK) zwei duale D-Flip-
flops im HCT-Gewand (IC2 und IC3).
Der Master-Takt MCK gelangt über
Pin 3 von Steckverbinder K1 oder
den gleichnamigen Lötnagel zur
Schaltung und trifft dort (über Jum-
per JP1) auf den MCK-Eingang von
IC1. Gleichzeitig sind an MCK die
beiden Flipflops IC2b und IC2a als
Zweiteiler geschaltet. Dadurch kann
die Schaltung auch mit Master-Tak-
ten von 256

⋅fs und 512⋅fs arbeiten,

obwohl der CS8402A im normalen
Modus (kein Transparent-Betrieb)
einen Master-Takt von 128

⋅fs

benötigt. JP1 legt fest, ob der unge-
teilte oder der durch zwei oder vier
geteilte Takt zum Konverter-IC
gelangt.
Da die Daten abhängig vom einge-
stellten Modus zur positiven oder
negativen Flanke des seriellen Tak-
tes SCK übernommen werden, bietet
ein weiteres D-Flipflop (IC3b) die

AUDIO

21

10/2000

Elektor

Bild 1. Blockschaltung des Innenlebens des CS8402A.

Bild 2. Der S/PDIF-Konverter mit zahlreichen Einstellmöglichkeiten.

Registers

Serial

Port

Logic

Audio

Aux

C Bits

CRC

U Bits

Validity

Preamble

Parity

Biphase

Mark

Encoder

Timing

Line

Driver

Mux

2

(H)PRO

3

24

4

1

13

14

12

FC0 FC1

C2

C3

C8

C9

C15

(L)PRO

C1 TRNPT C6

C7 EM1 EM0

C9

8

6

7

10

11

9

SDATA

SCK

FSYNC

C

U

V

23

22

21

M2

M1

M0

20

TXP

TXN

17

RST

16

15

5

CBL MCK

*

*

*

professional mode only

000131-12

8x 10k

1

2

3

4

5

6

7

8

9

R1

R9

4x 10k

1

2

3

4

5

TRNPT/FC1

CS8402A

CBL/SBC

C1/FC0

EM1/C8

EM0/C9

C9/C15

SDATA

FSYNC

C7/C3

C6/C2

C/SBF

IC1

TXP

TXN

MCK

PRO

RST

SCK

18

19

20

17

24

13

14

12

16

10

11

15

M 0

21

M 1

22

M 2

23

8

7

5

2

3

1

4

6

V

9

U

S1

5

7

8

6

12

11

9

10

4

3

2

1

13

16

15

14

S2

8

7

6

5

1

4

3

2

C5

47µ

25V

C6

100n

L1

47µH

C1

22µ
40V

R2

10k

R3

270

Ω

R5

270

Ω

R4

75Ω

R6

75Ω

K2

K3

C2

47n

C3

47n

TOTX173

IC4

1

2

4

3

C4

100n

R7

8k2

R8

4Ω7

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

K1

JP1

1

2

3

4

5

6

IC2

14

7

IC3

14

7

C7

100n

C8

100n

JP2

IC3a

3

C

4

S

2

D

1

R

5

6

IC3b

11

C

10

S

12

D

13

R

9

8

IC2a

3

C

4

S

2

D

1

R

5

6

IC2b

11

C

10

S

12

D

3

R

9

8

TR1

20 : 2 : 2

1

2

3

6

4

5

IC2, IC3 = 74HCT74

SCK

SCK

SCK

SDATA

MCK

MCK

÷ 1

÷ 2

÷ 4

5V

5V

FSYNC

5V

5V

5V

000131 - 11

OPTO

COAX

COAX

Stückliste

Widerstände:

R1 = 8 x 10 k Widerstandsarray
R2 = 10 k
R3,R5 = 270

Ω

R4,R6 = 75

Ω

R7 = 8k2
R8 = 4

Ω7

R9 = 4 x 10 k Widerstandsarray

Kondensatoren:

C1 = 22

µ/40 V stehend

C2,C3 = 47 n
C4,C6...C8 = 100 n keramisch
C5 = 47

µ/25 V stehend

Spulen:

L1 = 47

µ

Halbleiter:

IC1 = CS8402A-CP (Crystal)
IC2,IC3 = 74HCT74
IC4 = TOTX173 (Toshiba)

Außerdem:

JP1 = 1 x 3-poliger Pfostenverbinder und

Jumper

JP2 = 2 x 3-poliger Pfostenverbinder und

Jumper

K1 = 10-poliger Pfostenverbinder
K2,K3 = Cinch-Buchse für Platinenmontage

(z.B. T-709G von Monacor)

S1 = 8-poliger DIP-Schalter
S2 = 4-poliger DIP-Schalter
TR1 = Ringkern Philips TN13/7,5/5-3E25,

prim. 20 Wdg, sek. 2 x 2 Wdg, CuL-Draht
0,5 mm

Platine EPS000131-1 (siehe Serviceseiten in

der Heftmitte)

ungefähr: CMOS-Logik besitzt näm-
lich einen Umschaltpunkt der Ein-
gangsspannung zwischen Low und
High von genau der halben Betriebs-
spannung, so dass HCT auch mit 3-
V-Logik, wie sie zum Beispiel
OSCAR verwendet, gut zurecht
kommt. Der CS8402A interpretiert
Signale größer 2 V als High, so dass
auch hier eine Pegelwandlung über-
flüssig ist. Das L/R-Taktsignal FSYNC
(frame sync) führt ohne Anpassung
von K1/Pin 4 (oder dem Lötnagel)
direkt zum entsprechenden Konver-
ter-Eingang (Pin 7).
SDATA, SCK und FSYNC bilden
gemeinsam den audio serial port.
Das Format des Ports wird durch die
Selektionspins M0, M1 und M2
bestimmt. Es lassen sich insgesamt
sieben Formate wählen, und wenn
man Jumper JP2 einbezieht, noch
ein paar mehr (siehe Kasten). Der
vierte Schalter ist funktionslos, 4-
fach-DIP-Schalter sind aber leichter
erhältlich als 3er-Ausführungen.
An acht Anschlüssen respektive am
8-fach-DIP-Schalter S1 wird die
Betriebsweise des CS8402A einge-
stellt. Jeder Anschluss ist doppelt
belegt, abhängig davon, ob das IC
im Professional- oder im Consumer-
Modus arbeitet. Dies wiederum legt
der Pegel an PRO (Pin 2, S1-8) fest.
Die in Tabelle 1 genannten Default-
Einstellungen für den Anschluss an
OSCAR gelten für den Consumer-
Modus.
Das S/PDIF-Ausgangssignal
erscheint am Anschluss TXP des
CS8402A. Es wird verwendet, um
das TOSLINK-Modul IC4 anzusteu-
ern. Dabei handelt es sich um die

Standard-Applikation mit C4 zur Ent-
kopplung der Versorgung und R7 zur
internen Einstellung des ICs. Der
Rest der Schaltung betrifft die
Ansteuerung der koaxialen Aus-
gänge. Möchte man darauf verzich-
ten und sich auf den optischen Ver-
binder beschränken, darf man nun
zum nächsten Kapitel springen.
Der CS8402A verfügt außer über sei-
nen ”normalen” TXP- noch einen
weiteren, inversen Signalausgang
TXN. Damit ist eine Ansteuerung
des kleinen Ringkern-Übertragers
Tr1 mit einer symmetrischen Span-
nung von 10 V

tt

möglich. Durch das

Transformationsverhältnis von 10:1
erhält man an der Sekundärseite 1
V

tt

. Dies ist ausreichend, um an den

Ausgangsbuchsen K2 und K3 zwei
identische Ausgangssignale von 0,5
V

tt

über 75

Ω zu liefern. So werden

Reflexionen durch die angeschlosse-
nen Koaxialkabel sicher vermieden.
Die Wickelarbeiten am Übertrager
machen durchaus Sinn, denn durch
den Einsatz des Trafos wird eine gal-
vanische Trennung zwischen dem
Quell- und den beiden Zielgeräten
(und auch diesen untereinander)
erreicht. Erdschleifen oder andere
Ursachen von Störungen werden so
wirkungsvoll unterdrückt.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch
den Ringkerntrafo. Die primäre Wick-
lung lässt sich leicht in zwei gleiche
Hälften aufteilen, wie dies in Bild 3
gut zu sehen ist. Die primären und
sekundären Anschlüsse der Win-
dungen liegen sich dann genau
gegenüber. Die Verbindung der bei-
den Seiten der Primärwicklung stellt
eine Art virtuellen Nullpunkt dar.

AUDIO

22

Elektor

10/2000

000131-1

(C) ELEKTOR

C1

C2

C3

C4

C5

C6

C7

C8

H1

H2

H3

H4

IC1

IC2

IC3

IC4

JP1

JP2

K1

K2

K3

L1

OUT1

OUT2

OUT3

R1

R2

R3
R4

R5

R6

R7

R8

R9

S1

S2

TR1

1

4

8

1

0

+5V

T

FSYNC

SDATA

SCK

MCK

SCK

/1

/2

SCK

MCK

/4

000131-1

000131-1

(C) ELEKTOR

Bild 3. Die einseitige Platine für die Konverter-Schaltung.

Dies verbessert die galvanische
Trennung im HF-Bereich und ver-
mindert so das Übersprechen von
der primären in die sekundären
Wicklungen.
Die Widerstände R3 und R5 dämpfen
die beiden Sekundärwicklungen,
damit für den CS8402A auch bei offe-
nen Ausgängen immer eine ohm-
sche Belastung vorhanden ist. R4
und R6 legen die Ausgangsimpe-
danz auf 75

Ω fest. C2 und C3 erden

die Abschirmungen der Koaxialkabel
für HF-Störungen.

Praxisnah

Für den S/PDIF-Konverter haben wir
eine kleine Platine entworfen (Bild
4), die bequem in das OSCAR-
Gehäuse passt und deren Aufbau
nur wenig Mühe erfordert. Die
größte Geschicklichkeitsübung
dürfte die Anfertigung des Trafos
sein.
Man benötigt einen handelsüblichen
Ringkerntrafo TN13/7,5/5-3E25 von
Philips und etwa einen halben Meter
0,5-mm-Kupferlackdraht. Die primäre
Wicklung besteht aus 20 (oder bes-
ser 2x10) Windungen, die sekun-
dären aus jeweils nur zwei Windun-
gen. Wenn der Übertrager so aus-
sieht wie im Bild (beachten Sie den
Windungssinn der beiden primären
Wicklungshälften!), sollte man ihn
sofort mit etwas Silikon auf der Pla-
tine fixieren und anlöten.

Die Verbindung zum OSCAR ver-
läuft über K1 und ein Flachbandka-
bel. Andere Quellgeräte kann man
an den K1 entsprechenden Lötnä-
geln anschießen. Beim OSCAR führt
das Kabel mit einem aufgepressten,
zehnpoligen Verbinder zum Pfosten-
feld JP6 (AUX) auf der Hauptplatine.
Achten Sie bei allen Anschlüssen auf
die richtige Orientierung!
Die Versorgungsspannung wird von
OSCAR über das Flachbandkabel
geliefert, bei ”fliegender” Verdrah-
tung ist der Anschluss einer
getrennten 5-V-Versorgung über die
Lötnägel neben IC3 erforderlich.
Das Umfeld von S2 im Platinenlayout
lies leider keinen Platz für weit-
schweifige Erklärungen der Einstell-
möglichkeiten an S2. Möchte man
mit dem S/PDIF-Konverter etwas
experimentieren, so müssen neben-
stehende Tabellen zu Rate gezogen
werden. Ein kleiner Aufkleber, auf
dem die Default-Einstellungen von
S1 markiert sind, findet leicht zwi-
schen R1 und IC1 Platz.

(000131)rg

Internet-Adresse:

Crystal:

www.crystal.com

Cirrus Logic:

www.cirrus.com

AUDIO

23

10/2000

Elektor

Bild 4. Deutlich ist hier die Aufteilung der Primärwicklung und der Windungssinn zu
erkennen.

Wichtige Einstellmöglich-
keiten S1 und S2

Audio-Port-Modi

S2-3

S2-2

S2-1

M2

M1

M0

Format

0

0

0

FSYNC & SCK Ausgang

0

0

1

Links/rechts, 16-24 bits

0

1

0

Word sync, 16-24 bits

0

1

1

Reserviert

1

0

0

Links/rechts, I

2

S-kompatibel

1

0

1

LSB justiert, 16 bits

1

1

0

LSB justiert, 18 bits

1

1

1

MSB zuletzt, 16-24 bits

Sample-rates im Professional-Modus

S1-8

S1-4

S1-5

PRO C6

C7

0

0

0

nicht definiert

0

0

1

48 kHz

0

1

0

44,1 kHz

0

1

1

32 kHz

Sample-rates im Consumer-Modus

S1-8

S1-7

S1-6

PRO FC1

FC0

1

0

0

44,1 kHz

1

0

1

48 kHz

1

1

0

32 kHz

1

1

1

44,1 kHz, CD-Modus

Kategorie-Kode

S1-8

S1-2

S1-3

PRO C8

C9

1

0

0

allgemeines Format

1

0

1

PCM-Enkoder/Dekoder

1

1

0

CD

1

1

1

DAT

(‘1’= Schalter geschlossen, ‘0’=Schalter offen)

Tabelle 1. Default-Einstel-
lungen für OSCAR

S1 Stellung Signal

Beschreibung

-1

off

C15\

generation status

-2

off

C8\

category code

-3

off

C9\

category code

-4

off

C2\

copy prohibit/
permit

-5

on

C3\

pre-emphasis

-6

off

FC0

sample frequency

-7

off

FC1

sample frequency

-8

on

PRO\

professional/
consumer mode

S2-1

on

S2-2

off

S2-3

off

S2-4

n.c.

JP1: /4

JP2: SCK