Moduł audio DAC z układem CS4344

Wtorek, 01 Grudzień 2020

Miniaturowy moduł DAC zawiera odbiornik SPDIF WM8804 i przetwornik D/A typu CS4344. Znajdzie zastosowanie jako samodzielne urządzenie lub moduł wbudowany we wzmacniacz audio, rozszerzający jego funkcje o bezpośrednie wejście sygnału cyfrowego SPDIF.

Podstawowe parametry:

wejście SPDIF,
przetwornik audio o parametrach: 192 kHz/24 bity,
niewielkie wymiary płytki,
zasilanie 4,5…6 V/100 mA.

W module zastosowano układ odbiornika/dekodera sygnału SPDIF do standardu I2S typu WM8804 oraz układ CS4344 firmy Cirrus Logic, który jest kompletnym rozwiązaniem przetwornika D/A audio 192 kHz/24 bity. Przetwornik pochodzi z linii produktów znajdujących zastosowanie w sprzęcie przenośnym powszechnego użytku.

Rysunek 1. Schemat wewnętrzny CS4344

Schemat wewnętrzny CS4344 został pokazany na rysunku 1. Układ zawiera wszystkie elementy konieczne do odbioru sygnału I2S i przetwarzania D/A. Do poprawnej pracy wymaga kilku elementów zewnętrznych tj. kondensatorów odprzęgających zasilanie i prostego filtra wyjściowego RC. Sygnał I2S poddany zostaje cyfrowej interpolacji i filtrowaniu w bloku filtrów cyfrowych (taktowanych sygnałem MCLK), stąd poprzez modulatory delta-sigma trafia na przetwornik z przełączanymi pojemnościami, konwertujący sygnał do postaci analogowej, który filtrowany jest dolnoprzepustowym filtrze analogowym RC.

Przetwornik CS4344 został wybrany ze względu na przyzwoite parametry, prostotę aplikacji, łatwą w montażu obudowę MSOP10 oraz niski koszt aplikacji. W tej samej obudowie dostępne są też przetworniki ze standardem LJ (CS4345) i RJ (CS4334).

Budowa i działanie

Schemat modułu został pokazany na rysunku 2. Sygnał cyfrowy audio z wejścia SPDIF typu RCA jest doprowadzony do odbiornika SPDIF U2, typu WM8804. Odbiornik pracuje z konfiguracją ustalaną sprzętowo, za pomocą wyprowadzeń SCLK, HWM, GPO0, GPO1, GPO2. Po zdekodowaniu sygnału SPDIF wyjście w standardzie I2S jest doprowadzone do przetwornika D/A U3 typu CS4344.

Rysunek 2. Schemat modułu przetwornika CS4344

Układ WM8804 pracuje w trybie master, generując sygnały taktujące magistrali I2S: LRCK, BCLK oraz sygnał zegarowy MCLK. Układ resetu U1 ADM1815 zapewnia poprawny start U2 po załączeniu zasilania. Napięcie zasilające odbiornik dodatkowo filtrowane jest poprzez FB1/C1 dla obwodu wbudowanego PLL i FB2/C4 dla części cyfrowej. Układ U2 jest taktowany kwarcem XT o częstotliwości 12 MHz. Dioda LD1 sygnalizuje poprawne dekodowanie sygnału SPDIF.

Sygnał wyjściowy z przetwornika D/A poprzez kondensatory separujące składową stałą CE2, CE3 jest doprowadzony do prostego filtru dolnoprzepustowego z elementami R6, C7 i R5, C6 eliminując ego pozostałości przetwarzania D/A. Układ odbiornika U2 i przetwornika U3 zasilany jest napięciem 3,3 V pochodzącym z niskoszumnego stabilizatora U4 typu ADP7104. Moduł wymaga zasilania napięciem stałym o wartości 4,5...6 V/100 mA poprzez złącze PWR. Dioda D1 zabezpiecza przed uszkodzeniem w przypadku odwrotnego podłączenia zasilania, kondensatory C10, C11, CE6 odsprzęgają zasilanie.

Montaż i uruchomienie

Układ jest zmontowany na niewielkiej płytce drukowanej pokazanej na rysunku 3.Sposób montażu jest klasyczny i nie wymaga szczegółowego opisu. Układ nie wymaga uruchomienia, po poprawnym zmontowaniu i sprawdzeniu poprawności można podłączyć źródło SPDIF, zasilanie i cieszyć się muzyką.

Rysunek 3. Rozmieszczenie elementów

Ze względu na niewielki rozmiar i pobór mocy możliwe jest zastosowanie „mobilne” przetwornika i zasilanie go z pakietu 4 akumulatorów Ni-MH połączonych szeregowo.

Adam Tatuś
adam.tatus@ep.com.pl

Wykaz elementów:

Rezystory: