PCM1704*4全差分牛输出解码器 制作全方面总结，更多照片和测试待更新

小米气态键盘

设计这个dac最开始的目的是替代之前坏掉一块1704的NOS迷你解码器，不过那个机器我目前换上了两块AD1865在用，感觉也还不错
核心电路参考@飞天狼001 老哥的AD844电流镜用法，后接用ADI的滤波器设计向导辅助设计的单级二阶贝塞尔滤波器，用恒流二极管做偏置的BD139/140缓冲电路推动LL1527音频牛，本来音频牛的预算是从小皇家买两颗全新的LL1527XL，后来问了咸鱼一位说是已经卖完的卖家说实际上是涨价了，想要的话还可以帮忙订购
简化的核心电路图如下

PCM1704前端还有数字隔离器，这可以将数字界面与74HC164的i2s nos分离模块与PCM1704完全隔离，ADUM3440的引脚规格同时完全兼容ADUM240/140，ADUM140D和3440相对比较容易购买到，而参数上看140更好，我目前是买了140D，用之前板子拆下来的3440凑合用着，另外等专业人士来分析下是数字隔离器好听还是光耦好听

PCM1704供电选择LT3042/3093，数字供电用磁珠隔离，官方的Application Information中写了数字供电和模拟供电分开并不会带来什么好处，而LT3042/3093我简直焊到心态爆炸，那加一颗磁珠稍微隔离一下干扰就完事了，另外负电源部分电流稍大，选择稍小的磁珠来避免数字供电电压不对称（不过最后我实际测试发现磁珠带来的误差比LT3042/3093内置电流源误差小得多）。LT304X/309X是单电阻器设定的内置电流源线性稳压器，其用法相比传统的电压源线性稳压要简单许多，需要5V的输出电压只需要在SET引脚接一颗50K的电阻到地即可。我记得这几个LDO的PDF中有给出“若想获得更高精度的电压，可以采用电压基准来驱动SET引脚”，最简单的方案就是用并联电压基准（类似于稳压二极管），来代替Rset，不过这个方案我没试过，大家可以试试，用ADR5045理论上就可以，Iset大约100μA，足够使并联基准正常工作，初始精度±5mV。

PCM1704外围的电容，其中电源部分的四颗和BPO DC电容我选择的是KEMET的6.3V 100μF T527钽聚合物电容，数字供电再各自并一颗104的NP0 MLCC（模拟供电我没有并0.1，电路图中忘记改了），REF和SERVO的退藕我买的是松下的HX1C 16V 47μF的铝有机聚合物电容，LT3042/3045的输入输出电容是松下的POSCAP系列钽聚合物（没有这方面的电容选购经验，都是随便挑的）


AD844反相输入端的电流会被镜像至TZ引脚，这是I/V电路的关键，其作用是变换电流输出阻抗，使得电流输出更加接近理想电流源，且可以获得更高的电压摆幅，这一点在飞天狼老哥的帖子中说明已经比较详细了。

LPF的运放我随便选的，各位愿意改成直插运放换着玩当然也没有任何问题，但是直插的退藕距离比原生贴片设计还是要长很多，而且LPF并不需要多大的输出电流。原本准备买ADA4625，但是这个不太好买（立创商城无现货=不好买），再加上它的Settling Time是ADA4898的接近5倍，我最终还是选择了这颗定位貌似是AD797代换产品的ADA4898，立创商城售价一颗约15-20元，同相输入端的电容相对于常见的LPF参数来说很大，但是实际仿真中这个电容并不会对频响有很大的影响，而且基本消除了方波的过冲，方波上升沿通过仿真观察大约是10μS，20KHz方波仍能保持相对正常的方波形状，我认为这样是可以的。

输出牛我并没有采用官方的带有少量反馈的驱动方案，而是根据http://bbs.hifidiy.net/forum.php ... ;page=2#pid29680194这一贴的耳放设计方案，用恒流源驱动BD139/140于偏流约40mA的纯甲类状态做缓冲驱动，最终的效果还不错，BD139/140温度大约60度，略烫手的散热片非常hifi，40mA的静态电流对于伦达牛来说足够以纯甲类模式完美驱动，而且分立缓冲电路的几毫伏输出中点对于LL1527来说仅能产生几百μA的静态直流，我认为这并不会有什么影响。但是BD139/140用TO220的散热器很别扭，而且ECB的管脚排列对于常见的TO-220中功率管略显孤儿，大家有什么推荐的TO220这种ECB管脚排列的型号可以给我推荐推荐。

模拟部分运放和缓冲电路的退藕电容我选择的是伍尔特的PSLC系列铝聚合物电解，25V 47μF，选这个其实我是想买尽可能高性能的退藕，将来自电容的音染降低，全部的润色交给伦达牛，不知道这种想法对不对。另外伍尔特的电容标字是WE，此WE非彼WE，不懂的人可能还以为是西电电容呢。

运放和缓冲电路的稳压IC我选择的是Linear的LT3081/3091这一对组合，每声道两组电路用一对，这边没有用LT3045/3094主要出于安全考虑，我的PCB上只有二级稳压，一级稳压目前用的是自己画板子的Sigma22电路，变压器次级整流滤波之后的电压大约是30V，如果一级稳压失效，LT3045/3093会被过高的电压直接击穿，1963/3015这一对常见组合同样是耐压低。3081/3091提供的浮地接法或者传统的三端稳压用齐纳管垫高地的方法似乎也可以用于3045/3094，这样可以一定程度上提高耐压，再加上外置功率管扩流，有时间折腾的大佬可以尝试尝试。
另外我发现一个很奇怪的问题，同样是低压差稳压器，LT1963A的PSRR在LT3045面前简直惨不忍睹，1MHz下LT3045的PSRR性能竟然还要高于LT1963A在120Hz的参数，3081的120Hz和10K PSRR相对好看一些，1M仍然惨不忍睹，LT3042我记得有人测试过扩流接法的PSRR参数，有损失，但仍远高于1963和3081，时间不够了，我准备留到下次再尝试。


选择牛输出其实是我一个很冲动的举措，我一开始尝试在LPF电路选择GIC滤波器，但是做了两次布线设计都没成功，第二次仍有轻微自激，看了Konrad老哥的帖子之后决定使用输出牛来替代LPF，但是LL1527的频响是10-150KHz ±0.2dB，而我又用的是NOS模式，所以说还是保留了一级简单的运放LPF结构。

LL1527我原本准备买两颗全新的XL，后来联系咸鱼卖这个的人说是因为涨价了所以说没再进货，而这两颗全新的预算足够让他帮忙再订四颗LL1527，我就按照平衡转单端再两颗串联产生平衡输出这种用法，两声道一共用了四颗，提高AD844的I/V电阻，省一半的牛钱让LL1527工作于1：1的平衡转平衡模式下也是完全可行的。根据伦达牛官方的描述，最佳方波响应负载大约是3-4K，所以说我每组输出都连接了一颗4.02K的MM0204电阻，这个电阻电路图未标示出

前天已经装好开声，因为我数字界面和DAC本体是分开的，隔离器在DAC板子上，ADUM3440前端的布线有点问题，有大量的噪声，只能用屏蔽线套上磁环飞线连接，好在是解决了。
该说不愧是伦达牛，44.1KHz下的1K方波堪称完美（上升下降沿由于44.1KHz的原因会有一定的波动，我这个波形发生软件开其他的采样率的方波有振铃），1K正弦波甚至保留了NOS特有的阶梯状波形（没放大看不太出来），三角波也非常漂亮，可惜我没留照片。后续更多的波形测试等我装好机箱再说了，NOS的THD之类的参数肯定惨不忍睹，我也不好找设备，就不测了（说是机箱，实际上只是上下两块厚亚克力板子，实在找不到尺寸合适的机箱了）
我之前担心传言的全面使用钽铝聚合物电容会使得声音发硬，还有有人说伦达牛无高无低，最终结果我非常满意，声场比之前的小机器更凝聚，规模差不多，解析和分离度也不错，高低频出乎意料的非常棒，低频下潜远强于我之前的迷你解码器，估计是超低内阻的退藕发挥作用了（虽然聚合物电解的低频ESR比起标称的100KHz参数还是高太多），而我比较意的能量感和密度倒是只有比较小幅度的提升，不过也还很不错就是了。

1KHz方波@44.1KHz采样率


过牛之前的1K正弦波形，平均值测试是错的，输出中点实测大约4-7mV


DAC主板照片




补充内容 (2020-8-22 09:26):
26楼已更新简化单声道全平衡电路的文件，需要参考的可安装立创EDA下载打开

补充内容 (2020-8-23 11:31):
39楼已更新更多测试波形参数

补充内容 (2020-8-23 11:54):
这个电路图错误很多，详细可以参考26楼的那个文件

小米气态键盘

补充一下，除了I/V电阻是Vishay的塑封Z Foil，线性稳压Rset是不那么发烧的牌子的0.1%贴片低温飘精密电阻，其他全部电阻都是Vishay的MM0204晶圆电阻，LPF部分的电容是国巨的，主要看中1nF误差1%

cqxl

楼主这帖子发的，1704估计又要涨价了
现在对于1704，就是希望谁能设计一个mini全贴片版的1704解码出来，可以随身带随身听的那种。
以前在打架坛看有大侠搞出来过，后面没影了，估计大侠做来自嗨的

小米气态键盘

cqxl 发表于 2020-8-20 16:58
楼主这帖子发的，1704估计又要涨价了
现在对于1704，就是希望谁能设计一个mini全贴片版的1704解码出来 ...

黑太子不算吗随身空间太紧凑了，而且我现在随身蓝牙TWS用的挺不错的

小米气态键盘

cqxl 发表于 2020-8-20 16:58
楼主这帖子发的，1704估计又要涨价了
现在对于1704，就是希望谁能设计一个mini全贴片版的1704解码出来 ...

我就是做个板子自己玩，这能拉动1704涨价我是不太信的

microstar

请教下lz，844的2k调零是如何测试的？怎么确定最优的？阻值
另5脚输出和6脚输出测试过吗？

小米气态键盘

microstar 发表于 2020-8-20 17:35
请教下lz，844的2k调零是如何测试的？怎么确定最优的？阻值
另5脚输出和6脚输出测试过吗？

官方文档里写的是20K调零电阻，中间接+15V，我做的第一版本测试板子中间接的是-15V，也可调零，但是我需要的只是调整几毫伏的输出中点，甚至因为我买的全新的贴片AD844JR，这一级的输出中点可能连毫伏级别都不到，所以说我把这个电位器相当于拆成了一个精密电位器两端串电阻，两端串10K，中间取2K，算是有啥用啥吧，只取了中间的一点，加大可调精细度，不过最终实测中点很理想，我就没装这个调零。
5脚接电阻之后6脚输出没试过，我后端用的是同相输入端的运放LPF，负载电流很小，多的缓冲电路理论上只会增大温漂和干扰，不过全新的AD844JR在输出脚的漂移也很小就是了

曾经年少

多图，有原理图，多文字，有价值的帖子，赞！

小米气态键盘

另外提一个比较离谱的事，立创EDA的PCB库里有LL1527/1527XL的PCB开孔和丝印图，还是在系统库里，虽然次级焊盘尺寸不太合适，但是孔距完全正确

小米气态键盘

microstar 发表于 2020-8-20 17:35
请教下lz，844的2k调零是如何测试的？怎么确定最优的？阻值
另5脚输出和6脚输出测试过吗？

5脚输出最大的问题是负载能力极差，或者实际上是没有任何负载能力。5脚是无反馈的镜像反向输入端电流，若是希望理想的把这个电流转换成电压，就应该让这个电流100%的经过I/V电阻，任何后端电路的分流都会降低摆幅或者压缩动态范围，最理想的情况是用Jfet运放，或是在I/V后第一级连接极高输入内阻的缓冲器，例如BUF634或LME49600这种。如果按照飞天狼老哥原设计的GIC滤波器，那么最终输出的电压摆幅实际上是由AD844镜像电流输出转电压来的，要想驱动音频牛就必须加缓冲器，不然音频牛的负载足够让电压摆幅跟随负载变化巨大，高输出摆幅降低动态是必然的，而且实际上GIC滤波器根本带不动音频牛

惠州创客

小米气态键盘 发表于 2020-8-20 20:33
另外提一个比较离谱的事，立创EDA的PCB库里有LL1527/1527XL的PCB开孔和丝印图，还是在系统库里，虽然次级焊 ...

楼主你可能不知道，jlc可能会把客户的PCB封装提取出来，供大家使用。

czm200818

1704太不耐操了。算了还是操1541稳阵！

superxo

厉害了，用输出牛。
NOS+输出牛是迷人搭配。

小米气态键盘

惠州创客 发表于 2020-8-20 21:52
楼主你可能不知道，jlc可能会把客户的PCB封装提取出来，供大家使用。

提取出来也好啊，省得做板子还得买牛自己测尺寸了，不过PCM1704的封装是错的，给的是宽体SOIC，实际上应该是中体SOP，第一次做板子时候没注意到，不过倒是勉强能焊上去用

小米气态键盘

czm200818 发表于 2020-8-20 22:51
1704太不耐操了。算了还是操1541稳阵！

我音源是数播，以24bit为主，96KHz基本占了1/3以上，所以说1541从一开始就不在我的考虑范围内，解码规格都不能满足，想放现有曲目必须对其中很多进行转换的话还是太麻烦了

小米气态键盘

superxo 发表于 2020-8-20 23:32
厉害了，用输出牛。
NOS+输出牛是迷人搭配。

之前的小解码器我比过NOS和DF1706做升频，感觉还是nos好听，这次就继续沿用了，输出牛一开始是想平滑一下输出波形，可惜到最后的输出也还是有一定的阶梯状

microstar

小米气态键盘 发表于 2020-8-20 20:49
5脚输出最大的问题是负载能力极差，或者实际上是没有任何负载能力。5脚是无反馈的镜像反向输入端电流， ...

谢谢lz答疑。期待后期的测试结果

小米气态键盘

microstar 发表于 2020-8-21 09:22
谢谢lz答疑。期待后期的测试结果

再测试我估计就是测测各频率的各种输出波形啥的了，直流中点直到末端对于输出牛都是完全可接受的范围，而牛耦合对于后级的保护程度某种程度上说比继电器延时之类的保护效果还要更好，开关机爆音有，但是很小
另外调零似乎应该主要调的是PCM1704的输出直流中点，AD844官方表示B级别的输出Offset已经被调到150μV以内了，844JR的级别可能稍微高点？

592657820

设计方案不错了，就是分立推动牛部分需要配对一下

小米气态键盘

592657820 发表于 2020-8-21 15:46
设计方案不错了，就是分立推动牛部分需要配对一下

恒流二极管必须配对，这玩意离散性太大了，检波管我买的1S1555，测了十只导通电压全部都是0.548V，后续就没再配对，BD139BD140异极配对能提供的太少了，我买的简单同极配对，最终输出中点一路4mV，三路6-7mV，还可以吧，毕竟我输出用的是平衡耦合接法，偏磁会抵消掉，能整到精密异极配对的输出管自然更好，另外BD139/140似乎很难找到能代换的TO-220管子？我引脚排布是按TO-126的ECB排的，TO-220基本都是BCE然而我散热器用的TO220的，中间两颗电阻我买的拆机家当MP930 15R。初始精度1%，商家也做了简单配对测试，也不很需要自己再配对了。另外我仿真里跑出来的电流很小，只有大约3.5mA的峰峰值，似乎用LME49600的高带宽接法就能工作于纯甲类模式下，所以懒得配对换成LME49600缓冲似乎也是可以的