Zhruba před rokem jsem postavěl několik zvukovek na základě PCM2906, ze kterých mi zůstala jedna. A pak za velice příznivou cenu (za cenu poštovného) se mi podařilo sehnat 3 PCM2903 a, tím pádem vznikla i příležitost je porovnat.
Jediný rozdíl mezi nimi – organizace napájení. Jelikož se jádra obou čipů napájí napětím 3,3V, PCM2906 pro tento účel má vestavený lineární stabik. PCM2903 však ne, takže potřebuje externí. Je to dobře, nebo špatně? Z cenového hlediska, ještě před rokem 2903 stala o 20% levněji (asi kvůli stabiku), avšak dnes stoji stejně. A co tak z hlediska kvality? Podíváme se upřeně, co pro nás bude znamenat vestavený a externí napájecí blok.
První na řadě je PCM2906.
Rušení 1 z USBčka míří dovnitř čipu. Spektrům závad, jdoucích z PC je docela široky, ale dá se jej omezit na několik stovek kHz pasivní výhybkou, nižší jeho část pak odfiltruje LDO.
A co, vlastně, LDO znamená (kromě malého úbytku napěti, samozřejmě)? Především bychom měli vědět, že LDO znamená jinou, než u klasických stabilizátorů schemotechniku. Zapojeni výstupního tranzistoru LDO se společným emitorem/odtokem znamená nepřijatelně vysokou výstupní impedanci a nemožnost pracovat bez zpětné vazby. Právě ona definuje naprosto všechny parametry takového stabilizátoru.
Tyto dvě skutečnosti, zase, znamenají, že LDO víceméně přijatelně pracuji do desítek/stovek kilohertzů, pak jejich filtrační a stabilizační funkce klesají. Měl by jim tady pomoci kondík na výstupu, jenže u PCM2906 on je zapojený hodně daleko, a to přes pin čipu, který má svoji impedanci Zp, takže své filtrační funkce neplní skoro vůbec. Toto je problém číslo 2.
Dále, zase kvůli vzdálenému umístěni filtračních (blokujících) kondenzátorů, rušení 3 se z jednoho bloku naprosto "bezpřekážkově" dostane do druhého. Proud, přece, teče cestou nejmenšího odporu.
Čtvrtý problém – mezibloková kapacitní vazba; inherentní pro všechny jednočipové aplikace a je neodstranitelný. V našem případě projevuje se tak, že se rušení z digitálních bloků (jako USB-blok, PLL, SPDIF-decoder) kapacitně přenáší do analogových (jako DAC/ADC, zesilovače) a způsobuje v nich intermodulační zkreslení. Je to docela zrada, protože na analogových výstupech není vidět vůbec nic, žádné rušení, ale zvuk je "špinavý".
Nic, jdeme na PCM2903.
Tak tady je to trochu jinak. Především zdůrazním, že LDO je posílené výstupním kondíkem, který je umístěny opravdu mezi ním a zátěží, což rapidně zlepšuje jak filtrací závad ze strany PC (1), tak i blokovací funkci stabilizátoru, čili zmenšuje vnitřní jeho impedanci na VF.
Zároveň zapojeni LDO "před" parazitním odporem pinů ještě více napomáhá filtraci napájení, kondenzátory opravdu plní své funkce (2).
Dále, při takovém zapojení vyskytuje výborná příležitost zablokovat každý "spotřebič" vlastním kondíkem a naprosto eliminovat problém číslo 3 – elektrickou vazbu přes napájecí obvody.
Co se ale tyká kapacitní vazby 4, jak jsem zmínil, tady jsme bezmocní.
Tož zkusme vylepšit alespoň něco.
Takže je tu už známý nám galvanický oddělovač na ADuM4160 a měniči, pak vlastně PCM2903 a optické převodníky. Přibyl nám externí stabík TPS73633 a několik cívek.
Co se tyká zmíněného stabiku, je to extra-nízkošumové LDO (≤30µV), které zachovává stabilitu při jakékoliv kapacitě na výstupu, čili žádný šmejd. Poslední skutečnost nám umožňuje narvat tolik kandíků a cívek na napájení, kolik budeme chtít a vůbec se nestarat o jeho stabilitu.
A kondíků budeme mít hodně. A různých. Pro blokování VF-bloků (oscilátor, PLL atd.) použijeme obyčejné X7R MLCC plus obrušující cívky, pro NF-obvody použijeme foliové a MLCC kondíky a zase cívky.
Asi je to hodně přehnané, ale pro porovnání naprosto super. Uvidíme, co z toho vyplyne.
Deska bude trochu složitější, několik součástek přijde na spodní stranu, zjednoduším si ale život alespoň hotovým čelním panelem.
Zvukovka bude umístěná zase v krabičce KM42BN, takže všechny rozměry zůstávají stejné. Osazujeme a jdeme porovnávat.
Dvě desky jsem osadil kompletně, třetí – postupně, abych zjistil co má největší vliv na kvalitu, protože třeba při porovnání dvou PCM2903 s keramickými a foliovými kondama na výstupu, poslední zpívala opravdu příjemněji; tento krok byl správným směrem.
Pak následovalo něco mezi překvapením a zklamáním: naprosto mizerný rozdíl mezi 2906 a 2903 při napájení přes měnič. Tento rozdíl se však zvětšil při napájení přímo od USB, což se dálo očekávat.
Co z toho plyne?
1. Největší (a neodstranitelné) problémy nám přináší kapacitní vazba mezi bloky v čipu; na druhém a třetím obrazcích je to č.4. Podívejte se na vyzařovaní integraču.
Je to pouze orientační měření, ale názorně ukazuje, co valí do NF-bloků ze strany VF.
2. DC-DC-měnič zároveň s oddělováním napájení také jej docela dobře filtruje, což je vidět (spíše slyšet) hlavně u PCM2906.
Obával jsem se, že bude také něco vyzařovat, ale spektrač neukázal nic hrozného.
Něco sice vyzařuje, ale převážně v dolní častí spektru a jenom ve směru X; ve směrech Y a Z naprosto ticho.
3. Největší přirůst kvality zajistili foliové kondenzátory v NF (zvukovém traktu).
4. Kvalita externího stabilizátoru nehraje skoro žádnou roli; LM1117 nebo LF33 bohatě stačí.
5. U obou čipů je velmi důležitý správný layout a výběr a umístění blokovacích kondenzátorů.
6. PCM2903 bych upřednostňoval při přímém napájení z USB, a to právě kvůli lepší filtraci závad, jdoucích z PC. Při napájení přes měnič rozdíl je zanedbatelný.
Samozřejmě, že se taková dračka vyplatí jen v případě, když chcete z čipu vytáhnout opravdu všecko. Není to o moc dražší, ale zpívá trochu příjemněji (i přestože datasheetové parametry jsou naprosto stejné).
Zbývá jenom umístit je do krabiček a zvukovka podle feng-shui je hotová.
