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Tube DAC
for CD Players with SPDIF input |
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me, thank you.
Aggiornamento del 29 Maggio
2006: correzione di un bug, reset iniziale.
Aggiornamento del 15 Marzo
2006: upgrade, aggiunto filtro di rete.
Sin
dall’inizio, la modifica per l’uscita a
valvole per lettori CD, ha mostrato dei limiti rappresentati dalla modesta
qualità della conversione D/A, tipica dei prodotti economici.
Le
valvole miglioravano la qualità sonora, ma mancava sempre “qualcosa”. Quel
qualcosa era da ricercarsi appunto nel blocco DAC.
Quindi
per ottenere un “vero” risultato positivo bisogna puntare ad una migliore
conversione, con DAC a maggiore risoluzione e con componenti di qualità, come
condensatori a pellicola di polipropilene e resistenze a strato metallico e a
questo, magari, aggiungere un blocco filtro/amplificatore valvolare.
Questa
rappresenta una soluzione veramente universale, adatta, cioè, ad ogni sorgente,
purché abbia l’uscita SPDIF, che tuttavia ormai tutti hanno: lettori CD,
lettori DVD, lettori multiformato e varie game console come la x-box o PS2.
Per
questo progetto ho scelto di utilizzare il ricevitore per segnali SPDIF della Cirrus Logic siglato CS8416
ed il DAC, sempre della Cirrus Logic, CS4344.
Il
DAC scelto è un ottimo componente, ecco alcune caratteristiche:
Passiamo
al sodo e presentiamo gli schemi.
Il
blocco SPDIF Input:
Mentre
il blocco DAC:
Il
blocco Tube Output:
Infine
il blocco Power Supply:
Descrizione del circuito
Il
CS8416 consente di ricevere un flusso SPDIF ed estrarre da questo tutti i
segnali richiesti dal DAC.
Il
chip è costituito da una serie di blocchi, per primo c'è un ricevitore
differenziale di linea RS422, al quale può essere direttamente connesso il
terminale d'entrata della interfaccia SPDIF. I dati digitali estratti dal ricevitore
vengono fatti passare da un blocco per la ricostruzione del clock dai dati, il
quale, usando un PLL estrae il clock principale (MCK) e i dati dal flusso. Alla
fine il flusso di dati viene inviato al blocco della porta seriale audio, dove
i differenti pezzi di informazione vengono inviati ai pin di uscita. La
interfaccia audio di uscita può essere organizzata in diverse configurazioni
standard e non standard tramite una selezione di pin.
I
segnali fondamentali presenti in questa interfaccia sono:
ü
OSCLK: clock
seriale.
ü
OLRCK: clock seriale left/right.
ü
SDOUT: serial
data, è l'uscita dei dati audio.
ü
RMCK master
clock, è il clock a basso Jitter del sistema; la sua frequenza è 256/128 volte
la frequenza del campione ricevuto.
L'interfaccia
può essere configurata in modo che accetti clock esterni, ma per semplicità noi
utilizzeremo quelli interni.
L'interfaccia
audio è programmata nel modo 2, che è compatibile con l'interfaccia I2S usata
dal DAC CS4344.
Il
DAC è molto semplice: c'è soltanto il registro e controllo seriale in ingresso,
un DAC ed un circuito per mantenere l'uscita stabile fra una conversione e
l'altra.
Prima
di tutto c'è un’interfaccia seriale di tipo I2C a tre linee. I dati ricevuti
dalla interfaccia seriale sono memorizzati in un registro e portati
direttamente al convertitore a 24 bit, che quindi ha una uscita costante
durante ogni periodo di campionamento.
La
connessione I2S dal ricevitore al DAC è limitata a quattro segnali descritti
prima.
Lo
stadio d’uscita è molto semplice, è un classico amplificatore con triodi in
parallelo a catodo comune. Ho scelto tale configurazione, perché le altre, come
Purtroppo,
tale stadio, avendo un’uscita ad alta impedenza è suscettibile a rumore,
bisogna quindi prestare particolare attenzione alla connessione con
l’amplificatore. Tuttavia, nei vari test, non ho trovato nessun problema.
Il
blocco Power Supply è molto semplice, un unico accorgimento è stato quello di
evitare che “inviasse” e “ricevesse” rumore. Unica soluzione era di utilizzare
ottimi regolatori, ad alta precisione (1,5%), ed esagerare con la capacità di
filtraggio.
Un
altro accorgimento è stato quello di usare un’alimentazione separata, con
secondario separato, per il circuito PLL del chip, questo dovrebbe diminuire
notevolmente il Jitter.
Un
trasformatore completamente separato è stato previsto per l’alimentazione dello
stadio d’uscita. L’alimentatore per quest ultimo è anch’esso molto semplice,
per l’anodica ho utilizzato un classico CLC, mentre per i filamenti un
regolatore (LM317) con uscita a 6,3V che riduce* notevolmente l’odioso ronzio
(*per il nostro orecchio è zero!).
Circuito stampato
Ho
voluto realizzare l’intero progetto su un unico circuito stampato, questo per
evitare le fastidiose connessioni esterne, che, inoltre, sarebbero state causa
di interferenze e disturbi.
La
board comprende lo stadio power supply, con l’esclusione dell’alimentatore per
le valvole, lo stadio SPDIF input, lo stadio DAC ed infine lo stadio tube
output. I vari stadi sono ben distinguibili sul layout.
Come
ho anticipato, dalla board ho escluso l’alimentatore per le valvole perché ho
preferito un circuito stampato completamente separato.
Purtroppo
non sono riuscito a scattare una foto migliore, la lacca protettiva causava
riflessi. Il supporto è in vetronite.
Realizzazione
La
foto successiva mostra la realizzazione pratica con tutti i componenti con
l’esclusione dello stadio valvolare.
Ho
voluto fare una rapida prova senza pre, ovviamente con filtro
ricostruttore, per misurare il livello
d’uscita. È risultato basso ed appena sufficiente per pilotare un finale.
Il
ricevitore ed il DAC sono saldati sul lato rame:
Da
notare il piccolo DAC (il puntino nero sulla destra).
La
foto successiva mostra l’intero progetto finito:
Si
tratta del primo test e, pertanto, il tutto è molto ingarbugliato.
Devo
dire che sono rimasto molto soddisfatto, non immaginavo così. Con le valvole in
uscita è veramente spettacolare, una bella "voce". Il CS4344 (il DAC)
mi ha positivamente sorpreso. La risoluzione a 24 bit si nota parecchio,
specialmente per chi come me aveva solo “ascoltato” quella a 16 bit.
Qualche
foto ad assemblaggio ultimato:
Qualche
dettaglio, da notare i grossi condensatori d’uscita a film di polipropilene da
10uF:
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Qualche
immagine del progetto ultimato, il mobiletto è in multistrato di betulla
rifinito con impregnante nero all’acqua e vernice trasparente lucida all’acqua:
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Ascolto
Non
sono bravo nel descrivere quello che ascolto, posso dire che il suono è molto
dettagliato, ad esempio in un pezzo di orchestra, si riescono a distinguere
tutti gli strumenti, la voce del pianoforte si distingue nettamente con la
propria percussività, i violini, trombe è come se suonassero in casa.
L’estensione
in banda è notevole, bassi, medi e alti molto più naturali. Per esempio il
suono del contrabbasso è fantastico, si riescono a sentire le dita che scorrono
sulle corde, in una chitarra acustica si ascolta il plettro sulle corde. Le
voci sono vere. La realtà è ben rappresentata. Devo dire che non rimpiango più
il giradischi (addio!).
Filtro di rete 
Questo
semplice ma efficace filtro di rete (doppio, uno per ogni trasformatore),
elimina molti di quei difetti di riproduzione, d’ascolto, provocati dai
disturbi, impulsi, ecc…, presenti sull’impianto elettrico.
Si
tratta di un progetto di Nuova Elettronica siglato LX1201 presentato sulla
rivista 179.
Reset iniziale
Alcune
volte capita che all'accensione l’intero circuito va in crash, quindi consiglio
di collegare fra il pin 9 del ricevitore (CS8416) e la massa un pulsante
(normalmente aperto) che servirà come
reset appunto.
Per
info non esitate a scrivermi.