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 prÛbach
zentowanego w artykule projektu konanie prezentowanego urzÄ…dze-
osiÄ…gnÍliÅ›my od dawna
najwaÅ‚niejszy okazaÅ‚ siÍ prawid- nia.
połądany cel: opracowaliśmy
Å‚owy wybÛr ukÅ‚adÛw, ktÛre bÍdÄ…
konstrukcjÍ taniego w nim stosowane. Nie chodziÅ‚o Koncepcja
tylko o parametry techniczne Zadania postawione przed
w wykonaniu wzmacniacza
ukÅ‚adÛw - ciÍÅ‚ko jest znaleüĘ wzmacniaczem byÅ‚y nastÍpujÄ…ce:
audio z wejściem cyfrowym,
w ofercie liczÄ…cych siÍ producen- - Cena zestawu miaÅ‚a byĘ bliska
wyposałony w przetwornik C/
tÛw jakieÅ› istotne niedopracowa- moÅ‚liwoÅ›ciom wiÍkszoÅ›ci po-
A o rozdzielczoÅ›ci 24 bitÛw.
nia - lecz o moÅ‚liwośĘ szybkiego tencjalnych wykonawcÛw.
Pomimo zastosowania
zakupu dułej ich liczby. Nieste- - Miał byĘ wyposałony w wejścia
w prezentowanym urzÄ…dzeniu
ty, wiÍkszośĘ producentÛw 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
Å‚e czÍsto reakcja na zamÛwienia kich wzmacniacz zostaÅ‚ pozba-
wiÍcej niÅ‚ przyzwoitym
takiej firmy jak AVT (o wcale wiony regulatorÛw barwy düwiÍ-
poziomie. pokaünym potencjale zakupowym) ku i balansu, jedynym regulato-
nie jest mołliwa do zaakcepto- rem jest (cyfrowo programowa-
W tej czÍÅ›ci artykuÅ‚u
wania. TÅ‚umaczÍ siÍ ze swoich ny!) potencjometr stereofonicz-
omÛwimy najbardziej
wyborÛw na samym wstÍpie, 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-
waÅ‚em siÍ przede wszystkim chÍ- twarzaczy analogowych wzmac-
cią ułatwienia zdobycia zastoso- niacz wyposałono w analogowy
wanych w projekcie elementÛw multiplekser stereofoniczny, za
zarÛwno potencjalnym wykonaw- pomocÄ… ktÛrego moÅ‚na przeÅ‚Ä…-
com, jak i Działowi Zaopatrzenia czaĘ sygnały z wejśĘ analogo-
AVT. wych i cyfrowych.
Tyle tytuÅ‚em wstÍpu, ktÛrego - ìSmaczkuî konstrukcji dodaje
rolÄ… nie miaÅ‚o byĘ zniechÍcenie 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 charakteryzujÄ…ce pracÄ™ interfejsu I2S.
' szerokopasmowe: 2,
' z filtru dolnoprzepustowego: 1.
o niezwykle prostej budowie - wyposaÅ‚anych przez producentÛw
zakres regulacji częstotliwości granicznej
filtru dolnoprzepustowego: 50Hz..2kHz
skÅ‚ada siÍ 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 koÒcÛwka mocy jest wzmacniany, formowany
wbudowane aktywne filtry dolnoprzepustowe
jest kopiÄ… koÒcÛwki 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 ktÛre-
wanie tego wzmacniacza jest go wyjÅ›ciu szeregowym wystÍ- speÅ‚niaÅ‚ rolÍ 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 parametrÛw akustycznych Sound). Na rys. 2 pokazano niu okreÅ›lonej grupy bitÛw do
przy stosunkowo duÅ‚ej mocy standardowÄ… ramkÍ danych (jed- jednego z dwÛch kanaÅ‚Ûw prze-
wyjÅ›ciowej. NiebagatelnÄ… zaletÄ… na prÛbkÍ düwiÍku w postaci twarzania danych. MoÅ‚liwe sÄ…
ukÅ‚adu zastosowanego we cyfrowej) przesyÅ‚anych za po- rÛÅ‚ne konfiguracje wÅ‚Ä…czenia Mas-
wzmacniaczu jest takłe rozbu- mocą tego 3-liniowego interfej- tera w system, co doskonale wi-
dowany system zabezpieczeÒ an- su, w skÅ‚ad ktÛrego wchodzÄ… daĘ na rys. 3.
typrzeciÄ…Å‚eniowych, dziÍki ktÛ- nastÍpujÄ…ce linie sygnaÅ‚owe: CzÍstotliwośĘ zmian poziomu
remu nieumyÅ›lne uszkodzenie - SCK (ang. Serial ClocK) - sygnaÅ‚ sygnaÅ‚u WS wynika z przyjÍtej
prawidÅ‚owo zasilanego wzmac- zegarowy, wyznaczajÄ…cy prÍd- czÍstotliwoÅ›ci taktowania przesy-
niacza nie jest praktycznie moÅ‚- kośĘ transmisji danych, jedno- Å‚ania bitÛw fSCK i dÅ‚ugoÅ›ci sÅ‚owa
liwe. czeÅ›nie okreÅ›lajÄ…cy bitowÄ… prÍd- 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) - sygnaÅ‚ rÛÅ‚na i zazwyczaj wynosi 16..24
Cyfrowy düwiÍk? To nie okreÅ›lajÄ…cy dla ktÛrego kanaÅ‚u bitÛw. PoniewaÅ‚ producenci ukÅ‚a-
takie trudne! dane sÄ… w danej chwili przesy- dÛw w bardzo szybkim tempie
Najpowałniejszym atutem pre- łane (WS=0 - kanał lewy, WS=1 wprowadzają coraz to doskonalsze
zentowanej konstrukcji jest cyfro- - kanaÅ‚ prawy). SygnaÅ‚ WS ukÅ‚ady cyfrowej obrÛbki danych
we wejÅ›cie, dziÍki ktÛremu jest wytwarzany jest zawsze przez oraz coraz ìgÍstszeî przetworniki,
moÅ‚liwe odtwarzanie sygnaÅ‚Ûw Mastera systemu. CzÍstotliwośĘ twÛrcy standardu I2S zapropono-
bezpoÅ›rednio ze ürÛdeÅ‚ cyfrowych, wystÍpowania tego sygnaÅ‚u wali proste, a przy tym bardzo
jak np. komputerowe lub stacjo- okreÅ›la czÍstotliwośĘ dostarcza- skuteczne rozwiÄ…zanie, zapewnia-
narne odtwarzacze CD/DVD, Min- nia kompletnych prÛbek do ko- jÄ…ce bezkonfliktowÄ… wspÛÅ‚pracÍ
Dysku lub dowolnych innych lejnego moduÅ‚u w torze obrÛbki ukÅ‚adÛw o rÛÅ‚nej ìdÅ‚ugoÅ›ciî. DziÍ-
urzÄ…dzeÒ audio coraz szczodrzej danych, ki temu cyfrowy filtr obrabiajÄ…cy
- 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 prÍdkoÅ›- twornika C/A i nie spowoduje to
ciÄ… wyznaczonÄ… przez SCK. Å‚adnych zakÅ‚ÛceÒ 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 moÅ‚liwoÅ›ci i wymagaÒ sys- czÄ…cy bit). Konstrukcja interfejsÛw
temu audio. Jedynemu ograni- w układach I2S jest taka, łe wy-
czeniu podlega minimalna dłu- bierają one z przesyłanego słowa
gośĘ prÛbki dla kaÅ‚dego kanaÅ‚u tylko takÄ… liczbÍ bitÛw (poczÄ…w-
- nie moÅ‚e byĘ krÛtsze niÅ‚ szy od MSB), jakÄ… sÄ… w stanie
7 bitÛw. obsÅ‚uÅ‚yĘ. W przypadku, gdy prze-
ZaÅ‚oÅ‚enia standardu I2S narzu- syÅ‚ane jest wiÍcej bitÛw niÅ‚ jest
cają koniecznośĘ stosowania w stanie układ odbiorczy odebraĘ
Rys. 3. Typowe konfiguracje
w systemie obrÛbki danych audio nadmiarowe bity sÄ… po prostu
systemów z interfejsem I2S.
jednego moduÅ‚u, ktÛry bÍdzie ignorowane. JeÅ‚eli przesyÅ‚anych
Elektronika Praktyczna 7/2001
26
Wzmacniacz audio z wejściem cyfrowym
Rys. 6. Charakterystyki amplitudowe
filtrów Bessela i Butterwortha.
z elementÛw LC. Wykonanie ta-
Rys. 4. Schemat blokowy układu CS4334.
kiego filtru standardowymi meto-
dami jest bardzo trudne, zwłasz-
bitÛw jest mniej, niÅ‚ moÅ‚e obsÅ‚u- Jak wczeÅ›niej wspomniano, cza jeÅ‚eli jest to filtr rzÍdu
łyĘ układ odbiorczy, w miejsce sygnały I2S są generowane przez wyłszego nił pierwszy. Jak wia-
najmÅ‚odszych bitÛw nieodebra- odbiornik CS8412, z ktÛrego wyjśĘ domo, im wyÅ‚szy rzÄ…d filtru tym
nych wstawiane sÄ… zera. KaÅ‚do- jest sterowany przetwornik C/A, wiÍksza skutecznośĘ jego filtracji,
razowa zmiana adresu kanału (syg- opracowany specjalnie do zasto- co ma dułe znaczenie dla prawid-
naÅ‚ WS) potwierdzana jest jednym sowaÒ audio. W projekcie zasto- Å‚owego odsÅ‚uchu. W zwiÄ…zku
taktem zegarowym, podczas ktÛ- sowano ukÅ‚ad CS4334 firmy Crys- z wrodzonÄ… niechÍciÄ… autora do
rego Å‚adne dane nie sÄ… przesy- tal, ktÛry ma dwie istotne zalety: wszelkiego rodzaju cewek i dÅ‚awi-
Å‚ane. niezbyt wiele kosztuje i ma tylko kÛw, w projekcie zostaÅ‚ zastoso-
Na rys. 2 przedstawiony zo- 8 wyprowadzeÒ. W tak niewielkiej wany ukÅ‚ad MAX7480, w ktÛrego
staÅ‚ przebieg charakteryzujÄ…c obudowie zintegrowano stereofo- wnÍtrzu zintegrowano kompletny,
kompletny transfer danych dla niczny przetwornik C/A z interfej- strojony filtr dolnoprzepustowy
jednej prÛbki düwiÍku w oby- sem I2S, obwody deemfazy i ana- Ûsmego rzÍdu o charakterystyce
dwu kanałach. Trzy kolejne prze- logowe filtrami dolnoprzepusto- Butterwortha. Jego maksymalna
biegi przedstawiajÄ… transfery da- wymi. Schemat blokowy ukÅ‚adu czÍstotliwośĘ graniczna wynosi
nych rÛwnie czÍsto 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, noszÄ…ce nazwÍ LSB Justi- tylko prostej, jednostopniowej fil- jest widoczna na rys. 6 (dla
fied. Nie sÄ… one zgodne ze tracji, ktÛrÄ… moÅ‚na wykonaĘ za czÍstotliwoÅ›ci granicznej 1kHz).
standardem I2S, a to ze wzglÍdu pomocÄ… standardowego ukÅ‚adu Strojenie filtru polega na zmianie
na odwrÛconÄ… kolejnośĘ bitÛw caÅ‚kujÄ…cego. czÍstotliwoÅ›ci impulsÛw prosto-
danych w ramce, brak ìpustegoî kÄ…tnych dostarczanych do wejÅ›cia
impulsu zegarowego po zmianie Filtracja nie musi byĘ zegarowego układu MAX7480.
adresu kanaÅ‚u danych i odwrot- trudna Wszystkie te atrakcje Maxim ìupa-
nÄ… polaryzacjÍ sygnaÅ‚u selekcji Jak wczeÅ›niej wspomniano, kowaÅ‚î w obudowie z 8 wyprowa-
kanaÅ‚Ûw WS. wzmacniacz jest wyposaÅ‚ony we dzeniami.
wbudowany filtr Czy mołe byĘ łatwiej?
dolnoprzepustowy Piotr Zbysiński, AVT
o regulowanej w sze- [e-mail]
rokim zakresie czÍs-
totliwoÅ›ci odciÍcia. Wzory pÅ‚ytek drukowanych w for-
Na rys. 5 pokazano macie PDF sÄ… dostÍpne w Internecie
klasycznÄ… budowÍ 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