Уже легенда. DAC Pioneer CDX-M80.

Есть такой ЦАП из состава Pioneer CDX-M80. Уже легенда.
В качестве ЦАПов там применены PCM63-K от Burr-Brown.

Задача: сделать его автономным, вход - стандартный  оптический Toslink, чтобы принимал цифровой сигнал с частотой дискретизации (sample rate) как 44,1 кГц, так и 48 кГц, выход аналогового сигнала - стандартные корпусные female RCA терминалы.

Вот что получилось:

Теперь по порядку:
Функционально стоковый ЦАП CDX-M80 устроен: вход оптического приемника (сам приемник встроен в оптический кабель), S/PDIF приемник PD0075, цифровой фильтр SM5813AF, ЦАП PCM63-K , I/U на ОУ uPC4570, LPF и небалансный выход на ОУ NE5532.
S/PDIF-приёмник PD0075 схемно включен  только на прием сигнала с частотой дискретизации 44,1 кГц.


Открываем крышку доработанного ЦАПа:

Галками отмечены замененные конденсаторы. Всё конденсаторы заменены практически номинал в номинал (тип конденсаторов - ELNA Silmic II),  за исключением конденсатора на 4 ноге PCM63 - там вместо 4,7 мкФ установлены  22 мкФ и на входе по питанию установлен Рубикон 1000,0*16 вольт ( в стоке 470,0*16v). Также меняем конденсатор 100 мкФ в обвязке приемника PD0075 (он под экраном.. - в следующий раз сфотографирую).
На 23 и 24 ноги PCM63 припаиваем керамические конденсаторы 0,1 мкФ NPO.
Заменены микросхемы в I/U (AD8066) и в LPF (LME49860). В питании ОУ I/U поставлены блокировочные 0,1 мкФ NPO.

Ключи Mute (Q711 и Q712) на выходе выпаяны и земля выхода соединена с землей ЦАПа через  резистор 10 Ом (обведено зеленым кружочком). Оптический приемник Toslink припаиваем прямо на плату ЦАПа, запитываем его от 5 вольт. Для включения ЦАПа подпаиваемся к входу АСС на плате и проводком выводим наружу (голубой провод на фото). Чтобы ЦАП мог принимать 48 кГц, а точнее 32-48 кГц - выпаиваем в обвязке приемника PD0075 резистор R780 (1 кОм),.... заодно выпаиваем и R770 (10 кОм).
Релюшки RY901 и RY902 тоже выпаиваем, они нам совершенно не нужны. 

RCA терминалы использованы фирмы ATLAS (RCA Chassis socket with polyethylene dielectrics).

Про Звук.

Сток.

Звучит сдержано, тускловато на ВЧ. 

Эмоции есть, но надо вслушиваться.. 

Басы легковесные.

Сцена удовлетворительно, глубина выше среднего... в общем как-то тяжеловато пробиться пространству.

После доработки.

Теперь чисто, вовлекающе, жизнь наладилась - теперь не надо вслушиваться, можно просто слушать.

Выровнялась динамика, басы стали полновесными и точными, пространство рисуется точнее.

Выбор ОУ в I/U и LPF.

Попробовал следующие варианты:

В I/U:

LT1469 - завелась.

AD823 - хорошо, но мягко

AD826 - может быть, но на классике суховато.

ОРА2134 - как-то резко и сузилось пространство.

THS4052 - вроде-бы и отлично.. в наушниках отлично, но на акустику  как-то выпукло (середина прямо как-будто выезжает вперед).

AD8066 - отлично по пространству, но басы становятся просветленными.

В LPF (при этом в I/U стоит AD8066):

OPA2134 - опять стало резковато/ярковато

LM4562 - хорошо, но сцена близко.

AD823 - может быть.

LME49720 - может быть (точнее, чем AD823)... но...

LME49860 - очень хорошо.

.... короче, главное вовремя остановится, дорожки на  плате не вечные.

            Всё ИМХО. Ибо ни при каком прослушивании невозможно знать, что слушаешь именно какой-то один элемент тракта.... у меня такой уверенности нет. Слушается всегда весь тракт и взаимовлияния его элементов друг на друга. При этом вполне может казаться, что "тестируемый" компонент звучит "хуже", а на самом деле он только лишь выявляет недостатки других элементов тракта.
 

Остановился на AD8066 и  LME49860.

На следующем ЦАПе попробую еще другие варианты.

Немного технической информации и проблемах в ЦАПе: 

1. К сожалению ЦАП не прошел мой элементарный тест на проникновение наводок в выходной аудиосигнал через питание (для этого я просто подаю питание на ЦАП с компового импульсного блока питания с большими наводками на выходе)... в те времена, когда разрабатывался этот ЦАП автомобили еще не были оснащены таким количествам электроники (ксеноновые фары, ШИМ регуляторы освещения, электрические топливные насосы, CAN и другие цифровые шины... и т.д. и т.п.).

Решение: 

На плату припаиваем супрессор 1,5KE18A и как я уже писал выше - меняем входной конденсатор на 1000,0 мкф 16 вольт:

2. ESR стоковых конденсаторов  (измерение на частоте 100 кГц):

    Nippon Chemi-Con серии SME
    100,0*6,3v  - 1,8-2,3 Ом
    100,0*10v   -  1,4 Ом
    47,0*10v     -  2,2 Ом

    ELNA серии RE2:  
    47,0*10v  - 1,1 Ом

Тут, особых комментариев не надо и что надо делать дальше - совершенно ясно.

3. С разных достоверных источников имеется информация, что у этих ЦАПов есть слабое место - это выход из строя преобразователя DС/DС и ЦФ.

Попробуем разобраться в этом....

Действительно, разработчик/производитель заложил две "мины" замедленного действия в эти ЦАПы.

Первая мина:

Первый вариант - это так называемый эффект паразитного самопитания логики через ножки логических входов/выходов соседней микросхемы (или превышения входного напряжения над уровнем питания). Поэтому если вдруг, по каким-то причинам (причины описаны в Примечаниях в конце сообщения), перестает работать преобразователь DC/DC (KHAA02) (то есть пропадает питание +5 вольт на ЦФ), то через 3 ногу SM5813 мастерклока с приемника PD0075, который запитан от линейного стабилизатора IC903, который в свою очередь питается напрямую от бортового напряжения, пытается запитать ЦФ, ЦАПы, и ЦФ выходит из строя.

Возможен и другой вариант, который я обнаружил позже: ЦФ вроде как живой (все выходные сигналы есть), но на выходе ЦАПов только сильный шум. При этом потребление по +7,5 вольтам с преобразователя увеличивается до 200-300 мА (в три-четыре раза больше, чем в стоке), что и вызывает перегрев  преобразователя DC/DC и выход его из строя.

Вторая мина:
Земля на преобразователь DC/DC (KHAA02) попадает через припаянные края (2 точки) платы к корпусу ЦАПа, ... на схеме хоть земля и нарисована, но реально на плате она тупо прервана.
Вот фрагмент рисунка печатной платы с сервисного мануала, где я зеленым зачертил землю, которая должна идти на преобразователь к пину 1:

А здесь я желтыми линиями дорисовал разорванную дорожку земли на реальной плате:

 

И если кто не знает и отпаивает/вынимает плату с корпуса и включает её (а на преобразователе нет земли, естественно он не работает)... - то тут-же дохнет ЦФ....

Решения, как избавиться от этих "мин":
1.На всякий случай можно развязать подачу питания на 28 ножку ЦФ с помощью диода.
Питание ЦФ по даташиту допускается в пределах 4,75-5,25 вольта, поэтому для развязки нужно применить какой нибудь диод с малым падением напряжения при прямом включении (диод Шоттки). Я использовал диод 1N5819.
При питающем напряжении +5,08 вольта на ЦФ стало поступать 4,84 вольта... значит на диоде упало всего  0,24 вольта....

Ставить дополнительные буферные элементы на входах ЦФ, питающиеся от 5 вольт ЦФ.. - нет места.

2. Очевидно, изменение подачи земли на преобразователь сделано для лучшей развязки земель и уменьшения наводок на длинных кабелях, соединяющих чейнджер и голову -  теперь все обстоит несколько по другому....

Я поступил таким образом: просверлил дырочку в плате, там где обрывается земля на плате к преобразователю и проволочкой запаиваю перемычку сверху и снизу платы (вверху на предыдущем фото видна пайка в конце дорожки).
Никаких наводок в звуке в машине нет (также ни пуков, ни хлопков при вкл/выкл) - я проверял... по крайней мере неделю ездил с этим ЦАПом  и полет нормальный.
Можно оставить и так как есть, только в процессе доработок при включении ЦАПа обязательно! подавать землю на преобразователь DC/DC отдельным проводком. 

Литература:

1. Winning the Battle Against Latchup in CMOS Analog Switches  

Еще один ЦАП.

Задача: с учетом всего вышесказанного доработать под конкретный усилитель.

Разобрал ЦАП. Видно, что плата отпаивалась от корпуса.. также видна коррозия на металлических частях и потемнение на омеднённом корпусе под платой - очевидно ЦАП был залит какой-то жидкостью.

Включаю - на аналоговых выходах сильный шум, в котором едва различим звук.

Заменить ЦФ  SM5813 на точно в таком-же корпусе не представляется возможным, ввиду отсутствия оного в продаже и даже под заказ... поэтому меняю его на DF1700P.

Под рукой не было панельки на 28, поэтому использовал панельку на 32.... припаиваем панельку к нужным местам тонкими проводками и закрепляем термоклеем.

Также обещал сфотографировать еще один заменяемый конденсатор:

 Далее меняю конденсаторы по питанию... в некоторых местах ставлю Nichicon Muse KZ 
100,0*25v, полимерные алюминиевые Hitano ERS и на выходе разделительный RUBYCON BLACK GATE STD  22,0*16v
 

 Микросхемы.. попробовал еще вариант с  LM4562, LME49720, LT1364, SA5532, ОРА2604... но все равно вернулся к варианту AD8066 и LME49860.

Оптоприемник поставил от Sharp Microelectronics типа GP1FAV50RK0F, откусив верхнюю часть пластмассового корпуса под винт.

Теперь насчет выходного сигнала... задача получить на выходе сигнал как можно больше.
В стоке на нулевом треке 1 кГц на выходе ЦАПа 1,125 вольта  RMS.  
После  LPF выходит сигнал 1,45 вольта RMS... то есть если немного переделать вход и обвязку  ОУ.. и в результате усилить сигнал примерно 2,7 раза, то на выходе мы получим 4 вольта RMS.
В размахе это будет примерно 11,5 вольта, а питающее напряжение в ЦАПе 7,5*2=15 вольт... так с этим у нас все будет нормально.
R764 и 765 выпаиваю, между 1 и 2 ножками IC710 и IC711 ставлю по 27 пиков.

Все лишние дорожки с обратной стороны платы прорезаю. 
Все ОУ преобразователей I/U и LPF по питанию блокирую керамикой 0,1 NPO.  

Очень хорошо звучит...... единственно пришлось заменить разделительный Rubycon Black Gate Std ..... сколько не грел и не слушал, все равно остается ощущение осушенных самых низких частот, поэтому заменил на ELNA Silmic II 47,0 мкФ*16v.

Примечания:
1. Немного поигрался с LPF.
В стоке стандартная частота среза - 43 кГц.
Попробовал сделать 54... потом 96 кГц - лучше все таки оставить всё как было.
2. В преобразователе I/U в обратной связи (1 и 2 ножки IC708 и 709) конденсатор 470 пиков лучше поменять на 100 пиков NPO и припаяться как можно ближе к ножкам ОУ.
3. Уменьшил таки выходное напряжение до 10 вольт в размахе (после LPF поставил в делитель 1 ком и 3,54 кОм.).. что-то не понравилось в звуке, а что - не знаю сам.
4. В выходном каскаде в обратной связи ( прямо на 1 и 2 ножки IC710 и 711) надо тоже припаять конденсатор 10-27 пФ NPO. 
5. Выбрасывать цепи деэмфазиса или нет...  скорее да, но пока оставил как есть.
6. В некоторых случаях инсталляции в автомобиле надо земли в ЦАПе соединять сразу напрямую, то есть без сопротивления 10 Ом.
7. Чтобы заставить работать ЦАП по коаксиалу (без оптоприемника) надо усилить сигнал до 2,2-2,4 вольт,  отсоединить R701, R917, и на R917 подать такое напряжение, чтобы на 2 ножке IC908 было 2,2-2,6 вольта.
8. Насчет схемы.. потом вставлю ссылку.
9. Насчет преобразователя напряжения KHAA02:
- если он еще живой, то надо обязательно его выпаять, разобрать и заменить там все конденсаторы. Проблема в том, что там стоят электролитические конденсаторы Nippon Chemi-Con серии SXF, из которых вытекает электролит, а этот электролит попадает на плату и всё там разъедает и замыкает. Вот собственно это основная проблема, почему выходит из строя (или работает неустойчиво) этот преобразователь напряжения.
Это та-же самая проблема с конденсаторами Nippon Chemi-Con, которую я описывал в блоге http://halin-kvdam.blogspot.com/2014/04/blog-post.html.

На фото уже отмытая плата преобразователя. Хотя если приглядеться, то видно, что контакты и дорожки рядом, где были припаяны конденсаторы, изъедены и окислены электролитом.

 Верхняя сторона платы преобразователя:

10. Насчет замены преобразователя напряжения KHAA02:

Преобразователь KHAA02 выдает двухполярное напряжение  ±7,5 вольт. Ток по плюсу примерно 77 мА, по минусу 91 мА. 
Итого считаем 7,5v*0,168 мА= 1,26 Вт/0,7= 1,8 Вт
То есть сюда достаточно поставить преобразователь мощностью 2 Вт (при выходном напряжении ± 7,5 вольт).
Но так как стандартные преобразователи DC/DC идут только с выходным напряжением ±9 вольт, ±12 вольт,  ±15 вольт - нужно уже выбирать из преобразователей мощностью 4-10 Вт.
Из того, что на данный момент было в наличии в радиомагазинах: TEN3-2422WI, TEN5-1222, WRA1212YD, AM6TW-2412DZ и DCW03A-12 - выбрал преобразователь WRA1212YD.

 

Для включения преобразователя можно применить малогабаритное реле 12 вольт, контакты 1 ампер, мосфет-ключ и т.п.. Я применил ключ LM1951T, который привинтил к экрану. Для устойчивого выключения пятая ножка через резистор 5,1 кОм посажена на землю и 7,5 кОм на + 12 АСС.

Для уменьшения рассеивания мощности на 5 вольтовых стабилизаторах  и облегчения запуска преобразователя снижаем напряжение до ± 9,8 вольт. Для этого на выходе преобразователя устанавливаем одноваттные резисторы: в плюсовом напряжении 22 Ом, в минусовом 18 Ом.

На входе преобразователя установлен конденсатор 220,0*25 вольт и дроссель 33 мкГн*0,96 ампера.

С обратной стороны платы поставил дроссели в броневых сердечниках по 100 мкГн*0,6 ампера (лучше их потом поменять местами на дорожках, чтобы не закрывать штатное минусовое отверстие).

Токи потребления получились следующие: по плюсу 91 мА, по минусу 118 мА.
Считаем: 12v*0,209=2,5 Вт/0,7=3,58 Вт.
Получается, что преобразователь с выходным напряжением  ±12 вольт нужно ставить мощностью 4-6 Вт.
Наводки от преобразователя в питании PCM63 (±5 вольт) получились около 2 милливольт.

Еще один "интересный" ЦАП.

Задача: устранить все неисправности, полная профилактика и с учетом всего вышесказанного доработать в автономный вариант. Вход - стандартный  оптический Toslink, чтобы принимал цифровой сигнал с частотой дискретизации (sample rate) как 44,1 кГц, так и 48 кГц, выход аналогового сигнала - корпусные female RCA терминалы, подача питания через разъем GX12-3.

Использоваться будет в домашке и возможно в автомобиле.

История этого ЦАПа туманная - вдруг стал неисправным, пытались ремонтировать преобразователь DC/DC, потеряли его, видны следы жесткого выковыривания преобразователя (не сильно, но повреждены переходные отверстия). В остальном - состояние хорошее, все остальные детали на месте.

Чтобы убедиться что не работает ЦФ SM5813, подаю двухполярное питание ±7,5 вольт с лабораторного блока питания и включаю.  На аналоговых выходах сильный шум в котором едва различим звук. 

По питанию +7,5 вольт  потребление прыгает 150-170 мА и слабо помигивает защита по току (2 ампера). Понятно, значит и здесь умер ЦФ SM5813.  

Планирую заменить ЦФ SM5813 на SM5847 на платке (Китай), оптоприемник ставим DLR1111. 

Устанавливаю преобразователь WRA1212YD, включение через ключ LM1951T, который привинчен к экрану. Для устойчивого выключения ключа пятая ножка ключа через резистор 5,1 кОм посажена на землю и 7,5 кОм на 3 ножку стокового преобразователя (Q905 и R910 выпаян, а 7,5 кОм впаян между базой и коллектором Q905). Делаем замену всех конденсаторов в питании.

Для уменьшения рассеивания мощности на 5 вольтовых стабилизаторах  и облегчения запуска преобразователя снижаем напряжение до ±9,5-9,8 вольт. Для этого на выходе преобразователя устанавливаем одноваттные резисторы: в плюсовом напряжении 22 Ом, в минусовом 18 Ом.

Припаиваем платку с SM5847 проводками к нужным пинам на плате.

Конфигурируем платку SM5847: 384Fs, 16-bit, MSB-first, right-justified, 8fs oversampling, output data 20 bit.

Включаю ЦАП - полная тишина. Упс...

До резистора R744 (1 кОм) сигнал BCKI есть, а после (21 нога ЦФ SM5847) - малюсенький треугольный сигнал. Меняю резистор R744 на 100 Ом - теперь треугольный сигнал стал до и после резистора (в размахе примерно 3 вольта на 21 ноге ЦФ). 

Это плохо - получается, что вход BCKI в ЦФ SM5847 битый. Соединять накоротко не решился, совсем не хочется сжечь выход BCKI приемника PD0075.

На обеих выходах ЦАПа появился аудиосигнал, но малого уровня и с очень сильными искажениями. Осцилограф показывает, что обрезается отрицательная полуволна. Очень интересный случай!

В результате поиска неисправности оказалось, что умерли ОУ в преобразователях I/U  IC708 и IC709. Но это не страшно, все равно эти ОУ планировались под замену. 

После замены ОУ сигнал на выходах I/U стал нормальным.

Но с этим ЦФ SM5847 (с входной пилой по битому входу BCKI) - звук какой-то рваный, зернистый, жесткий..., есть проблемы по построению сцены и размерам звуковых образов - оставить этот ЦФ никак не получится. Не повезло кому-то. :(

Что было не так с SM5847 или с его переходной платкой, буду разбираться позже, главное вовремя остановиться - это экономит и время и нервы.

Теперь думаем на что менять ЦФ.

Цифровой фильтр SM5847 алгоритмически идентичен ЦФ SM5842. Поэтому в данной ситуации больше не буду связываться с SM5847 и поставлю ЦФ SM5842.

Делаем замену всех конденсаторов в звуковом тракте, в основном устанавливаем Elna RFS серии Silmic II и Elna ROA серии Cerafine, керамика - 0,1 NP0 Murata.

Устанавливаем в преобразователь I/U ОУ OPA2810, а в LPF ОУ OPA1612.

Выпаял лишние детали в выходном каскаде, заземлил и увеличил выходной сигнал до 3,5 вольт RMS. 

Так как ЦАП будет использоваться в основном в домашке, то обратно установил выпаянные выходные реле (иначе будут пуки при выключении ЦАПа), ключи Mute (Q711 и Q712) также  оставляем, чтобы не было пуков при отсутствии или неправильном цифровом формате.

Вот так выглядит DAC в собранном виде:

Ток потребления в режиме приема SPDIF - 0,4 ампера (12,4 вольта).

Примечания:

1. 2,7к+6,34к=3,35, 10п, WIMA 100п, M31PG601SN1L, удаляем 754 и 755, 

2. При установке ЦФ в DIP не забываем про светодиод.

3. 

Продолжение следует.