At89s51+ak4113+ak4395可能是性价比最高的100元级24bit/192KHz USB耳放DAC组合方案

98989

这东西仅属自己业余DIY的玩具，在这里没有任何商业的味道，请哪些商业大侠及板煮手下留情！
去到太子河东的音响试音室，看到他2010年的杰作：CS8422+ak4399，制作外观看不起眼，用料亦看不出有什么特别的地方，但是声音高度发烧，大有独孤求败之势。但成本也不是我这些九等公民所能买得起的，单一个晶振就是1000元！只有流口水的样！AK的芯片从没有做过，也没有很好的研究过。太子说：4395也是一个非常不错的芯片，很适合穷人使用（^-^），接收芯可以用AK4113，这样就更能体现AK的良好血统，况且4113的性价比是天下无故的！（自己认为，哈哈），它能接收24BIT /44.1---192K的信号。当时心里就痒痒的，很有想装一台的欲望，呵呵，手有点痒。4395和4113的参数并不是最优秀的，但我想如果做得好，效果可能会使人带来惊喜，况且4395与4399同出一处，血统应该是相似的。
     想奸就干，通过下载芯片的PDF，理解芯片的性能和电路的结构。我的构思：让4113和4395工作在软件模式，这样虽然增加了几元钱的硬件成本，但带来的好处是明显的，并行模式最大只能接收96K的FS，软件模式可以达192K，这样可以满足我这样穷人的心理的虚荣感（现在，我的内心正在独白：192K从现在来看应用并不是太大的！）！^-^  后来一想：这么低档次的DAC如果增加USB接口和耳放，哪实用性就可大增了。它可以实现电脑桌面耳放和HIFI音响DAC的两大应用。成本可能会增加近50元，但应用范围扩大了。况且，开始的想法：这样的东西压根儿就不想把它与高级别芯片的DAC相提并论的。它的目标定位是如果能与大部份电脑桌面的小型耳放DAC一展高下，哪就可以达到目的了。况且它的价格是最低的，适合我等器材一般烧友欲望，哪就OK了，期望值不要太高，呵呵！
    第一次用软件搞DAC，一开始就没有任何经验，不管是电路设计或是PCB设计都存在一些困难和不足，只好一点点的修改，一点点的自以为是的调整。4113的时钟晶振只是一种摆设，它只是一种检测FS的方式，一种频率的参考，实际作用不大。故在调试过程中放弃了这种方式，采用了用户状态检测方式（use_channel_status）。MCU与4113、4395的通信采用SPI方式。本来想用I2C的，但可惜4395没有I2C方式。用SPI方式使电路复杂了一些，但程序变得易写一些，现在的程序也只有300行左右（初步，有兴趣的话可以再玩些其它功能），不算复杂，而MCU与电脑的通信是靠一个USB  ISP下载线完成。
    电路搞了不少，但每一次都会或多或少的出现一些问题，甚至是一些很菜的问题：数天前拿此板子到太子处试音，但出来的全是破声，估计10个数字起码要丢失5个以上(^-^)。用示波器检测4113时发现其输出主时钟频率只有几M。天呀！非常菜的错误-----软件中将4113接收的44.1---192K所有频率都设置成128FS了，与4395时钟设置相差十万八千里。难怪在我的电脑上放192K是正常的，而在太子的CD上就破了。另外，一个更菜的错误居然将MCU电源整流桥的接地端直接焊接在4395电源地的区域内，形成严重的串扰，波形检测时证实情况确实如此。而且，所有数字电路的滤波元件选择不适当，甚至连0.1UF的滤波电容也没有焊上，菜鸟估计就是这样练成的！~_~
      电源通过加强滤波和接地，实践证明：安装了机箱后电源干扰减小了很多很多！特别是一个1KHZ的外部干扰源（不知从哪里来的？）在没有机箱时干扰特别严重！
现在机子都调好了，该调的都调了，调不到的也没有能力调了，有机会的话会在下一版本中再优化了。试听了数天，声音整体相对平衡，没有什么特别的亮点，相比哪些顶级的解码器，它可能无法相比，但把它用在一般的家庭HIFI音响，听听音乐，听听流行歌曲，听听童丽的口水声，听听八只眼的中低频，甚至听听交响弦乐，感受一下松香味，它也完全可以胜任。由于设计水平的限制，4395还有很大的潜力还没有释放，有待以后在学习中提高了。特别要说明一下的是哪一块6120A的耳放IC值得表扬一下：声音表现相当饱满，大音量时高频也没有刺耳感，但觉得它没有一点性价比（太贵，是相比哪些用运放推几粒三极管的耳放）。整体性能：经反复的与自称能跟2000元级别CD相比的哪一款在网上卖得很火的哪一个MINI  USB  DAC（隐藏型号及出处，否则可能立即会受到领导的批斗！）相比，丝毫没有败落的迹象。但它的价格却是哪东西的1/n（注：是指DIY的成本，不是指商业价格）。
     说了这么多，应该上几张个图了。
    4113的DIR电路其实很简单，可以用官方的电路直接修改一下就OK了，见图1所示。   

      4113的DIR电路其实很简单，可以用官方的电路直接修改一下就OK了，见图1所示。      4113的地址是固定在00H的，不能更改。4113与单片机的通信采用4线的SPI方式。MUX IN有6路之多，这里只用了三路，分别定义为光纤  同轴  USB。数字信号的输入没有使用逻辑整形驱动，而是直接的输入，PDF上表示也是允许的。4113内部有一个6路自动输入信号开关电路，只要用软件控制就很方便的实现信号的自动切换，程序中是通过设置寄存器address 03H的D2_0  BIT来实现的。一种不需要开关或不需要控制的自动输入信号的切换在这里很实用。在软件模式下，4113的音频模式是默认24BIT Left Justified 的LRCK在端口输入I模式，与4395不配，需要在程序中重新设置音频格式，我的电路是设置成I2S模式的。18、19脚是设置4113的串并行工作方式，这里设置成串行与SPI方式，如果19脚置1则是I2C方式。其它不用到的空脚除了晶振的XTI接0外，其它全置OPEN。  
      没有空，以后有空再写点什么原理什么的东西..........

newwcy

楼主没有算计开发成本，尤其软体这块。呵呵,当初我也这么以为，现在知道如果以件产品如果沦落到以元件单价来计算，那就没有开发设计的必要了。

犹豫

我也是进来等套件的，楼主要出吗？加油！

意大利花园

支持开发！

luoshan

看好软件类的开发。

脑子怎么转，自己最清楚，扒光了都抄不出是最好的，尤其在国内。

swing

这个级别的单片机开发跟焊一片2030难度相当。

chenxiuping15

有实物看不？

98989

这个级别的单片机开发跟焊一片2030难度相当。
swing 发表于 2011-3-31 00:57

        接着昨天的，首先回答一下7#朋友的哪一句话。很多人都会怀念2030，做功放都从玩2030开始，没有2030就不会有现在的HIFI，做这个DAC的程序就好象以前我们做2030，不是么？程序虽简单，能完成任务就OK,不用太复杂啊。看到有朋友为了一个DAC用上了12864屏的时候，心里就在叹惜,.............
        再说说4113，首先应该表扬一下它在DAC界对人类的贡献，哈哈。在别人卖二三十元一粒DIR（甚至几十元一粒）的时候，它却是几文钱就可以买到！况且它可以接收24BIT/192K的信号，试问：在这个价格下，谁能达到？它的价贱，并不代表它弱智！因为它没有明星的光环，没有更多商业大侠的关注，它只好默默无闻地龟缩在阴暗的角落里（没能为商人赚取利润的小子最终都会靠边站的）。“大海航行靠舵手，东西买卖靠枪手”就是真实的写照。
        接着说说AK4395。在所有的优秀的DAC芯片中，它的价格算是平易近人的。在与它相同档次的芯片中，它算是较低价的了。它的特点是低频深沉、有力度（这点听起来比1798要好，当然解晰度没有1798高），高音柔而不尖。4395的电路比4113还简单，除了几个电源接口外，就全是输入输出的端口了，甚至连复位元件都用单片机控制了。原理图如图2所示。
       
        4395的音频格式可以用DIF2_0三个PIN来设置，我的电路是设置成I2S模式的。所以，它的DIF2_0脚（即12   13   14脚）设置成011，顺便说明一下4395内部的寄存器只可写不可读，故与MCU的SPI连接就只有三线了，其中8脚是片选，10脚是时钟，11脚是MOSI。9脚和27脚是设置芯片地址的。DZFR  DZFL（即26 28脚）左右声道静音功能不用（空脚OPEN）。20-23脚输出直接就是LPF了。
        4395的时钟设置可以有用户和自动模式。如果设置自动模式，它就自动可以接收44。1---192K的信号，自动的进行FS倍频的设置。当然软件方式下，它最好设置成用户方式，这样就可以更加方便地设置时钟频，让它与4113的时钟匹配。
        下班了，有时间再可以乱写点其它的.............

98989

回复 8# 冷漠太子


    多谢太子，你就好象是我的专业老师，每次都会从你哪里学到不少知识。

newwcy

看厌了那些炒冷饭般的硬件控制模式老芯片设计，难得看到点新技术运用。精神支持下楼主。

swing

回复 10# 98989

嗯，程序能用最少指令完成任务就OK，7楼回帖并非贬低，而是鼓励更多DIYer着手学习单片机~

定音鼓

吼吼，同是用单片机控制4395的来支持下

lter15

4113和4395真的很便宜吗？在哪买的？

明9002

AK4395并不便宜。。。。。。除非是散片

AK的4395和AK4397都是较贵的。

天涯任我行

支持下

98989

上接前文：
        设计此电路的初期是没有考滤用USB听耳放的，后来想想这东西实用。PCM2706以前也用过，但以前2706是采用I2S的方式输出，这次的电路不能再采用I2S方式了。故采用成本低些的2704做SPDIF的输出。在网上google一下2704的原理图，但找遍互联网也没有2704在外接电源下的完整的电路原理图，搜出来的全是USB内部电源的方案！看来还是老老实实的看DPF了。英文版的PDF，花费了很多时间研究，电路图终于还是画出来了。USB电路图见图3所示。

        这电路比较简单，12M晶振预留有半尺寸的有源晶振的封装。有钱的话用个好点的，穷烧的话就装一个几毛钱的。5脚是SPDIF输出脚，它直接输入到4113的RX2端。2704在外接电源时是采用3.3伏的，从7、10、20脚输入。这样USB接口就不用电脑的电源了。它与电脑的连接只有D+ D-  及接地。内外电源的选择脚是第4脚，4脚接地表示用外接电源。HOST脚、25 26脚要接1，27脚要OPEN。其它用不到的通通OPEN。R701这个电阻（1K5）不知道拆下是否也可以正常接收？没有试过，故不知它是否是多余的？反证2706是一定需要它的，没有这电阻2706就是不能与电脑通信。在WIN7下2704电脑自动确认安装驱动程序的速度要比2706快很多，第一次一插入电脑，很快就OK了。不像2706电脑要安装较多的程序软件。
        LPF采用官方常见的电路，电阻电容参数因人的不同理解而异，不得强求。曾经看到有人因为LPF的fc点是定在50K或是40K而争论得不可开交时，本人心里就在想：40K与50K的曲线折点用我的木耳真的能听出来吗？……不懂，这方面我不是太懂。呵呵
        这图见图4，如下所示。图示各参数是乱填上的，具体需要实际调试决定。输出端采用了单片机的静音控制。另外，在插入耳机的时候它可以关闭RCA的输出。
        
       今晚暂到此。。。。。。。

xmlhifi

飘过 对AK声音不感冒

rocck

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