Wzmacniacz audioP R O J E K T Y
z wejściem cyfrowym
Wzmacniacz audio
z wejściem cyfrowym,
część 1
AVT-5026
Podczas przygotowywania pre- liśmy wszystko, aby ułatwiĘ wy-
Po wielu pr�bach
zentowanego w artykule projektu konanie prezentowanego urządze-
osiągn�liśmy od dawna
najwałniejszy okazał si� prawid- nia.
połądany cel: opracowaliśmy
łowy wyb�r układ�w, kt�re b�dą
konstrukcj� taniego w nim stosowane. Nie chodziło Koncepcja
tylko o parametry techniczne Zadania postawione przed
w wykonaniu wzmacniacza
układ�w - ci�łko jest znale�Ę wzmacniaczem były nast�pujące:
audio z wejściem cyfrowym,
w ofercie liczących si� producen- - Cena zestawu miała byĘ bliska
wyposałony w przetwornik C/
t�w jakieś istotne niedopracowa- mołliwościom wi�kszości po-
A o rozdzielczości 24 bit�w.
nia - lecz o mołliwośĘ szybkiego tencjalnych wykonawc�w.
Pomimo zastosowania
zakupu dułej ich liczby. Nieste- - Miał byĘ wyposałony w wejścia
w prezentowanym urządzeniu
ty, wi�kszośĘ producent�w na- cyfrowe S/PDIF ze stykiem op-
wyrafinowanej techniki, jego
rzuca sieciom dystrybucyjnym na tycznym i galwanicznym.
budowa jest dośĘ prosta,
tyle trudne warunki sprzedały, - Z myślą o purystach audiofilis-
a uzyskane parametry na
łe cz�sto reakcja na zam�wienia kich wzmacniacz został pozba-
wi�cej nił przyzwoitym
takiej firmy jak AVT (o wcale wiony regulator�w barwy d�wi�-
poziomie. poka�nym potencjale zakupowym) ku i balansu, jedynym regulato-
nie jest mołliwa do zaakcepto- rem jest (cyfrowo programowa-
W tej cz�ści artykułu
wania. Tłumacz� si� ze swoich ny!) potencjometr stereofonicz-
om�wimy najbardziej
wybor�w na samym wst�pie, po- ny. Jego zastosowanie zapewnia
interesujące podzespoły
niewał trudno z technicznego wysoką trwałośĘ i stabilną ja-
zastosowane w projekcie.
punktu widzenia wykazaĘ, łe kośĘ regulacji.
przygotowana przeze mnie kon- - W celu umołliwienia odsłuchu
strukcja jest w optymalna. Kiero- muzyki ze standardowych od-
wałem si� przede wszystkim ch�- twarzaczy analogowych wzmac-
cią ułatwienia zdobycia zastoso- niacz wyposałono w analogowy
wanych w projekcie element�w multiplekser stereofoniczny, za
zar�wno potencjalnym wykonaw- pomocą kt�rego mołna przełą-
com, jak i Działowi Zaopatrzenia czaĘ sygnały z wejśĘ analogo-
AVT. wych i cyfrowych.
Tyle tytułem wst�pu, kt�rego - �Smaczku� konstrukcji dodaje
rolą nie miało byĘ zniech�cenie zastosowany we wzmacniaczu
Was, a wprost przeciwnie! Zrobi- strojony filtr dolnoprzepustowy
Rys. 1. Schemat blokowy wzmacniacza.
Elektronika Praktyczna 7/2001
25
Wzmacniacz audio z wejściem cyfrowym
Podstawowe parametry i właściwości
wzmacniacza z wejściem cyfrowym:
wejścia: optyczne i koaksjalne S/PDIF oraz
standardowe wejście napięciowe (stereo),
moc wyjściowa (wyjścia szerokopasmowe):
2x20W,
liczba kanałów wyjściowych:
Rys. 2. Przebiegi charakteryzujące pracę interfejsu I2S.
' szerokopasmowe: 2,
' z filtru dolnoprzepustowego: 1.
o niezwykle prostej budowie - wyposałanych przez producent�w
zakres regulacji częstotliwości granicznej
filtru dolnoprzepustowego: 50Hz..2kHz
składa si� on bowiem z jednego w optyczne lub koaksjalne wyj-
wbudowany regulator głośności,
układu scalonego! ścia cyfrowe.
rozdzielczość wbudowanego przetwornika
- Zastosowana w prezentowanym Sygnał podawany na wejście
16..24 bitów,
wzmacniaczu ko�c�wka mocy jest wzmacniany, formowany
wbudowane aktywne filtry dolnoprzepustowe
jest kopią ko�c�wki mocy zasto- i dekodowany w specjalizowa- w torach szerokopasmowych.
sowanej w projekcie amplitune- nym układzie odbiorczym
ra FM (EP5 i 6/2001). Zastoso- CS8412 firmy Crystal, na kt�re-
wanie tego wzmacniacza jest go wyjściu szeregowym wyst�- spełniał rol� Mastera. Odpowiada
wynikiem jego bardzo prostej puje w ustandardyzowanej po- on za wyznaczenie tempa przesy-
budowy, łatwego montału i dob- staci I2S (od ang. Inter-IC łania danych i decyduje o przesła-
rych parametr�w akustycznych Sound). Na rys. 2 pokazano niu określonej grupy bit�w do
przy stosunkowo dułej mocy standardową ramk� danych (jed- jednego z dw�ch kanał�w prze-
wyjściowej. Niebagatelną zaletą na pr�bk� d�wi�ku w postaci twarzania danych. Mołliwe są
układu zastosowanego we cyfrowej) przesyłanych za po- r�łne konfiguracje włączenia Mas-
wzmacniaczu jest takłe rozbu- mocą tego 3-liniowego interfej- tera w system, co doskonale wi-
dowany system zabezpiecze� an- su, w skład kt�rego wchodzą daĘ na rys. 3.
typrzeciąłeniowych, dzi�ki kt�- nast�pujące linie sygnałowe: Cz�stotliwośĘ zmian poziomu
remu nieumyślne uszkodzenie - SCK (ang. Serial ClocK) - sygnał sygnału WS wynika z przyj�tej
prawidłowo zasilanego wzmac- zegarowy, wyznaczający pr�d- cz�stotliwości taktowania przesy-
niacza nie jest praktycznie moł- kośĘ transmisji danych, jedno- łania bit�w fSCK i długości słowa
liwe. cześnie określający bitową pr�d- N i wynosi:
Na rys. 1 pokazano uproszczo- kośĘ transmisji. Sygnał SCK jest fWS=fSCK/N
ny schemat blokowy wzmacnia- wytwarzany zawsze przez Mas- Jak wcześniej wspomniano,
cza. tera systemu, długośĘ ramki danych mołe byĘ
- WS (ang. Word Select) - sygnał r�łna i zazwyczaj wynosi 16..24
Cyfrowy d�wi�k? To nie określający dla kt�rego kanału bit�w. Poniewał producenci ukła-
takie trudne! dane są w danej chwili przesy- d�w w bardzo szybkim tempie
Najpowałniejszym atutem pre- łane (WS=0 - kanał lewy, WS=1 wprowadzają coraz to doskonalsze
zentowanej konstrukcji jest cyfro- - kanał prawy). Sygnał WS układy cyfrowej obr�bki danych
we wejście, dzi�ki kt�remu jest wytwarzany jest zawsze przez oraz coraz �g�stsze� przetworniki,
mołliwe odtwarzanie sygnał�w Mastera systemu. Cz�stotliwośĘ tw�rcy standardu I2S zapropono-
bezpośrednio ze �r�deł cyfrowych, wyst�powania tego sygnału wali proste, a przy tym bardzo
jak np. komputerowe lub stacjo- określa cz�stotliwośĘ dostarcza- skuteczne rozwiązanie, zapewnia-
narne odtwarzacze CD/DVD, Min- nia kompletnych pr�bek do ko- jące bezkonfliktową wsp�łprac�
Dysku lub dowolnych innych lejnego modułu w torze obr�bki układ�w o r�łnej �długości�. Dzi�-
urządze� audio coraz szczodrzej danych, ki temu cyfrowy filtr obrabiający
- SD (ang. Serial Data) - szere- sygnały 24-bitowe mołe przygoto-
gowe dane przesyłane z nadaj- wywaĘ dane dla 16-bitowego prze-
nika do odbiornika z pr�dkoś- twornika C/A i nie spowoduje to
cią wyznaczoną przez SCK. ładnych zakł�ce� w odtwarzanym
W szeregowym strumieniu da- sygnale.
nych są zmultipeksowane dane Jak to jest mołliwe? W standar-
dla kanału lewego i prawego. dzie I2S dane są przesyłane w ko-
DługośĘ ramki danych nie jest lejności od MSB (najbardziej zna-
na sztywno określona i zaleły czący bit) do LSB (najmniej zna-
od mołliwości i wymaga� sys- czący bit). Konstrukcja interfejs�w
temu audio. Jedynemu ograni- w układach I2S jest taka, łe wy-
czeniu podlega minimalna dłu- bierają one z przesyłanego słowa
gośĘ pr�bki dla kałdego kanału tylko taką liczb� bit�w (począw-
- nie mołe byĘ kr�tsze nił szy od MSB), jaką są w stanie
7 bit�w. obsłułyĘ. W przypadku, gdy prze-
Załołenia standardu I2S narzu- syłane jest wi�cej bit�w nił jest
cają koniecznośĘ stosowania w stanie układ odbiorczy odebraĘ
Rys. 3. Typowe konfiguracje
w systemie obr�bki danych audio nadmiarowe bity są po prostu
systemów z interfejsem I2S.
jednego modułu, kt�ry b�dzie ignorowane. Jełeli przesyłanych
Elektronika Praktyczna 7/2001
26
Wzmacniacz audio z wejściem cyfrowym
Rys. 6. Charakterystyki amplitudowe
filtrów Bessela i Butterwortha.
z element�w LC. Wykonanie ta-
Rys. 4. Schemat blokowy układu CS4334.
kiego filtru standardowymi meto-
dami jest bardzo trudne, zwłasz-
bit�w jest mniej, nił mołe obsłu- Jak wcześniej wspomniano, cza jełeli jest to filtr rz�du
łyĘ układ odbiorczy, w miejsce sygnały I2S są generowane przez wyłszego nił pierwszy. Jak wia-
najmłodszych bit�w nieodebra- odbiornik CS8412, z kt�rego wyjśĘ domo, im wyłszy rząd filtru tym
nych wstawiane są zera. Kałdo- jest sterowany przetwornik C/A, wi�ksza skutecznośĘ jego filtracji,
razowa zmiana adresu kanału (syg- opracowany specjalnie do zasto- co ma dułe znaczenie dla prawid-
nał WS) potwierdzana jest jednym sowa� audio. W projekcie zasto- łowego odsłuchu. W związku
taktem zegarowym, podczas kt�- sowano układ CS4334 firmy Crys- z wrodzoną niech�cią autora do
rego ładne dane nie są przesy- tal, kt�ry ma dwie istotne zalety: wszelkiego rodzaju cewek i dławi-
łane. niezbyt wiele kosztuje i ma tylko k�w, w projekcie został zastoso-
Na rys. 2 przedstawiony zo- 8 wyprowadze�. W tak niewielkiej wany układ MAX7480, w kt�rego
stał przebieg charakteryzując obudowie zintegrowano stereofo- wn�trzu zintegrowano kompletny,
kompletny transfer danych dla niczny przetwornik C/A z interfej- strojony filtr dolnoprzepustowy
jednej pr�bki d�wi�ku w oby- sem I2S, obwody deemfazy i ana- �smego rz�du o charakterystyce
dwu kanałach. Trzy kolejne prze- logowe filtrami dolnoprzepusto- Butterwortha. Jego maksymalna
biegi przedstawiają transfery da- wymi. Schemat blokowy układu cz�stotliwośĘ graniczna wynosi
nych r�wnie cz�sto stosowane CS4334 pokazano na rys. 4. Syg- 2kHz, a charakterystyka przeno-
w układach przystosowanych do nał otrzymany po konwersji na szenia odniesiona do podobnego
pracy w systemach cyfrowego au- wyjściach tego układu wymaga filtru o charakterystyce Bessela
dio, noszące nazw� LSB Justi- tylko prostej, jednostopniowej fil- jest widoczna na rys. 6 (dla
fied. Nie są one zgodne ze tracji, kt�rą mołna wykonaĘ za cz�stotliwości granicznej 1kHz).
standardem I2S, a to ze wzgl�du pomocą standardowego układu Strojenie filtru polega na zmianie
na odwr�coną kolejnośĘ bit�w całkującego. cz�stotliwości impuls�w prosto-
danych w ramce, brak �pustego� kątnych dostarczanych do wejścia
impulsu zegarowego po zmianie Filtracja nie musi byĘ zegarowego układu MAX7480.
adresu kanału danych i odwrot- trudna Wszystkie te atrakcje Maxim �upa-
ną polaryzacj� sygnału selekcji Jak wcześniej wspomniano, kował� w obudowie z 8 wyprowa-
kanał�w WS. wzmacniacz jest wyposałony we dzeniami.
wbudowany filtr Czy mołe byĘ łatwiej?
dolnoprzepustowy Piotr Zbysiński, AVT
o regulowanej w sze- [e-mail]
rokim zakresie cz�s-
totliwości odci�cia. Wzory płytek drukowanych w for-
Na rys. 5 pokazano macie PDF są dost�pne w Internecie
klasyczną budow� pod adresem: http://www.ep.com.pl/
Rys. 5. Schemat dolnoprzepustowego filtru
filtru dolnoprzepus- ?pdf/lipiec01.htm oraz na płycie
LC 8. rzędu.
towego wykonanego CD-EP07/2001B w katalogu PCB.
Elektronika Praktyczna 7/2001
27