【扫把旗飘飘】我们一起来做手工——从零开始造DAC（预计5天内完成全文，更新中）

明9002

【序篇】

业余条件下制作DAC很难吗？其实作响不难，做好则需要投入很大很大的精力去学习去研究，当然在做之前必须做好理论功课，不能太“想当然”了。但……本文谨献给“喜欢想当然而做”的初级DIY玩家们，以下我们不会过多的讨论理论，不会在乎前因后果，而只是从手工课的角度详细的讲解如果从零制造一款DAC机器。

【准备篇】

结构基础课：

直至现在，常规的DAC结构无非就是：接收解调电路、数字滤波电路#、数模转换电路、模拟输出电路以及电源这五个部分组成。我们需要做的就是把现有的材料根据规则组装起来形成一个完整的系统。

（#数字滤波电路并不是绝对必须的，数字滤波简称DF，早期的机器有些是没有DF模块的，滤波工作都有模拟电路构成的低通滤波完成。）

以下我们要弄清楚这些单元是什么由什么构成：

A:什么是接收解调电路？
Q：简单的说就是将数字音频信号（S/PDIF）转换成LRCK、BCK、DATA、MCK这四种信号的单元。

（常见的功能芯片有：CS8412、CS8414、CS8416、DIR1703、DIR9001、TDA1315、YM3623、YM3436等）

A：什么是数字滤波电路？
Q：在本文架构内，可以简单的看做是简化模拟低通滤波电路压力的工具，有了它模拟低通滤波器的结构可以大大的简化。

（常见的功能芯片有DF1700、DF1704、DF1706、SM5803、SM5813、SM5842、SM5843、SM5847、SAA7220等）

A：什么是数模转换（DAC）电路？
Q：在这里就简单理解为将数字音频数据转换成模拟音频信号的工具。

（常见的功能芯片有：TDA1543、TDA1541、TDA1547、TDA1305、PCM58、PCM63、PCM1702……太多了）

A：模拟输出电路包含什么？
Q：假如是电流输出型的DAC芯片，那么需要电流转电压（I/V）转换后才接模拟低通滤波器（LPF），而电压输出型的DAC则只需要LPF就足够了。当然想加输出缓冲电路的话另当别论。

（常见功能芯片有：……大多是运放，不详解了，自行参考模拟电路的书籍）

供电的电源就不说了没电源啥都做不了，后篇再详解。

选材

好吧，开始选材。翻翻手头的材料有这些……



我不得不承认选材是件非常痛苦的事情，有得时候啥都想做，拿不定主意，挺烦人的。但这次不同，做手工课，那么就选一些大家容易找到的材料吧。本次选定CS8412+SM5813+PCM63+JRC5532DD的架构，电源采用三端可调稳压器LM317、LM337来担当。



那么也得准备一些电阻电容什么的吧。在此顺便把做DAC常用的电阻电容规格罗列一下，供参考。

电阻类：（通常使用1/4W的就足够了）

必用的有：75ohm、1kohm
常用的有：1k~10k范围内（主要用于IV及LPF以及芯片配置电阻）、47ohm、100ohm。
某些芯片专用的有：47k（用于CS8416的设置脚）

电容类：

主滤波电容常见采用容量1000u/2200u/3300u/4700u，耐压为25V~35V，我个人偏好1000u、2200u这些容量。
IC退偶的电容常见容量为：10u、22u、47u、100u，数字电路部分有6V以上耐压即可，模拟电路一般情况下16V以上足够了。

必要的和可能需要的准备

1、一台电脑是必须的，如果没有电脑我想各位也看不到我这个帖子……
2、必要的软件，如protel99se，国内应用最广教程较多，交流起来比较方便。另外就是PDF阅读器，没它很多资料都看不到。
3、激光打印机。这不是必须的，可以用单位的，也可以到外头找打印店帮忙。另外最好准备铜版纸做热转印的耗材。
4、过塑机或电烫斗，没这个玩意热转印PCB是不行的，当然偏好烧红了铁板当加热板的人除外。
5、覆铜板，当然用洞洞板也行，那就可以直接忽略我所说的东西吧，直接搭好即可。。。
6、水槽，记住要耐腐蚀性的，用来存放腐蚀用的液体，最后腐蚀电路板需要用，另外最好准备手套，免伤玉手……
7、……还没想好，想好再补充。


（编辑中，可能修改，未定稿……）

【软件操作篇】

开关电脑和安装软件我就不说了，从操作开始介绍。

分两步走，首先是看懂规格书文档，也就是pdf在说什么，……跑题了，我忘记本文是写给脑子一进水就开始想当然造DAC的初级玩家们。那我们就别管什么规格书了，只管搭积木，就当是玩连连看……直接把PDF上的图纸拼接起来吧。

参考文档

当年的BB留存的PCM63的规格书中，有提供完整的应用图纸（不包含电源部分），所以可以直接参考。

这个是参考图纸

需要说明的是这张图纸是有点问题的，仅供参考，详细的可以参考规格书中的其它图纸。这里我不阐述了只是一个全局参考。

接下来使用protel来绘制原理图。

protel99se

首先简单的讲讲流程。
1、制作库文件。也就是CS8412等这些芯片的引脚、封装的定义。
2、绘制线路图。
3、生成网络表。
4、PCB布局与布线。
5、打印出图。

打开软件会看到如下界面：



选择File-》New Design



新建一个名为“DIY PCM63 DAC”的设计。



此时应该有这么一个界面出来



双击Documents进入文件夹内

右键选择New



制作库的步骤我在此省略，提供常用库的文件供初学者直接使用，详细的制作方法可参考其它教程。

选择绘制线路图



然后直接打开创建后的SCH文件进入如下界面:



简单的说一下

这个是元件库，add为加载的意思，在后面提供的整个设计文件中含有库文件，可以用add进行选中加载。



这里是库内的元件，最下面的是图示。



右边的就是绘图区，浮动的就是绘图工具。




OK界面介绍完成。接下来进入绘制阶段。

这里先做个小说明，由于最终成品使用的是容易买到的单面覆铜板，那么单张板子上布线的难度比较高，我在此打算将各个电路单元分开绘制，制成相互独立的小模块，这样制作的难度会有所降低，成功率也会高些。





开始实战

1、制作接收电路单元

添加库文件后，从表单中选取CS8412，并拖放到绘图区中。其它元件自行举一反三照做即可。



浮动工具条中的place wire为连线工具，用于链接各引脚。我们使用它来绘制线路图。



双击线路图中的元件会弹出以下这样一个属性框，里面有几个必须要设定的选项。
如图：


Footprint是元件的封装，也就是PCB上的元件实体尺寸的型号。这个封装号必须和后面的PCB库中的封装号一一对应，否则在后面的PCB设计中会出现错误！

Designator是元件的标号，这个标号必须是唯一的，否则也会出错。比如R1、R2……

Part是元件的参数，这个不会影响后面的设计，只要自己脑子清醒就可以了。

OK 接下来就把所有的元件都连接好，并且设置好各自的属性吧。
得下图



这里关于CS8412需要补充一些注意点，该芯片有M0、M1、M2、M3四个输出信号格式设置脚，这里必须根据后端的芯片格式进行正确的设置，否则整个电路将无法正常工作，设置可参考下表。






绘制好SCH后，进行一次查错。选择Tool-》ERC



无误后应该显示：

Error Report For : Documents\接收单元.Sch    2-Jul-2010   09:26:23


End Report

接下来生成网络表，也就是元件与元件连接关系的表，最后会导入PCB设计图中，将实体元件的连接关系确立起来。



选择Design-》Create Netlist就会生成网络表。



然后设计文件夹内会出现这么一个文件。它就是网络表。



创建一个PCB文件。方法依然是在文件夹内右键选择PCB。

打开后得到如下界面



接下来要做的就是规划PCB尺寸。首先选择如图所示的选项，然后在绘图区找个地方点一下，这个点的作用是设置原点，也就是（0,0）位置



接下来按一下键盘上的“Q键”切换计量单位由mil转换为mm（此举主要是方便我们计量）。接下来我们开始绘制边界，将层如下图切换到keepOutlayer这里。



然后点击Placement Tools内的画线工具，使用“J”+“L”组合键调出坐标定位框。





X是很坐标、Y是纵坐标……这个不用讲解了吧。初中数学知识。然后根据实际条件绘制边界也就是PCB的实际尺寸。（注意每次输入一个坐标点后，需要确定两次，一次是确定坐标点，一次是边界的节点。直接按两次回车键即可。）

做好keepoutlayer后我们需要导入网络表。选择Design-》Load Nets...



然后从对话框中选择之前建立的.net文件，得到如下图所示的元件。



在这里插播一些小知识。导入网络表之前，必须添加所需要的库文件，否则表找不到库文件，将无法正确的选出所需要的元件。库的加载方法和原理图部分类似。

然后进行布局，既然是想当然，那也就没什么所谓了，爱怎么放就怎么放，进阶的时候再修改不迟。于是得到如下图的布局。



接下来要设置一下走线的规则，也就是rule！这很重要。选择如下图。



制定规则，在这里可以暂时不考虑其它的东西，只需要制定常用的线宽即可。相关选项如下，我就偷懒不改了用默认的0.254mm。



然后将图层切换到bottomlayer，用布线工具开始布线。















（休息一下，未完待续……）

明9002

NND外出了一天回来后，今天继续写帖子，结果不能编辑了。。。

接上文，调整好布局，并布好线以后得到这么一张PCB设计图。

下载 (23.85 KB)
2010-7-4 18:07



接下来要做的就是打印输出。首先点击打印按钮。

下载 (16.41 KB)
2010-7-4 18:07



就会出现这么一个界面。

下载 (79.7 KB)
2010-7-4 18:07



接下来操作如下，去掉不需要的层，根据下图所显示的操作。

下载 (26.64 KB)
2010-7-4 18:07



下载 (45.65 KB)
2010-7-4 18:07



然后关闭。

启动打印机，将该图打印出来。

其它的也如此操作一遍即可。。。

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其余单元的具体操作省略，提供简图供参考。

数字滤波单元SCH:

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2010-7-5 17:33



数字滤波单元PCB:

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2010-7-5 17:33



数模转换单元SCH：

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2010-7-5 17:33



数模转换单元PCB：

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2010-7-5 17:33



模拟输出单元SCH：（这里为了简化电路，只用了一阶LPF。）

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2010-7-5 17:32



模拟输出单元PCB：

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2010-7-5 17:32



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看到这里，回到最初的制作动机，实际上将DAC拆分为几块后，其实DIY都是相当简单的，并不复杂。（要做得更好则不可这么理解哦。）


……稍后继续更新




【操作篇】

打印好PCB后，我们需要准备以下工具。

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2010-7-5 22:30



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剪刀、细砂纸、水、干毛巾、勾刀、反应槽、洗厕精（盐酸……）、过氧化氢……过塑机……

用细砂纸轻轻打磨覆铜板

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打磨后的和打磨前的对比一下。

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2010-7-5 22:31



将打磨后的覆铜板预热。

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2010-7-5 22:29



然后将打印好的图纸盖在上面，可以用胶带固定，也可以不用……看习惯。

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然后放入机器内加热转印。

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均匀加热后，纸张会变得有些透，线路会淡淡的显现出来，此时拿出，自然降温后，放入水中浸泡。

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去掉纸后留下的碳粉就覆盖在覆铜板上了。

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将覆铜板放入反应槽。

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先放入过氧化氢。

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加入洗厕精……反应就开始剧烈进行了。（注意过氧化氢和稀盐酸不要一次放太多，避免反应过于激烈，可适当加水稀释。）

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腐蚀完毕后，清洗，再去掉碳粉，切割，打磨边缘就可以得到如下的PCB半成品了。

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上两张微距。。。。供参考。

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明9002

占位

纠察

板凳

importent

支持扫把旗。得好好学习才行。。

linaux

占位

luidahua

占位，学习

new1510

请问有最简单吗？效果立竿见影的吗

papaep

留个位置先，呵呵

kekaka

学习中。。。。。。

wwe

无钱入货最难

arc.j

口水一下双皇冠
自己买的是啥都不带的，A也没有，连philips的logo都没有

amwdwjss

正在DAC！

dgpeterpan

学习中。。。。。。

明9002

慢慢写。。。打算连简单的protel教程也写入。

weixiang

呵呵...,我也来上课了!

hjshjs

好课！！

同生

支持！

fu-80

支持！！！

alexhuang2008

看到这些基础课程,必支持!
明终于拿起63了,还是全手工.