CSR8675+PCM1794一套完整的（蓝牙5.0+24bit| LDAC解决方案）制作随笔

jacksl528 · 发表于 2020-10-22 19:01

本帖最后由 jacksl528 于 2020-10-22 19:17 编辑

前面用了一些篇幅来构建这次制作的框架。休息下

jacksl528 · 发表于 2020-10-22 19:05

本帖最后由 jacksl528 于 2020-10-23 00:06 编辑

噢，还差点忘记介绍一个重要的配角

I/V和 LPF部分的运放选择问题，

先让我们来看看 PCM1794 TI官方设计的这个 I/V 和LPF电路，通过PCM1794的数据表的第二十页电路中不难发现，TI工程师为PCM1794设计了一个不算复杂的 LPF，运放的选用是NE5534+LT028的组合。

此LPF方案低通截止率大约在 210khz附近，是PCM1794应用最广泛的一种设计方案。我这次也用这个参数

细心的人也许早就分析过为何要采用 5534+ LT028这种运放组合来承接 PCM1794的模拟信号，根据我个人的看法，PCM1794这个芯片，已经把24bit DAC芯片的噪音和动态指标已经做到了这个层面的极限。

从官方给出的数据表就可以看得出来里面的内容详细且全面。多数的应用方案都是经过这个芯片的设计团队验证好的。

我们直接就可以拿来用，我也相信手册上这些参数方案已经是最优化的了没有十足的把握不必要去对参数做更改，毕竟我们没有那么高精度的测试条件，（这是我的一点建议）

为了继承这些优点设计人员首先需要参考的就是极低的噪声特性。那么就不难看出为什么要采用 5534+ LT028这种组合了。
（我在规划做这个板子之初就花了2天时间在TI官方的 TI E2E™ 支持论坛翻看了很多之前的设计人员询问 TI工程师的一些问题，其中就有人谈到有没有取代5534+ LT028更优秀的方案之类的问题，我见到TI的工程师做出的回应多次强调，
“可以根据自己的设计选择低噪音、高速率的新型运放，其中有提到OPA637之类的”同时也强调了采用PCM1794这种高质量DAC要想发挥其最佳性能，请避免采用单电源供电方案的IV/LPF方案。）

换句话说，PCM1794 不适合用于便携方案应用范畴~~经供参考

pcm1794提供两种数字滤波方案，DF ROLLOFF :Sharp/Slow，我在评估电路上面进行过跳线切换的反复对比试听，在这种环境下播放同一段音频我听不出差别（可能是我用的音源限制于16bit格式）。我想如果用24bit格式的数字音源肯能会有差异吧。

从官方数据表相关内容分析， Sharp模式的数字滤波方案对20khz以上的频段具有更“坎切”的滚降幅度。（TI的工程师称之为“高墙”方案）
而Slow模式就会显得稍微柔和一些。（TI的工程师称之为“坡道”方案）
关于：DF ROLLOFF :Sharp/Slow我的表达不一定准确，欢迎有专业知识的盆友斧正。

既然不是NOS模式，而且data来自蓝牙音频，那就彻底一些吧，在这里我选择了 Sharp模式。

PCM1794数据表，官方下载连接：https://www.ti.com.cn/cn/lit/ds/symlink/pcm1794.pdf

回到正题：我做这个方案之初，满以为自己会纠结在这个运放的选择困难症上面。

但事实上却并没有，原因是当我从Analog 的产品库再次回到 TI的主页，我在TI的产品库中找到了 OPA1611这枚新型的音频专用高性能运算放大器。

再说个题外话：（在我的印象中，我个人一直都认为Analog半导体公司的运放是硅谷几家半导体企业里面最好的。对TI运放的关注度一直都不高，也许是因为早些年用到了假的TI ne5532

）

关于OPA1611 我们来看看官方给出的数据：

1 特性
出色音质
超低噪声：1kHz 时为 1.1nV/√Hz
超低失真：
1kHz 时为 0.000015%
高压摆率：27V/μs
高带宽：40MHz (G = +1)
高开环增益：130dB
单位增益稳定
低静态电流：
每通道 3.6mA
轨到轨输出
宽电源电压范围：±2.25V 至 ±18V
提供单通道（OPA1611）和双通道两种型号（OPA1612）

根据官方数据表这枚芯片在 1kHz 时为 1.1nV 均方根的噪音表现已经令我吃惊，，再看看<10hz时，竟然也只有20nV 。这就比较恐怖了~~

1603367127(1).png

另外这枚OP放大器无论是噪音、速率还是 THD，对于我这次制作来看，技术指标都趋于完美~~ 舍它弃谁?(开心)

做个小提醒：尽管这枚IC 具有单通道和双通道两个版本，技术参数是一样的，并且双通道版本OPA1612在价格上性价比要比单通道的OPA1611高，

但我仍然建议，不要在 IV转换环节使用双通道该类运放。（论坛传统用语：懂的自然懂）

这是 OPA161x新型运放的官方数据表 https://www.ti.com.cn/cn/lit/ds/symlink/opa1611.pdf

红岸设计师 · 发表于 2020-10-22 19:17

本帖最后由红岸设计师于 2020-10-22 19:20 编辑

jacksl528 发表于 2020-10-22 18:48
淘宝上搜 CSR8675 就能找到，全世界就它一家在卖这种 mini模块，即最简使用方案。（PS，估计这家应该 ...

好的，谢谢，对了蓝牙发送或接收模式也不需要软件控去切换吗？还是你这个模块就单纯的一个从BT到IIS的接收？
另外看模块没有集成射频连接器和板载天线，你估计得注意下从RF PIN出来的射频走线。

jacksl528 · 发表于 2020-10-22 19:21

本帖最后由 jacksl528 于 2020-10-22 19:23 编辑

红岸设计师发表于 2020-10-22 19:17
好的，谢谢，对了蓝牙发送或接收也不需要软件控吗？还是你这个模块就单纯的一个从BT到IIS的接收？
另 ...

对头。这个模块就是你认知的那种工作方式。如果你只是按照我这篇帖子的使用方式去使用，不需要做二次开发，和软控，你买的时候叮嘱卖家，要“上电开机” 这种方案就行了

关于模块天线的设计方案我也在前10来天就开始关注并学习 “RF射频电路”的相关内容。感谢你的提醒

martymak · 发表于 2020-10-22 19:31

jacksl528 发表于 2020-10-22 18:59
前面对于电源部分的描述是文字化的，可能有些想了解细节的朋友读的比较抽象。

因此临时画了一个，本次制 ...

為什么电源这么复雜 ... 弄不清 , 樓主有否整个架构的方块图 ? 多些了解你的构思 ...

jacksl528 · 发表于 2020-10-22 19:32

本帖最后由 jacksl528 于 2020-10-22 19:36 编辑

martymak 发表于 2020-10-22 19:31
為什么电源这么复雜 ... 弄不清 , 樓主有否整个架构的方块图 ? 多些了解你的构思 ...

好的，我稍后详细再说一下亲关注的这个话题

592657820 · 发表于 2020-10-22 19:59

本帖最后由 592657820 于 2020-10-22 20:00 编辑

jacksl528 发表于 2020-10-22 19:05
噢，还差点忘记介绍一个重要的配角

I/V和 LPF部分的运放选择问题，

1794的evm文件里面也有推荐用opa134的，假如你换OPA1611的话，需要更改偏置电阻么？

金凤凰 · 发表于 2020-10-22 20:00

喜欢看大师的帖子，学习的好机会

jacksl528 · 发表于 2020-10-22 20:11

本帖最后由 jacksl528 于 2020-10-22 22:27 编辑

592657820 发表于 2020-10-22 19:59
1794的evm文件里面也有推荐用opa134的，假如你换OPA1611的话，需要更改偏置电阻么？

来吧，来看看你关心的问题。这几枚运放都是官方推荐过的。类比一下。
另外你问我换OPA1611 需不需要改偏置电阻，我有点疑惑。你指的偏置电阻式哪个，请明示

从后面官方给出的LPF方案来看，TI的工程师对PCM1794的内部DF（数字滤波）性能是相当有信心的。

而 LPF低通截止率设置在210khz附近那么高的位置，，这一点明显区别于早期R2R结构的 DAC芯片。可能是内置DF已经能有效的滤除22khz以上的“高频垃圾“

在互联网diy圈子，关于1794的I/V转换运放，一直是一个热议的话题，选择性很广，
个人推荐OPA1611 、5534、OPA637（无论是增益带宽、输入电压噪声密度、转换速率）都很合适，（价格也合适）

有些某参数看起来更加优秀的运放反而不适合，有些非音频专用运放在这种场合使用很容易不稳定，这也是为什么有些盆友的I/V转换IC温度异常的原因之一。

官方给到的1794的LPF是一个简单RC低通网络，后面的（LT1028）运放兼顾了平衡转非平衡作用。

既然PCM1794的静态参数那么优秀。为了更好的传承它的高信噪比、高动态范围的特性，这里也用超低噪声的音频运放即可。
我原本打算按照官方推荐的LT1028但我的元件盒子里面没有贴片版本，而且这枚芯片并不好购买。最终选择了 OPA1611这枚新型运放，
其实除了OPA1611、1612，诸如：LME49720、5534 、LM4562、 LME49722、JRC5532DD....这些都不错（只做参数推荐，不做声音评价）

592657820 · 发表于 2020-10-22 20:15

jacksl528 发表于 2020-10-22 20:11
来吧，来看看你关心的问题。这几枚运放都是官方推荐过的。类比一下。
另外你问我换OPA1611 需不需 ...

我也不太确定，运放输入级前面对地电阻是不是用来抵消运放的失调电压的？一般称这个电阻偏置电阻？

红岸设计师 · 发表于 2020-10-22 20:25

jacksl528 发表于 2020-10-22 19:21
对头。这个模块就是你认知的那种工作方式。如果你只是按照我这篇帖子的使用方式去使用，不需要做二次 ...

如果你想方便点，可以不用板载天线也不考虑50欧的RF线阻抗匹配，可以尽量画短一点然后接到连接器上，然后直接接2.4G天线伸出来就行了

jacksl528 · 发表于 2020-10-22 20:29

592657820 发表于 2020-10-22 20:15
我也不太确定，运放输入级前面对地电阻是不是用来抵消运放的失调电压的？一般称这个电阻偏置电阻？

在双电源电压应用方案下，按照官方给出的IV和LPF电路无需引入什么偏置电阻，

但根据你所描述的那枚电阻应该不叫偏置电阻。我认为应该叫“平衡电阻”更合适。具体可以参考一下运算放大器设计手册

jacksl528 · 发表于 2020-10-22 20:33

本帖最后由 jacksl528 于 2020-10-23 22:33 编辑

martymak 发表于 2020-10-22 19:31
為什么电源这么复雜 ... 弄不清 , 樓主有否整个架构的方块图 ? 多些了解你的构思 ...

前面的那个电源供电【思维导图】对于之前没有用到那几枚芯片的朋友来说，确实有点没头没脑，不好意思忽略了这个细节
感谢提出，补充一张这几个芯片需要的供电电压。

结合上面那张供电方案来看，自然就清晰了。

我是把电源的供电方案完全细分化，虽然都来自那组正负18V的直流电源，但每个芯片、模组部分，都用独立的稳压IC或LDO单独供电。
虽然看起来比较复杂，实际上并不复杂

1603369036(1).png

综合一下得到这张图：（请注意，思维导图与最终PCB电源方案存在细节差异， PCM1794的5V和3.3V分别来自两片不同的直流通路）

托普图形.gif

红岸设计师 · 发表于 2020-10-22 20:36

592657820 发表于 2020-10-22 20:15
我也不太确定，运放输入级前面对地电阻是不是用来抵消运放的失调电压的？一般称这个电阻偏置电阻？

图上的LT1028是差分比例电路。一般运放非信号输入端那个端口电阻分压就是消除失调电压，1794静音输出时有个偏置电压输出（也导致1794发热），个人觉得就相当于IV运放有了一个大的失调电压，所以单调IV的固有失调已经没有意义了，除非把IV的偏置调到和1794静音输出的电压差不多，但是就不知道会不会影响音质。（毕竟有人说1794输出不过0就是最大的特点），另外1798就没有偏置输出，功耗低一些

jacksl528 · 发表于 2020-10-22 20:37

本帖最后由 jacksl528 于 2020-10-22 20:39 编辑

红岸设计师发表于 2020-10-22 20:25
如果你想方便点，可以不用板载天线也不考虑50欧的RF线阻抗匹配，可以尽量画短一点然后接到连接器上，然后 ...

所得寺内，其实你提出的这个问题，是一个【重点】既然你先在这里提出来了，我就稍微多说几句。（之后的实作再给具体方案）

我的方案中，确实是考虑使用2.4G外置天线的方案的。

因为玩蓝牙HIFI 跟普通 蓝牙音频 方案上有些差异，比如你说的天线问题就是其中之一

蓝牙音频传输质量的好坏，很考验信号的强弱。。信号强信号质量好。传输速率才能拉满。否则会降速

影响音频质量的往往就是速率问题，因此做好天线是很重要的~~

jacksl528 · 发表于 2020-10-22 20:41

本帖最后由 jacksl528 于 2020-10-22 21:12 编辑

红岸设计师发表于 2020-10-22 20:36
图上的LT1028是差分比例电路。一般运放非信号输入端那个端口电阻分压就是消除失调电压，1794静音输出时有 ...

其实，在这个问题上无多虑了。采用±15V供电方案的 IV 部分无需担心这个问题。记得之前论坛上有个人好像就踩过这个坑，用低电压供电方案结果怪官方的IV/LPF方案不合理~~

如果 IV LPF部分要采用低电压供电方案，可以参考 https://www.ti.com.cn/cn/lit/ug/zhcu099/zhcu099.pdf 这个方式的设计
哦soryy 这个问题不是你担心的问题。借着这个主题，回复上面的朋友

jacksl528 · 发表于 2020-10-22 21:04

本帖最后由 jacksl528 于 2020-10-22 21:09 编辑

接上面第 22#楼

转入正题，先放CSR8675模块的原理图。

1603371962(1)_01.gif

jacksl528 · 发表于 2020-10-22 21:18

PCM1794部分的原理图（跟实际制作具体方案在细节上存在差异仅供参考）

IV/ LPF部分（跟实际制作具体方案在细节上存在差异仅供参考）

jacksl528 · 发表于 2020-10-22 21:24

本帖最后由 jacksl528 于 2020-10-22 21:26 编辑

CS8421 异步采样率转换器原理图（为实际制作时采用的方案。仅供参考）

1603373147(1).png

补充内容 (2022-4-29 10:57):
注意：8421原理图 VD3.3V 和 VL2.5V电源标注错误，两者正好弄反了。参考时请注意此问题

jacksl528 · 发表于 2020-10-22 21:28

本帖最后由 jacksl528 于 2020-10-23 23:10 编辑

整体电源方案原理图（跟实际制作打样电路存在细节差异，仅供参考）需要特别提示（PCM1794的+5V和 +3.3V供电分别来自两组不同的直流通路这一点和原理图上存在差异）

1603373230(1).png

[心得经验] CSR8675+PCM1794一套完整的（蓝牙5.0+24bit| LDAC解决方案）制作随笔

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