CoCo - SPDIF Converter & Conditioner

[Edward]

Przedstawiam Wam urządzenie własnej konstrukcji:

 

SPDIF Converter & Conditioner (w skrócie "CoCo")

 

Jego zadaniem jest poprawienie przebiegu cyfrowego sygnału SPDIF. Włączamy go pomiędzy źródło sygnału cyfrowego (Odtwarzacz CD lub DVD, transport, komputer z wyjściem cyfrowym itp.) a odbiornik, czyli zazwyczaj zewnętrzy przetwornik DAC. Jak sugeruje nazwa, CoCo obrabia wyłącznie sygnał cyfrowy SPDIF, poprawia jego przebieg, czyli skraca zbocza sygnału, ogranicza zakłócenia a także zmniejsza jitter samego sygnału. Do wyboru mamy dwa wejścia: coaxialne i optyczne (wybierane przełączniniem), oraz dwa wyjścia: coaxialne i optyczne. Wyjścia mogą być używane jednocześnie. CoCo może służyć też jako konwerter sygnału optycznego na coaxialny oraz odwrotnie i tak naprawdę głównie w tym celu został zbudowany.

 

Dodatkowe funkcje, które oferuje CoCo:

 

- separacja galwaniczna wejścia/wyjścia (opcjonalnie)

- informowanie o prawidłowej synchronizacji sygnału wejściowego (LOCK)

- informowanie o błędach odczytu danych (ERROR)

- informowanie o sygnale nie będącym zwykłym dwukanałowym audio (NON AUDIO) - pojawia się w przypadku przyjęcia strumienia Dolby lub DTS

 

Zakres częstotliwości obrabianego sygnału to 32 kHz do 96 kHz, długość słowa od 16 do 24 biitów.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[pawcio]

Edward to Twój wyrób?

wygląd bardzo profi.

[Gość rochu]

Ciekawe urządzenie.

Czym się różni pod względem funkcjonalnym od tego:

http://www.monarchyaudio.com/DIP.htm

?

[darkfenriz]

Mam nadzieję, że nie zrobiłeś wewnętrznego reclockingu....

[Chris01]

rochu, 13 Lip 2009, 23:24

 

wydaje sie, ze niczym sie nie roznia funkcjonalnie. Ja mam Monarchy Audio DIP i sobie chwale.

[Waldi_06]

>darkfenriz,

>Mam nadzieję, że nie zrobiłeś wewnętrznego reclockingu....

 

Wolfson WM8804 potrzebuje zewnętrzny zegar do normalnej pracy i w ustawieniu zaproponowanym przez autora obróbce podlega zakodowany sygnał w formacie SPDIF. Więc nie ma reclockingu.

dzieje się tak dlatego, że WM8804 może pracować jako nadajnik SPDIF (transmiter) - czyli po ludzku może sygnał wejściowy zdekodować , a może go też przepuścić dalej po SPDIF, bardzo zmyślne zastosowanie,

 

autora prosimy o dalsze szczegóły - jak na zakładkę DIY przystało,

[Edward]

Rochu, Chris01,

 

urządzenie z linku wskazanego przez Rocha różni się zasadniczo tym, że zmienia częstotliwość próbkowania, natomiast CoCo zawsze wypuszcza sygnał o takiej częstotoliwości, jaką otrzymał na wejściu i nic nie grzebie w danych. Z pomniejszych różnic tamto urządzenie posiada wyjście AES/EBU, natomiast nie posiada optycznego. CoCo zaś odwrotnie: posiada wyjście optyczne, a nie ma AES/EBU.

 

Za chwilę wkleję większą dawkę informacji.

[darkfenriz]

Hm.., nie znam tego scalaka.

Czyli wewnętrznie odtwarza takt i ten odtworzony używa do transmisji. To jest dobre rozwiązanie, pytanie czy warte ceny scalaka, ponieważ oprócz diodek sygnalizacyjnych resztę można zrobić "na głupa".

P.S. Obudowa naprawdę cacy.

[Edward]

Główna płytka z elektroniką.

Widoczne na zdjęciach gniazdo służy do podłączenia paneleu z diodami LED na froncie urządzenia.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[Chris01]

piękna robota - aż trudno uwierzyć, że nie wyszło to z fabryki tylko jest dzielem DIY!!!

[PiotrSz]

Gdzie dawałeś front panel do szczotkowania i sitodruku ?

 

Obudowa chyba Hammond ?

[Edward]

Tak, obudowa to Hammond. Fronty wykonane zostały w zakładzie zajmującym się obróbką metali.

 

Poniżej zamieszczam schemat urządzenia. W zasadzie nie kryje on żadnych tajemnic. W dużej mierze jest to standardowa aplikacja zgodna z propozycją noty katalogowej układu WM8804.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[darkfenriz]

Jesli moge, to pozwole sobie na malutkie uwagi:

- kanal nadawczy w tej konfiguracji nie ma 75 ohm, tylko 220, przearanzuj ten dzielnik

- zastanow sie, czy potrzebny jest transformator, jesli i tak z jednej strony jest swiatlowod a zasilanie nie jest uziemione.

[Edward]

Szczegóły techniczne:

 

Głównym elementem przetwarzającym sygnał jest odbiornik/nadajnik SPDIF o symbolu WM8804 produkcji Wolfson Microelectronics. Obróbka sygnału polega odebraniu oraz ponownym uformowaniu bloków danych w strumień SPDIF i podaniu go na wyjście. Zregenerowany sygnał charakteryzuje się bardzo krótkimi czasami zboczy (około 4 ns) oraz dużą dokładnością czasową.

 

Układ zmontowany jest na dwustronnej płytce drukowanej pokrytej soldermaską oraz sitodrukiem opisującym położenie elementów. Otwory są metalizowane. Większość elementów jest montowana powierzchniowo. Rezystory, cewki i kondensatory ceramiczne posiadają rozmiar 1206 lub 1210. Większe pojemności są obsługiwane przez kondensatory tantalowe. W urządzeniu nie występują kondensatory elektrolityczne aluminiowe.

 

Zasilanie CoCo oparte jest na niskoszumnym stabilizatorze LT1762 produkcji Linear Technology. Dostarcza on napięcia stałego 3.3V potrzebnego do działania układu WM8804 a także odbiornika i nadajnika sygnału optycznego. Stabilizator jest odporny na zwarcia, przeciążenia, prąd wsteczny oraz przegrzanie, powinien więc zapewnić długą i bezawaryjną pracę urządzenia. Przed stabilizatorem znajduje się kondensator C1 wstępnie wygładzający i filtrujący napięcie dostarczone z zasilacza. Dioda D6 zapobiega odwrotnemu podłączeniu zasilacza (w takim przypadku układ nie zadziała, ale będzie bezpieczny). Za diodą znajduje się bezpiecznik polimerowy 200 mA (Schurter). Bezpiecznik ten nie przepala się, w momencie zadziałania rozwiera obwód, a po pewnym czasie powraca do stanu przewodzenia. Za stabilizatorem znajdują się kondensatory filtrujące C11, C8 oraz kondensator C2 zmniejszający szumy stabilizatora. Przed układami obsługującymi złącza optyczne znajdują się dodatkowe filtry zapobiegające przedostawaniu się zakłóceń z odbiornika/nadajnika do reszty układu. Są to L1, C13, C10 dla odbiornika oraz L2, C7, C12 dla nadajnika. Blisko układu WM8804 znajdują się kondensatory C4 i C14 dodatkowo filtrujące zasilanie, są one szczególnie ważne dla stabilnej pracy pętli PLL.

 

Do zasilania CoCo należy używać zasilacza o napięciu stałym od 5V do 9V, stabilizowanego lub niestabilizowanego. Przy napięciu mniejszym niż 5V układ może pracować niepewnie, zaś przy napięciu powyżej 9V stabilizator będzie się mocno grzał, a nawet może się wyłączać. Napięcie powyżej 20V zniszczy układy. Urządzenie pobiera około 50 mA prądu, więc zasilacz dostarczający 100 mA jest w zupełności wystarczający.

 

Odbiornik optyczny to TORX147L, zaś nadajnik to TOTX147L (Toshiba). Zapewniają one prawidłową transmisję kablem Toslink o długości do 5m, ale bez problemu można ją nieco zwiększyć.

 

Do przesyłania sygnału SPDIF coaxialnie używa się zazwyczaj przewodów z wtyczkami RCA i gniazd w tym samym standardzie. Jednak część urządzeń bazuje na złączach BNC. Aby umożliwić użytkownikowi wybór standardu zgodnie ze swoimi upodobaniami lub posiadanym sprzętem, CoCo został wyposażony w tablicowe gniazda firmy Neutrik. Gniazda te produkowane są zarówno w standardzie RCA jak i BNC oraz mają identyczne mocowania. Istnieje więc możliwość wyboru typu gniazda zarówno na wejściu jak i na wyjściu. W razie potrzeby można w przyszłości zmienić gniazdo, albo zastosować tanią przejściówkę RCA-BNC lub BNC-RCA.

 

CoCo posiada separację galwaniczną wejścia coaxialnego zarówno na wejściu jak i na wyjściu. Elementem separującym jest popularny transformator sygnałowy PE-65612 firmy Pulse Engineering. Separacja jest opcjonalna, zamiast transformatora można wlutować dwie zworki, wtedy separacji nie będzie i masa układu zostanie połączona z masą przewodu doprowadzającego/wyprowadzającego sygnał. Warto pamiętać o tym, że w przypadku stosowania separacji konieczne jest użycie gniazd izolowanych, czyli nie posiadających połączenia masy z obudową! Neutrik produkuje gniazda tablicowe w wersji zarówno izolowanej i nieizolowanej.

 

Jeśli CoCo ma być podłączony złączem coaxialnym do urządzenia posiadającego separację galwaniczną, to w jednym z urządeń należy zrezygnować z separacji galwanicznej, tak aby masa została podłączona do ekranu kabla.

 

Układ WM8804 przetwarzając sygnał informuje o stanie swojej pracy. Dostępne są następujące sygnały w postaci zapalających się diod LED na panelu frontowym:

 

- OPTICAL: wybrano wejście optyczne.

 

- COAXIAL: wybrano wejście coaxialne.

 

- LOCK: informuje o prawidłowej synchronizacji do sygnału wejściowego. Zapalona dioda LOCK nie oznacza jednak, że odbierany sygnał jest muzyką. Komunikacja pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem bardzo często odbywa się także wtedy kiedy płyta nie gra, wtedy dioda LOCK świeci się, ale w głośnikach jest cisza. Jest to sytuacja normalna.

 

- ERROR: oznacza błędnie wykryty znacznik początku bloku danych lub błędną sumę kontrolną. W przypadku gdy dioda ta pobłyskuje trzeba sprawdzić i wyeliminować źródło błędów, ale jest to sytuacja ekstremalnie rzadka. Dioda ta świeci się także wtedy gdy na wejściu nie ma sygnału, czyli gdy zgaśnie dioda "LOCK".

 

- NON AUDIO: dioda ta zapala się w przypadku, gdy dostarczony strumień nie jest zwykłym dwukanałowym audio. Może się to zdarzyć na przykład, gdy wysłany zostanie strumień Dolby lub DTS. Uwaga! W takiej sytuacji układ nie odłącza automatycznie wyjścia i sygnał zostaje w niezmienionej formie przekazany na wyjście. Jeśli taki sygnał trafi do układów DACa zostanie przetworzony na bardzo głośny przykry dla ucha szum, w skrajnym przypadku może uszkodzić sprzęt. Warto pamiętać o tym w czasie eksperymentów i zdecydowanie przyciszyć wzmacniacz.

 

WM8804 jest taktowany kwarcem 12 MHz (Abracon - ABMM2-12.000MHZ-E2-T) o dokładności 20 ppm, stabilności temperaturowej 20 ppm i starzeniu w pierwszym roku 2 ppm.

 

Elementy R7, R8, C5 formują sygnał wyjściowy (75 Ohm).

 

Rezystory R1, R2, R3, R4, R5+R6 ograniczają prąd diod LED do około 6 mA, dzięki temu świecą się one wyraźnie, ale nie za jasno.

 

Elementy R11, C9 służą do ustawienia układu WM8804 w odpowiedni tryb pracy.

 

Elementy R10 i C3 to standardowy układ resetu.

 

Płytka podzielona jest na dwie części: płytkę główną oraz panel diod LED. Są one połączone taśmą 10-żyłową zakończona popularnymi złączami zaciskanymi typu IDC. Główna płytka posiada 5 otworów montażowych, które nie są wykorzystywane jeśli urządzenie jest zmontowane w przeznaczonej do niego obudowie Hammond 1455Q1601. Otwory zostały wykonane na wypadek gdyby ktoś chciał wmontować układ do gotowego urządzenia albo do innej obudowy. Panele frontowy i tylny wycięte są laserem z blachy stalowej. Napisy naniesione są także laserem, co gwarantuje doskonałą trwałość.

[Edward]

Połączenie głównej płytki z panelem LED.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[andrejos1]

Edward,

 

to może warto by było stworzyc zamowienie dla kilku chetnych na pcb (mysle ze nie mialbys nic przeciwko temu i udostepnil bys projekt pcb)

 

czy z dostepnoscia wolfsona i lineara byl jakis problem i jak sie ksztaltuje pienieznie taki projekt?

[wojtekr]

ja tez bym był chętny

[Waldi_06]

>Edward

Gratuluję projektu, szaty zewnętrznej i wewnętrznej, opisu również!

 

Pytanie: czy myślałeś aby wykorzystać zdolność tej kostki do jak to nazwano "reclockingu".

 

PS właśnie uruchomiłem DACa z tym odbiornikiem , ale na słabszym kwarcu.

[marekzawa]

Edward

 

Swietna robota.

Chętnie bym CoCo wypróbował.

[wojtekr]

Edward czy mógłbyś napisać jakie odsłuchowe zmiany wprowadza ten układ i czy tworząc układ bezkompromisowy wymienił byś jakieś części na lepsze- kwarc lub inne lementy?

 

Oczywiście te pytania są w kontekście (mamy nadzieję) Twojej zgody na udostępnieniu nam tego projektu.

Jeżeli taka zgoda będzie to najchętniej byśmy kupili od ciebie płytki, ewentualnie mogę takie płytki zamówić ale potrzebował bym dokumentację i wtedy wyjdzie trochę drożej.

[Edward]

Dziękuję za wszystkie miłe słowa :-)

 

Projekt prezentuję tutaj po to, aby osoby chętne mogły zbudować CoCo dla siebie. Jeśli zbierze się kilku chętnych, to zamówię wszystko co jest potrzebne do zmontowania gotowego urządzenia włącznie z obudową, wyciętymi panelami z naniesionymi napisami, płytką drukowaną oraz kompletem elementów. Wystarczy polutować.

 

Około połowa kosztów urządzenia jest zależna od kursu Euro, są to elementy kupowane w sklepie Farnell (pl.farnell.com). Patrząc na ceny w tym sklepie proszę pamiętać o doliczeniu 15% VAT.

 

Na chwilę obecną koszt gotowego kitu osculuje w okolicy 330 zł. Do tego należy dodać koszt zasilacza. Ja używam zwykły polski zasilacz Abrasco 5V, 500 mA z wtykiem 5,5/2,1 masa na zewnątrz. Zasilacze te kosztują 25 zł, ale z powodzeniem można zastosować inny.

 

andrejos1, 14 Lip 2009, 13:20

>czy z dostepnoscia wolfsona i lineara byl jakis problem i jak sie ksztaltuje pienieznie taki projekt?

 

Stabilizator LT1762 jest bez problemu dostępny w Farnell. Z Wolfsonem jest gorzej, ciężko go kupić w detalu, ale posiadam mały zapas po 25 zł/szt. Dla wszystkich chętnych powinno spokojnie wystarczyć.

 

Waldi_06, 14 Lip 2009, 13:44

>Pytanie: czy myślałeś aby wykorzystać zdolność tej kostki do jak to nazwano "reclockingu".

 

Ależ on tak właśnie działa! Tryb hardare'owy, w którym pracuje tu Wolfson regeneruje zegar przy pomocy pętli PLL i dopiero formuje dane do wysłania. To nie jest proste połączenie wejścia z wyjściem. Potwierdziły mi to pomiary oraz przesunięcie czasowe sygnału. Inaczej Wolfson nie byłby tu w ogóle potrzebny :-)

 

wojtekr, 14 Lip 2009, 13:58

 

>Edward czy mógłbyś napisać jakie odsłuchowe zmiany wprowadza ten układ

 

Nie, tego nie napiszę :-)

 

>i czy tworząc układ bezkompromisowy wymienił byś jakieś części na lepsze- kwarc lub inne lementy?

 

Starałem się zastosować elementy odpowiednie do pełnionej funkcji, a nie te, które są obecnie modne. Jak widać nie ma tu wcale kondensatorów elektrolitycznych, co na pewno wydłuży czas bezawaryjnej pracy. Kondensatory tantalowe mają dobrany ESR, ceramiczne - odpowiedni rodzaj dielektryka. Stabilizator Lineara jest pozabezpieczany wewnętrznie na wszelkie sposoby, poza tym jest wyjątkowo niskoszumny - to jest bardzo fajny układ! Natomiast samo taktowanie było przedmiotem wielu przemyśleń oraz konsultacji z inżynierami Wolfsona. Z dość bogatej korespondencji, w której wziął także udział projektant tego układu jasno wynika, że zastosowanie zwykłego stabilnego kwarcu do taktowania WM8804 jest rozwiązaniem optymalnym. Lepsze bywa wrogiem dobrego, łatwo można przekombinować. Dlatego układ jest taktowany kwarcem za 4,30 zł. Złącza optyczne Toshiby, coaxialne Neutrika, chyba najlepsze z dostępnych. Bezobsługowy bezpiecznik Shurtera... Pewnie można lepiej, ale to nie jest rakieta kosmiczna :-)

[andrejos1]

moze warto by bylo zrobic choc by dwie opcje zamowienia: z obudowa oraz bez.

ja osobiscie caly uklad zaaplikowal bym do obudowy mojego DAC`a (tym samym nie potrzebowalbym wej/wyjsc optycznych)

 

wiec jesli kolega sie juz zgodzil moze warto zaczac:

 

1. andrejos1 (bez obudowy)

[wojtekr]

1. andrejos1 (bez obudowy)

2. wojtekr (bez obudowy i neutrików)

[marekzawa]

1. andrejos1 (bez obudowy)

2. marekzawa - komplet z obudową.

[andrejos1]

>1. andrejos1 (bez obudowy, neutrików i części optycznej)

>2. wojtekr (bez obudowy i neutrików)

[marekzawa]

1. andrejos1 (bez obudowy)

2. wojtekr (bez obudowy i neutrików)

3. marekzawa - komplet z obudową.

[andrejos1]

>>1. andrejos1 (bez obudowy, neutrików i części optycznej)

>>2. wojtekr (bez obudowy i neutrików)

>>3. marekzawa - komplet z obudową

[Edward]

To oczywiście rozsądny pomysł, żeby dostosować zestawy do wymagań i do tego, co kto aktualnie posiada "na magazynie". Myślę tylko, że całą drobnicę (rezystorki i kondensatorki) potraktujemy jako nierozłączny komplet.

 

Na dzień dzisiejszy szacunkowe ceny najdroższych składników CoCo wyglądają tak:

 

1. obudowa - 87 zł

2. płytki drukowane - 66 zł/kpl

3. WM8804 - 25 zł (ta cena nie zmieni się)

4. LT1762 - 7,50 zł

5. złącze Neutrik BNC - 28 zł

6. złącze Neutrik RCA - 18 zł

7. TORX147PL - 18,40 zł

8. TOTX147PL - 15,30 zł

9. kwarc - 4,30 zł

10. transformatorki separacyjne - 2 x 4zł

11. fronty (blacha+wycinanie+napisy) - ok. 40 zł (może uda się taniej)

 

To w sumie daje 317,50 zł. Reszta to drobiazgi. Proszę pamiętać, że ceny nieco się wahają, ale dużych różnic nie przewiduję.

[Gość rochu]

Edward, 14 Lip 2009, 10:22

 

>urządzenie z linku wskazanego przez Rocha różni się zasadniczo tym, że zmienia częstotliwość

>próbkowania, natomiast CoCo zawsze wypuszcza sygnał o takiej częstotoliwości,

 

Jesteś w błędzie.

Monarchy DIP nie zmienia częstotliwości próbkowania.

Monarchy produkuje upsampler, jako osobne od DIP-a urządzenie.

[marekzawa]

Edward

 

"Myślę tylko, że całą drobnicę (rezystorki i kondensatorki) potraktujemy jako nierozłączny komplet."

 

Oczywiście że tak.