Для начала – суть проблемы.
Как следует из многочисленных публикаций, проблема джиттера признается многими, и многие борются с ней различными способами. Особенно остро она проявляется в двухблочных CD проигрывателях. При традиционном для домашнего комплекса построении, когда транспорт соединен с внешним ЦАПом SPDIF интерфейсом, начинает сказываться влияние всего тракта – транспорта, цифровых кабелей (вызывая смех у профессионалов), стоек, питания  и т.д. и т.п. А проблема ведь решаема в принципе, особенно при использовании CD в качестве единственного цифрового источника сигнала.
Данные заметки посвящены решению проблемы джиттера при использовании внешнего самодельного ЦАП и улучшению (upgrade) бюджетных проигрывателей.

Несколько принципиальных замечаний.
1. Рассматриваются исключительно вопросы организации тактирования  ЦАП. Вопросы построения высококачественного тактового генератора, питания, разводки печатных плат, выбора компонентов и другие вопросы, влияющие на временную стабильность выходных отсчетов ЦАП, решаются на основе опыта и возможностей разработчика конкретного проекта.
2. Предполагается, что данные, на выходе сервоконтроллера соответствуют данным, записанным на CD. Отдельные ошибки в процессе чтения (дефекты диска, удары по транспорту и т.п.) могут приводить к появлению недостоверных отсчетов, но не должны носить регулярный характер и сказываться на качестве звучания при длительном прослушивании (в виде потери детальности, музыкальности, локализации и т.п.).
3. Приведенные соображения являются, с одной стороны, частным мнением автора, а с другой – не претендуют на какие либо “откровения” в области схемотехники. Подобные решения используются как в бытовых (ClockLink™ от Wadia)  и профессиональных устройствах (Pacific Microsonics Model Two HDCD Processor, к примеру), так и в материалах для самодельщиков (LC-Audio). Любопытно, что в профессиональной технике видимо, не принято регистрировать под торговой маркой очевидные, с инженерной точки зрения, решения. Кроме того, аналогичные суждения встречались мной во многих конференциях.

Как известно, временная стабильность цифровых данных важна только непосредственно на входе микросхемы ЦАП. Опуская критику традиционного построения тракта (транспорт-SPDIF-ЦАП), перейду к предлагаемому варианту построения системы. На мой взгляд, наиболее естественно расположить тактовый генератор в непосредственной близи от ЦАП, тактируя все составляющие цифрового тракта (сервоконтроллер в транспорте, приемник SPDIF, цифровой фильтр и собственно ЦАП) от единого источника. Проблема т.н. джиттера решается полностью. Все зависит только от качества генератора и организации тактирования  ЦАП (данные на входе ЦАП желательно “перепривязать” сигналом генератора).
Вроде бы ничего нового в таком предложении нет. Но, почему-то большинство предпочитают либо перебирать варианты транспорт-кабель-приемник-ЦАП, либо городить синхронный интерфейс I2S, либо использовать преобразователи частоты дискретизации (типа AD1890, используя локальный генератор в ЦАПе). Можно еще использовать дополнительный перестраиваемый генератор (ГУН), охваченный узкополосной системой ФАП и настроенный на одну из стандартных частот дискретизации (скажем 256*44.1кГц). Но, построить хороший ГУН, задача не из простых.
Не использование общего генератора в бытовой аппаратуре связано со сложностью (и дороговизной) генератора, работающего на всех стандартных частотах дискретизации. В профессиональной технике часто используется отдельный блок мастер-генератора, тактирующий все компоненты цифровой студии (АЦП, процессор….). Для самодельщиков же, логично было бы встроить тактовый генератор в ЦАП и синхронизировать транспорт (проигрыватель) от ЦАП.

Сделать вход синхронизации в проигрывателе не составляет труда. Приведенная ниже схема представляет собой простейший тактовый генератор – приемник внешнего синхросигнала.

В качестве инвертора может быть использован практически любой небуферизированный CMOS инвертор. Компаратор – быстродействующий с внутренним гистерезисом.
Когда подключен внешний тактовый генератор (его выходное сопротивление должно быть - 50...75 Ом), генератор на инверторе блокируется (т.к. не способен работать на низкоомную нагрузку), и компаратор выдает тактовый сигнал уже с частотой внешнего синхросигнала. Питание подается с основной платы (цифровое). Естественно, лучше добавить локальный стабилизатор. Необходимое замечание: конечно, честнее было бы сделать приемник с входным импедансом 50…75 Ом, определять наличие внешнего сигнала и переключать сигналы от внешнего\внутреннего генератора. Но, при использовании синхросигнала синусоидальной формы, вопрос о несогласованности нагрузки не будет иметь принципиального значения. Так значительно проще.
Основываясь на рекомендациях LC-Audio (www.lcaudio.com) , выпаиваем кварц и конденсаторы сервоконтроллера, на отдельной плате собираем предлагаемую схему, подключаем выход вынесенного генератора к сервоконтроллеру, устанавливаем отдельный разъем для внешней синхронизации и… слушаем. Даже без внешнего ЦАП, а только за счет вынесения (простейшего) генератора на отдельную плату, улучшение звучания будет очень заметным. В дальнейшем, желающие собрать внешний ЦАП смогут использовать вход синхронизации и не задумываться о качестве соединительных цифровых кабелей. В отличие от варианта, предложенного LC-Audio, данный вариант оставляет проигрыватель CD работоспособным и без внешнего ЦАП.
Устройство было смонтировано на  демонстрационной плате Texas Instruments для ОУ. Соединения осуществлялись проводом МГТФ.
При использовании приемника SPDIF СS8412, возможны два варианта синхронизации в блоке ЦАП. Первый предложен LC-Audio – типовое включение СS8412 (режим Мастер). Отсоединить выход приемника MCK, и подать на эту цепь сигнал с общего тактового генератора. От него же (через буфер естественно) подать сигнал на предлагаемый мной приемник синхросигнала. Возможно, придется добавить инвертор между генератором и буфером, для исключения попадания фронт-на-фронт в ЦАПе.

Второй вариант предполагает использование СS8412 в режиме Slave. Необходимо самим формировать все сетки частот (SCK, FSYNC, MCK). Приемник СS8412 имеет внутри буфер на два отсчета, что позволяет подавать сигналы SCK и FSYNC от внешнего источника, при условии равенства частот дискретизации передаваемых по SPDIF и FSYNC.

Важное замечание: В случае если сервоконтроллер в проигрывателе работает на частоте 256*Fs (11,2896МГц), проблем быть не должно. В случае частоты 384*Fs (16,9344МГц), я предпочел бы сделать простейший ГУН с ФАП (скажем на 74НС4046А) для формирования частоты 16,9344МГц, подаваемой на транспорт, а в ЦАПе использовать 256*Fs (или 512*Fs). Либо использовать приемник Yamaha YM3623, работающий на частоте 384*Fs. Для перепривязки данных на входе ЦАП необходима частота 512*Fs.

Естественно, добиться максимального устранения влияния временной нестабильности ЦАП возможно только при выполнении максимальных требований, предъявляемых к тактовому генератору, размещению элементов на плате и качеству радиокомпонентов. В этом случае о проблеме т.н. джиттера можно будет забыть, и сосредоточится на аналоговых каскадах и источниках питания, влияние которых огромно и, вероятно, неустранимо в принципе.

Смирнов Сергей, Февраль 2001.
 

Hosted by uCoz