Előzmények
Egy otthon is megépíthető, jó minőségű hangkártya születésének története.
Előzmények: Már 2010 folyamán leveleztünk a kártya elkészítéséről Speeedfire tagtársunkkal. Némi szünet után 2011 májusában újra felmerült a téma. Ekkoriban én még csak mint kívülálló, segítő vettem részt az általa indított projektben, de idővel egyre nagyobb kedvet éreztem a kártya megépítésére. Így belevágtam én is.
Már annál is inkább, mivel időközben radikálisan átterveztem a neten található kapcsolásokat, így már az én felelősségem is a sikeres megvalósítás.
A cél egy olyan kártya megépítése volt, mely a lehető legtöbbet hozza ki az adott DAC-ból.
Mivel ez után repkednek majd a dB-k, lehet, hogy nem árt, ha elolvasod A decibelek rajtelmes világa című írásomat.
Egy USB-s hangkártyáról van szó. Sztereó, semmi csicsa, 3D, 5.1, meg ilyenek. Zenehallgatásra készült, 16 bites. Mint a CD.
A DAC szerepét egy Texas Instruments PCM2900B/PCM2902B típusú IC látja el. Ez az elmúlt hetekben frissült az "E" verzióról. A legfontosabb változás, hogy a "B" verzió USB2.0 támogatást kapott, és 6dB-vel javultak a torzítási/zaj adatai. Ez az IC rendelkezik még digitális audió ki/bemenettel (PCM2902B verziónál s/pdif, koax), illetve HID bemenetekkel, amikre nyomógombokat köthetünk és akkor a windows hangerőszabályzó és némítás funkciója elérhető.
Külön drivert nem igényel, a win alapból támogatja.
A DAC belső tápegysége 3,3V-tal látja el a D/A konvertert és az analóg áramköröket, de ez kívülről "felülírható" egy külső tápegységgel. Ezt a Texas javasolja is amennyiben jobb minőséget szeretnénk elérni.
A koncepció
Szerintem már az is sokat számít a hangminőségben, hogy a hangkártya kikerül a PC-ben lévő elektromos szmogból. Az USB viszont a tápellátásban jelent korlátokat. De azt sem akartam, hogy a konnektorba kelljen dugni. Tulajdonképpen ez volt a kulcseleme a tervezésnek.
Az analóg rész megtervezésekor két utat választhatunk: megtartjuk az USB 5V-ját, próbáljuk szűrni, stabilizálni és akkor aszimmetrikus, az 5V-nál is alacsonyabb feszültségről működnek az erősítők, vagy valami módon megnöveljük a feszültségeket és lehetőség szerint szimmetrikus tápot alakítunk ki.
Ha megnézitek az alábbi rajzokat nyilvánvaló a különbség az aszimmetrikus/szimmetrikus kapcsolástechnika között:
Az ábrákon látható erősítők pontosan ugyanazt a feladatot látják el.
Egyértelmű, hogy a szimmetrikus megoldás a sokkal kedvezőbb. A bal oldali rajzon az audió jel számtalan kondenzátoron halad át. Ráadásul C30 kivételével mindegyik elkó kell, hogy legyen - még, ha nem is mindegyiket annak rajzoltam - , ráadásul a fólia kondenzátorok meglehetősen drágák és nagy méretűek a uF-os kapacitás tartományban. Mindegyik kondenzátor rontja a mély-átvitelt, ezzel együtt a fázis-átvitelt és rajta hagyja kézjegyét a magas tartományon is: a kondenzátorok "megeszik" a magas hangok energiáját.***
Van még egy lényeges különbség: zavarjelek mindig vannak. Ha a GND a referencia, akkor a GND-n a GND-hez képest sosincs zavar jel. Egy eltolt referencián viszont mindig van zavar a GND-hez képest, azt a fokozatok felszedik, tovább erősítik. Az elnyomásukra további kondenzátorokat kell beépíteni, de az elnyomás már sosem lehet 100%-os.
Véleményem szerint az az alkatrész ront a legkevesebbet a hangminőségen, amit be sem építünk. Egyértelmű, hogy a jobb oldali kapcsolástechnikát választottam. Sokkal egyszerűbb is, kevesebb alkatrészt is tartalmaz, a panel is egyszerűbb lesz. Cserébe meg kell oldani a szimmetrikus tápellátást.
A legjobb IC-t is le lehet rontani nem megfelelő kapcsolástechnikával.
***Ennek az az oka, hogy a kondenzátorok dielektrikumában lévő polarizált molekulák mindig a pillanatnyi villamos tér irányába fordulnak, ez a mozgás pedig súrlódással, hő képződéssel jár. Vagyis energia veszteséggel. Ez a veszteség ~10kHz-től számottevő. Ezt az adatot meg is adják a gyártók: ez a tangens-delta.
Idő közben tovább léptem, elkészült az új verzió!
Toccata Twins
A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!
