Khởi động dự án Dual Core - NOS DAC R2R

Em mở dự án này để từng bước chia sẻ từ bước bắt đầu nghiên cứu cho đến các bước triển khai và hoàn thành dự án này. Tạm thời em chia sẻ một số infomation của dự án sơ khai trước rồi em sẽ diễn giải chi tiết lý do và mọi yếu tố kỹ thuật đã dẫn dắt em đến với dự án thú vị và đầy tham vọng này.
Tất cả những điều này em đã học hỏi được từ cộng đồng Internet và dự án này là một cách trả ơn cho cộng đồng các diyer trên Internet.
Dự án này em chia sẻ công khai để anh em cùng theo dõi các bước như một nội dung của một nhật ký để ai có nhu cầu thì tham khảo. Và nhờ cộng đồng các Diyer phát hiện được các sai xót thì vui lòng giúp đỡ chỉ ra để em hoàn thành dự án này hơn.

Đây là dự án Dual Core với một Core sử lý Pure PCM và một Core sử lý Pure DSD riêng biệt. Mỗi Core được tối ưu hóa để giải mã cho từng nguồn nhạc PCM hoặc DSD khác nhau. Không sử dụng bất kỳ phần cứng hay phần mềm nào để convert chuyển đổi qua lại giữa 2 định dạng PCM/DSD này vì cả hai giải pháp này đều sử dụng các thuật toán digital filter, de-emphasis, delta sigma, sample rate convert...đều ảnh hưởng tới chất lượng Digital Audio thuần túy. Tức dự án này là một DAC NOS rời rạc, không đụng chạm tới bất kỳ yếu tố nào vào tín hiệu số thô để sử lý nên về lý thuyết âm thanh hứa hẹn sẽ giữ nguyên bản được tín hiệu gốc ban đầu trong quá trình ADC ở phòng thu, tốt hơn rất nhiều các chip DAC Delta Sigma và sử dụng lọc số + tách kênh.

Tất cả các linh kiện trên DAC này đều sử dụng các linh kiện thuần Analog để biên dịch chuyển đổi Digital sang Analog theo dạng biên dịch Shift Register/Flip Flop (nội mạch những con dạng này bên trong thực tế là các mosfet analog) hứa hẹn sẽ cho chất âm gần gũi với Analog nhất có thể. Và ai cũng có thể tự thực hiện dự án này nếu có đầy đủ các thành phần, linh kiện nguồn từ bất kỳ đâu mà không cần phải biết code lập trình này kia...

Đối với PCM tốc độ cao 768Khz hoặc hơn nữa cũng không vấn đề gì vì những linh kiện này đang sử lý trên mạch DSD với tần số DSD512 lên tới 22M/24M. Vì vậy tất cả các tần số BCLK khác, từ thấp đến cao thì Core Pure PCM này hoàn toàn có thể sử lý được tất cho tốc độ hiện tại và cả tương lai.

Pure PCM 30-bit dựa theo nguyên lý R2R tương tự như của Soekris và Pure DSD sử dụng theo nguyên lý của Signalyts DSC1.
Dự án này phù hợp cho Amanero, BBB hoặc các loại tương tự. Cần có chân detector PCM/DSD và chân Mute.

Em post tạm sơ đồ (chưa hoàn thiện), chỉ mới xong các phần phần tách kênh I2S/DSD và phần giải mã chính cho các bác xem qua và bàn luận.
Phần nguyên lý đóng/mở kênh PCM/DSD và chức năng Mute khi Standby không có tín hiệu là phần phụ sau cùng em đang tiếp tục hoàn thiện tiếp.

Có thời gian em sẽ lý giải kỹ càng hơn sau...


https://drive.google.com/file/d/1-M1mlCh4O5TA-x4q_-CVgJsAIlj-odhq/view?usp=drivesdk


https://drive.google.com/file/d/1-LW_TZkzsYkKFxTZoO0FyTNoVlW_yfQ3/view?usp=drivesdk

 

Dự án thế kỷ. Chúc bác gặt hái đc thành công. Em trông chờ bản test final của bác.

 

Dự án này trên thế giới không có nhiều bác ạ.
Các chip DAC chỉ sử lý PCM hoặc DSD thôi, và thường sử dụng Delta Sigma cho tiết kiệm chi phí sản xuất, không sử dụng nguyên lý R-2R như AD1865, PCM1704... nữa. Để chơi các định dạng khác họ tích hợp hardware phần cứng chuyển đổi Sample Rate Convert như bằng CPLD hoặc AK4137 hoặc tương tự. Vì mạng R2R trên PCM và DSD có sự khác biệt nhau nên không thể sử dụng chung cho cả 2 định dạng này được. Các biện pháp chuyển đổi này đều ảnh hưởng rất nhiều tới tín hiệu Digital Audio thô và làm mất đi sự thuần túy của chúng.

 

Hay lắm! Ủng hộ bác, e ko biết nhiều về kỹ thuật này lắm, chỉ hóng pcb hoàn chỉnh cuối cùng

 

Rất hoan nghênh những dự án như này
Mong dự án thành công và đi vào cuộc sống phục vụ thú chơi âm thanh của cộng đồng diy VN

 

Tks các bác. Em là một diyer thuần túy nên không có điều gì là bí mật. Từng bước thực hiện em sẽ cố gắng chia sẻ chi tiết lên đây để các bác cùng theo dõi.

 

Trong quá trình lựa chọn các thành phần linh kiện em đã chọn và sử dụng các linh kiện dán và trở 0805 để giữ cho pcb nhỏ gọn nhất và tốt cho đường tín hiệu ngắn nhất.
Tuy nhiên sẽ xảy ra vấn đề khó khăn khi hàn cho các diyer hàn tay với số lượng trở rất lớn. Em đã suy nghĩ về điều này và em vẫn quyết sử dụng chúng vì thấy kích cỡ của nó phù hợp nhất cho bố cục layout tổng thể. Khi đặt pcb em sẽ đặt kèm luôn tấm nhôm Stencil được cắt bằng Laser tại nơi sản xuất PCB luôn để sau này hàn thủ công bằng thiếc mỡ, sau đó khò nóng hoặc dùng bếp nướng hồng ngoại.
Và cũng có thể thuê luôn hàn máy cho tiện vì em đã tham khảo qua thấy nó còn rẻ hơn so với chi phí bỏ ra 1 vài ngày công để hàn nó trong khi chất lượng hoàn thiện chưa chắc đã đẹp

Các bác search thêm cách hàn Stencil Paste Reflow trên Youtube xem họ hàn linh kiện dán bằng tay thêm nhé.
Ví dụ:

 

nhìn modune và mô tả cũng thấy hoành tráng rồi ạ, em chờ xem kết quả, Chúc bác thành công dự án này!

 

Dạ vâng. Dự án mới chỉ chập chững từ bước đầu tiên với sơ đồ + bố cục phác thảo sơ khai.
Sẽ còn cả một con đường dài ở phía trước.

 

Chắc không dài đâu. Song DAC R2R là...,,
Nên thuê Hàn máy b.
Trở 0.05% đi
Cái này nó còn ưu việt cho music server trong luẩn quẩn Main cấu hình cao thì nhiễu cấu hình thấp thì o chuyển pcm dsd

 

Dài vì còn nhiều yếu tố khác nữa anh.
Ví dụ như phải có thời gian vì thời gian còn để làm công việc chính kiếm cơm nuôi miệng nữa, rồi dồn lúa để mua trở chính xác 0.05% - 0.1%. Giá khoảng 0.16 - 0.22$/con mà mạch này tốn trở quá, tiền đặt PCB...
Nói chung nó phụ thuộc rất nhiều và thời gian và kinh tế của em.
Ngoài ra tính em cũng rất kỹ tính và cầu toàn. Khi vẽ xong xuôi em lại xuất schematic + layout ra pdf vào điện thoại để những lúc ngồi trên xe khách đi công tác tỉnh lẻ sẽ dà soát lại đề phòng và giảm thiểu sai xót tối thiểu, hoặc đi wire nào bất cập thì sẽ sửa lại cho hợp lý nhất có thể...

 

Về chi phí cho phần cứng để thực hiện phần chuyển đổi em đã tham khảo. Với chi phí này tương đương hoặc lớn hơn nhiều lần để xây dựng thêm một bộ PCM R2R rời rạc.
Tính tổng thể chi phí cho phần cứng Hardware Convert như Music Sever, Nguồn Linear cho Music Sever...thì em thấy xây dựng Dual Core này hợp lý hơn cho cả chất lượng và kinh tế hơn nhiều lần. Điều này đưa em đến dự án thú vị và đầy tham vọng này. Mục tiêu là Bit Perffect and NOS

 

Chúc mừng dự án của bác thành công. theo dõi dự án của bác.

 

Em rất ủng hộ phương án của bác chủ với việc đặt chất luợng dự án lên trên yếu tố phổ cập. Dùng trở SMD 0805 là hoàn toàn hợp lý về cả kĩ thuật lẫn kinh tế. Trở cho mạch R2R đòi hỏi độ chính xác cao và hệ số nhiệt thấp, linh kiện smd về điểm này có giá dễ chịu hơn trở thuờng rất nhiều

 

Dự án này em đã làm thành công và đang sử dụng, phần DSD dùng chip CPLD, phần PCM dùng chip AD1860 (R2R). Góp ý bác kg nên dùng chip rời nên dùng CPLD hoặc FPGA để thực hiện vì điện dung ký sinh thấp tốc độ chuyển đổi cao sẽ giảm méo tín hiệu xung vuông, phân PCM không nên làm đến 30bit vì bit càng cao đòi hỏi độ chính xác của R rất cao, hồi xưa các hàng làm đến 18bit đã khó lắm rồi các R phải khắc Laser trong chip.

 

Trở 10k sai số 0.05% giá 83$/500pcs của Nhật chắc đủ cho cái Pure PCM không mấy bác?
https://www.arrow.com/en/products/rg2012n-103-w/susumu

 

Phần PCM là mạng bậc thang R-2R.
Trong đó 2R = 10K, R = 5K.
Với R = 5K này em sẽ dùng bằng 2 con 10K 0.05% song song => sai số trung bình chỉ còn 0.025%.
Phần PCM = 384 con + DSD = 128 con. Tổng cộng 512 con.
Tất cả đều sài 10K vì loại này phổ thông dùng nhiều và được sản xuất nhiều nên dễ mua và rẻ hơn các giá trị khác.

 

Cám ơn bác đã góp ý.
Em làm đây chỉ là phần Module cho DAC chính. Mạng R2R trên PCM sẽ dễ dàng để thay đổi 30bit xuống bất kể giá trị bit nào với jump.

Em làm đơn giản nhất có thể, tức chỉ decoder tín hiệu PCM/DSD từ bất kỳ nguồn nào gửi đến ở chế độ NOS.

CPLD có thể sài nhiều phần cứng khác nhau tùy sở thích của từng người. Em vote Amanero và BBB do nó có cả 2 chân DSD-En và Mute.

DSD_En chắc chắn em phải cần để chuyển đổi sử dụng đầu ra PCM/DSD tương ứng với tín hiệu phát tới.
Mute Pin chắc chắn em cũng sẽ cần để chống sôi, bụp khi bit rate thay đổi (Next, Pause, Stop...)

2 phần này em cần phải kỹ càng = hardware ở đầu cuối và sử lý khéo + so sánh chéo giữa hai chế độ. Tránh trường hợp như Soekris cũng đang bị dính hiện tượng Pop khi tắt mở nguồn...

 

Tất cả đều NOS hết bác. ý em nói thay vì bác sử dụng các chip ghi dịch rời để ráp (như sơ đồ bác đưa) mạch sẽ cồng kềnh và nhiễu lớn dùng CPLD để thay các chip này sẽ khắc phục được nhược điểm trên chứ không phải thay cho Amanero (vẫn sử dụng Amanero để nhận tín hiệu).

 

Em chỉ biết hardware và application ứng dụng sử dụng nó thôi. Em muốn mạch đơn giản nhất có thể, dễ dàng để làm, trong khi tốc độ dư dả đâp ứng bất kỳ tần số nhạc nào ở hiện tại và cả tương lai.
Với biên dịch AHCT595 tốc độ và nhiễu như anh nói chắc chắn sẽ không có vấn đề dựa trên thông số băng thông của nó và thực tiễn nó đã đang được sử dụng trên Soekris và Signalyst DSC1.
Cái em làm chỉ là phần biên dịch đầu cuối và trong khả năng em có thể làm.

 

Ý bác là dùng trực tiếp CPLD để lái bậc thang R-2R. Em đồng ý với bác là tốc độ của nó nhanh hơn so với AHCT595 nhưng với tốc độ của AHCT595 đã là quá dư thừa đối nhu cầu tốc độ DSD512 trở xuống PCM.
Nhược điểm của CPLD lái trực tiếp bậc thang R-2R dòng lái thấp, không nâng được Vref nên Soekris vẫn phải sử dụng đến LVC595 ở đầu ra. Như vậy CPLD có nhanh nữa vẫn bị giới hạn tốc độ của AHCT595 ở tầng cuối cùng của mạch biên dịch này (hiệu ứng nghẽn cổ chai).
Mà theo em được biết trong CPLD của Soekris có sử dụng các thuật toán Digital Filter (phá vỡ vấn đề NOS).

Hoặc cách dùng khác như Holo Spring DAC. Đầu ra CPLD được đệm fet rồi lái R-2R. Sẽ lại phát sinh xảy ra vấn đề độ match giữa các fet và gây ra sự phi tuyến giống như sai số của điện trở. Như vậy ở trường hợp này có hai lần sai số gây phi tuyến.

Vì thế, quan điểm của em vẫn là sử dụng AHCT595 vừa đơn giản, hiệu quả, chi phí thấp, đáp ứng đủ nhu cầu.

 

Chúc dự án bác thành công tốt đẹp!

 

Theo mình biết thì source pcm 32 bit rất hiếm, các nhà sx chủ yếu phát hành bản hires 24bit PCM thôi. Nên chắc ko cần giải mã pcm đến 30bit.

 

Bác nói chuẩn xác vấn đề ạ. Đó là nguồn nhạc tại VN và cách họ bán các bản thu âm dựa trên CD ra thị trường.
Nhưng thời của CD đang bị lụi tàn bởi công nghệ số và khả năng lưu trữ giới hạn của đĩa CD. Giờ đây đang là thời đại của công nghệ số, ngồi ở nhà mua nhạc chất lượng cao trực tiếp từ các hãng thu âm mà không lo vấn đề lưu trữ. Chất lượng cao hơn CD nhiều lần do họ không phải rip xuống chất lượng thấp hơn cho vừa size dung lượng để burn vào CD nữa.



Giả sử PCM này của ta set ở 30bit và chơi một bản nhạc có Data = 16bit. Như vậy chỉ có 16bit được biên dịch chuyển hóa thành Analog nhạc, còn lại 14bit kia sẽ là các bit trống. Nó sẽ khiến cho Core Pure PCM của ta phát sinh thêm nhiễu ở các bit trống này.

Trên sơ đồ và layout, mỗi kênh sử dụng 4 con AHCT595 tức ta có thể thực hiện được max 32-bit để có thể upgdare nếu sau này nguồn nhạc chất lượng hơn. Nhưng em đang dùng 30-bit để bỏ 1bit đầu và 1bit cuối. Điều này tốt hơn cho canh lề và tránh trường hợp drop bit trên đường left shift.
Em có bổ sung các jump để tùy biến để sau này em tự setting số bit mà em muốn sử dụng. Chắc chắn sẽ hàn và nghe thử 16bit trước, rồi tăng dần lên 24, 32bit để đánh giá nghe kiểm so sánh...em nghĩ 24bit là phổ thông phù hợp cho nguồn nhạc pcm hiện nay.

 

Em cập nhật thêm sơ đồ, bổ sung thêm phần chọn và chuyển chế độ đầu ra cho PCM hoặc DSD. Chỉ 1 trong 2 nguồn nhạc được đưa ra và được check + so sánh chéo cực kỳ kỹ lưỡng.

Nếu PCM hoạt động thì các chân 10 chung của khối DSD ở mức cao (ngắt chế độ hoạt động của HC595) - ngắt lần 1.
Đồng thời tín hiệu mức cao H bên chân chung 10 này quay ngược sang Relay Số bên PCM (thường đóng) để gỡ chập đầu ra cho kênh PCM hoạt động, cùng lúc bên Relay Số của DSD đóng chập 2 kênh diff để chống ko cho DSD có tín hiệu ra - ngắt lần 2.

Tiếp theo 2 relay cơ để chọn PCM hoặc DSD ra. Ở chế độ này nếu PCM đang phát ra mà bên DSD có sôi hay sì...cũng ko được qua out của Relay Cơ - ngắt lần 3.
(Em nghĩ phần Relay số tắt tiếng ở step 2 có thể bỏ qua vì với Relay cơ này đã chọn kênh PCM hay DSD được ra ngoài rồi, chỉ cần tắt tiếng ở step 1 là đủ), đồng nghĩa không cần phải ngắt mute/chống chiếc gì cho khối còn lại đang nghỉ ngơi kia. Vì nó có làm gì thì làm cũng chẳng phát được đầu ra ra khỏi Relay Cơ).

3 lần chế độ này luôn luôn check chéo nhau, đảm bảo chắc chắn logic để lựa chọn PCM hay DSD được hoạt động đưa ra đầu ra chính xác.

Cuối cùng ở đầu vào của sơ cấp của OPT, em dùng Relay số thường đóng để dùng chức năng Mute của Amanero. Chân Mute này được Invert. Tức chỉ cho âm thanh xuất ra nếu có tín hiệu PCM hoặc DSD đang được phát. Còn lại là nó luôn im lặng khi không có nhạc bất kể PCM hay DSD đang được play (next, pause, stop...).

Mời các bác xem qua sơ đồ và cho em xin ý kiến đóng góp. Hoặc có cách nào hợp lý hiệu quả và thông minh hơn thì giúp em. Vấn đề này là vấn đề em lăn tăn nhất. Các sản phẩm thương mại đời mới có hộ trợ cho cả PCM&DSD cũng bị dính vấn đề bị pop khi thay đổi qua lại giữa hai source nhạc PCM/DSD.

https://drive.google.com/file/d/1yc_vHvP7m2i7wlcJM5xaIQp8oQC-ruAh/view?usp=drivesdk