В этой статье буду рассказывать о всех этапах конструирования ЦАПа. Она будет постоянно обновляться. В виду того, что на матрице R-2R самодельщиков мизерное количество, информации в интернете очень мало, считаю нужным поделиться этим материалом и заодно опытные люди смогут мне что-либо подсказать.
Был заказан вариант с прецизионными резисторами. Посылка пришла в Беларусь в г.Витебск за 17 дней. Но оказалось, что продавец положил обычный вариант, открыл спор.
Первое подключение показало, что устройство имеет шум, характерный для R2R матрицы. Есть свисток Cayin RU6, там такой же шум , но гораздо меньше, еле заметный. Планирую экранировать и заказать прецизионные резисторы.
В последствии выяснилось, что чтобы шумы исчезли нужно установить регулятор громкости на выходе цапа и экранировать плату нет необходимости - подносил близко импульсный блок питания и его не было слышно.
Корректно могу сравнить с Cayin RU6. R-2R из AliExpress проигрывает RU6 в разрешении. Но шире сцена и больше объёма - это радует. Звук как 9038 из предыдущей моей статьи, но с простыми ОУ типа v4.
Завтра будут новые эксперименты. Хочу выяснить , насколько сильно влияет качество конденсаторов 10 мкф*2. Зашунтирую очень серьезными Miflex.
К сожалению конденсаторы не повлияли на разрешение.
Заказал прецизионные резисторы. Приедут через 2-3 недели. 128 резисторов перепаять Карл! 128! На них вся надежда.
Из следующих модернизаций смотрю в сторону разделения питания еще на три. С АКБ это делать легче, чем кажется. Но осциллограф показывает, что это делать не обязательно, шумы там мизерные, меньше 5mV. И большой вопрос в осцилляторе, менять не менять. Проект ставлю на СТОП до приезда резисторов. Конденсаторы Miflex KPCU поставил в колонки, шунтанул Jantzen Silver Z-Cap на ВЧ, звук с каждым днем все прозрачнее и волшебнее, греются, очень советую.
Посылка с Melf резисторами уже близко. Подготовил платку.
Готово! ЦАП с новыми резисторами включился.
Сделал я его поздно ночью, предварительно что успел услышать - первое включение не произвело восторга, показалось что играть стало чуть динамичнее, но после Сабры ушло волшебство, как и до перепайки. А Ru6 цеплял хотя бы высочайшим разрешением. Но стоят у меня всегда параметры звука 32бит 384кгц и мне советовали в комментарии поставить 44кгц. Поставил и разрешение заметно усилилось. Причем с каждой треком разрешение становилось еще больше, толи я прогреваюсь, то ли резисторы. На этом пришлось опыты остановить, спать и на работу ...
Пока ждал резисторы, гуглил установленные конденсаторы Elna. Они самые бюджетные промышленного типа, а коричневые банки вообще выглядят как б\у. Стабилизаторы LD1117ag на 1A ток тоже посредственные. То есть питание не идеальное и есть куда расти. Запаяю вечером Ничиконы KZ или Санье. По поводу 44 кгц - у Сабры есть преимущество, там Аманера с продвинутыми осциляторами Кристек 5** версии, платку переставлю и послушаю. Простор для экспериментов есть, потенциал услышал, вечером продолжу.
Аманера с осциляторами Кристек 575 добавила звуку прозрачности и чистоты. Разрешение при прямом сравнении уже выше Ru6. Звук постепенно становится залипательным как на Сабре. Но ВЧ несколько суховаты. С этим должны были справится новые конденсаторы.
Стоковая коричневая Элна показала ESR 1.8 Ом, а синяя ELNA RC2 -2.5 Ом. Вместо коричневых банок поставил Ничиконы KZ, но существенных изменений я не услышал. По идее там частота переключений резисторов должна быть около 2-3 мгц, поэтому весь тракт по сути является цифровым и тут следует применять полимерные конденсаторы и они тоже ничего в звук не принесли.
Стабилизаторы поменял на прецизионную сборку lt3042 .
Избавился от зеленых конденсаторов 10мкф на выходе. Они являются проходными и защищают только от постоянного напряжения усилителя в котором у меня уже есть такая защита. Меняя номиналы и разные классы проходных конденсаторов, стало ясно, что основное влияние на звук у них в ВЧ области. Убрав их я убрал какой либо окрас и границу среза.
Разрешения звука теперь просто космическое. Носит стерильный и дотошно-правильный характер с широчайшей сценой. Дальнейшее улучшение звука будет касаться только замены регулятора громкости на аудиофильский и оформление в корпус. Будут качественные RCA-коннекторы и провода. Возможно это приукрасит звук.
Так же пришли резисторы Melf 20кОм, из них я собирался выложить матрицу 10кОм, соединяя их параллельно. Таким образом я хотел увеличить точность. Но на 40кОм я резисторы не нашел. Скорее всего буду перепаивать ради 1% прироста в качестве)
Приехал корпус.
16.04.2023
Пока делаю все под корпус в компьютер включен Cayin RU6. Такого кайфа как раньше уже не производит. Я раньше его хвалил за космическое разрешение и скорость. Сабру он в этом делал, но не давал широкой сцены и воздуха. После r2r ЦАПа Ru6 теперь медлительный и мутный, при том что в r2r есть и широкая сцена и воздух. Единственное Сабра давала мне волшебный окрас звука от которого я кайфовал.
26.04.2023
Собрал, включил. Звук шикарный!!! Дополнительные 164 резистора в параллель дали о себе знать. На все не хватило, нужно еще столько же впаять, заказал. Если слушать теорию инженера, который мне сказал что замена всех в параллель даст 3 % динамического диапазона, то в моем случае это 1.5% которые я не должен был услышать. В который раз практика уделала теорию. Вопрос по искажениям остался открытым. При таком космическом разрешении звука слышны все недостатки. Уточню - при очень маленькой громкости и максимуме на ЦАПе к основному звуку добавляются гармоники, поэтому на источнике звук должен быть включен на 100%, по видимому теряется битность или что-то в этом роде и ни один "специалист " из интернетов мне пока что не дал объяснений, а такое есть и в Cayin RU6 , который сделан тоже по технологии R2R, там регулятор в винде отключили и стоит всегда на 100%. Возможно чтобы их уменьшить нужен предварительный усилитель, скоро и это попробую и уж очень хочется послушать это в наушниках
Итак 13.05.23 вот что имеем )
08.06.2023
Убрал все фильтра, звук без них динамичнее. В свободное место установил ушной усилитель на одном ОУ. И самое главное , на свой страх и риск поднял напряжение на резисторы до 4.8 вольт, так как чипы- буферы рассчитаны на 5 вольт я решил что для ЦАПа это безопасно. Заметно убавились искажения на слабых сигналах. И, как видите на фото, ЦАП уже приобрел призентабильный вид.
17.07.2023
Напряжение на резисторах 6.08 Вольт. Максимально допустимые с повреждениями скорее всего 7 Вольт. Звук с повышением вольтажа динамичнее и детальнее.
На транспорт Аманера подошли по звуку железофосфатные (LiFePO4) АКБ. На логику r2r поставил литий. Требует высокотоковые сборки АКБ, хоть и потребляет мизер. С фильтром звук немного лучше. Получилось оптимально 18650 банки ~30 штук дешевых китайских.
Питание матрицы высоким током и фильтрация на звук не влияет.
4.09.2023
После стабилизаторов обязательно нужно паять емкости как можно ближе к ним, так будет значительно меньше шумов.
Развел отдельную линию на генератор 125 мгц и тут сюрприз. ЦАП работает с отключенным генератором и тактовался он всегда от траспорта. Отключил, стало чуть чище играть , незначительно , но услышал.
На обратной стороне поменял всю керамику на NPO. Разницу в звуке не уловил.
LiFePO4 батарейки уступили обычному свинцу. На транспорте и матрице.
26.11.2023
Подробная информация о продукте HC125 . VHC125 содержит четыре независимых неинвертирующих буфера с выходами в трех состояниях. Это усовершенствованное высокоскоростное КМОП-устройство, изготовленное по технологии CMOS с кремниевым затвором и обеспечивающее высокоскоростную работу, аналогичную эквивалентному биполярному TTL Шоттки, при сохранении низкой рассеиваемой мощности КМОП.
Нащупал предел напряжения подаваемое на матрицу, он составляет 6.5 вольт. При таком вольтаже появляются значительные искажения в звуке.
Оставил 6.08 вольт, золотая середина, но это не точно.
Повторюсь, что высокое напряжение благотворно сказывается на звуке. В даташите написано что скорость срабатывания ключей чипов HC125 KK74001 с ростом напряжения тоже растёт. Одновременно с этим при росте напряжения по закону снижается негативное влияние длинных тонких дорожек на плате. По замерам обнаружил, что расстояние от стабилизатора до потребителя решает очень сильно, увеличиваются шумы с арифмитической прогрессии. Так же получается объяснить почему LC фильтры на длинных проводах были бесполезны. В связи с этим возник вопрос, а что будет если подать дополнительное стабилизированное питание в конец матрицы или поставить конденсатор.
03.12.2023
Очень важное открытие! Дополнительное стабилизированное питание в конец матрицы дает хороший прирост в звуке. На данный момент я уже поставил по 2 стабилизатора на каждую сторону (в середину и конец) и судя по положительным изменениям еще рано останавливаться. Думаю проложить питание по 1 стабилизатору на два HC125, что выходит 8 стабилизатора, а может и все 16 сделаю. Возможно хорошо будут гасить помехи между стабилизаторами батареи из слюдяных, керамических и электролитических конденсаторов. Но лучше стабилизатора, по-мойму, кондеры не смогут, ибо производитель на каждое звено поставил керамику 0.1 мкф и она ситуацию не решает.
Видите на Аманере кучу всего обвешано? Весь процесс описываю в отдельной статье. Прирост огромнейший!
15.03.2024
19.01.2025
Эксперимент с шиной i2s.
Добавил на шину конденсаторов 15Пф. Дал другой спектр искажений, уровень их громкости тот же. На горячую подключал 270 пф - шипят две линии DATA и BLSK, остальным линиям пофигу.
Замыкаю резисторы на каждой линии i2s реакции - ноль. Недельная прослушка
в таком состоянии выявило недостатки в звуке. Он звенящий, вч получаются
неразборчивые.
Входные два резистора Аманеры замыкаю - звук выключается.
Вернул как было до эксперимента
30.05.2025
Капитально разобрал-собрал Аманеру. Вместо Кристэка подсунул генератор выше уровнем. Усилил питание каждого звена с учетом нового опыта. Звук конечно же вырос, но его прирост уже слышен только при активации АСИО.
Так же были опробованы транспорты на основе оптики и LAN.
Выделю оптику как задел на отличный потенциал, но очень сложно и дорого. Для его раскрытия нужно покупать продвинутую ЗК с оптическим выходом и ее же твикать, разбирать системник и перезагружаться чтобы что-то попробовать. Оптический приемник апгрейдил, удивился, но на этом все.
LAN на основе Luckfox Pico Max показал низкий потенциал качества звука со встроенным PPL через шину i2s. Твикал по питанию. Не удалось завести с внешним генератором из-за особенности моего р2р цапа. При своей смешной цене звук значительно превосходит обычную нетвикнутую китайскую Аманеру и даже Ксинг u30. Дальнейшие эксперименты с этим видом транспорта буду проводить с другими цапами и возможно скажу что-то больше. Очень дешево, не нужно тратиться на твикнутый юсб интерфейс, дорогой юсб-кабель, гальваническую развязку. Коэффициент - цена\звук рекордный, но не хайэнд. Вопрос с внешним клоком не закрыт.
Ну и напоследок про два основных заблуждения по Р2Р , действительность совсем другая кои всем рассказывают производители и маркетологи. 100% народу с кем я сталкиваюсь под копирку мне шлют что-то подобное:
.... Схемы на дискретных R-2R матрицах, как делают китайцы, поддерживающие разрешение 32 бита и частоту дискретизации 1536 кГц, где матрица выполнена на SMD резисторах коммутируемых какими нибудь копеечными CMOS-ключами CD4066. Глядя на такие ЦАПы, меня не покидает мысль о том, что если бы куры умели смеяться - то они бы умерли.🤣 Потому что точность резисторов, входящих в R-2R матрицу должна быть очень высокой, толерантность на уровне десятитысячной доли процента, и потом ее на подложке подгоняют лазером (laser trimmed). В дискретной матрице выполненной на обычных SMD резисторах, такую точность получить нереально. Кроме того, MF резисторы имеют свой ТКС, как и любой проводник. Поэтому резистивная матрица должна быть размещена на одной подложке, что бы все резисторы в нее входящие, имели непосредственный тепловой контакт.Поэтому сделать самостоятельно резистивную матрицу да еще на 32 бита, используя обычные резисторы - на такое способны только умелые китайцы и их доверчивые покупатели из России
1. Самое основное заблуждение - точность резисторов в матрице решает. Точность и термостабильность резисторов на кремнии , даже " с подгонкой лазерами" (С) - оставляет желать лучшего. Как я это понял? Да просто! Ой! Вернее не просто. Я перепаивал два раза всю матрицу на р2р в надежде улучшить эту точность, так же перепаивал резисторы не в матрицах, а в других частях звукового тракта и во всех случаях практика показывает, что размер и тип резистора имеет наиважнейшее влияние на звуковой тракт. SMD пленочные прецизионные резисторы проигрывают китайским Melf 1% просто везде. Не буду предполагать что там происходит на молекулярном уровне, но практика решает, хоть вы там доцент и мастер физических наук, хоть вы аудиофил 1500 лвл всю жизнь этому посвятили, если вы вешаете лапшу одно, а практика говорит иное значит х..ый Вы доцент и мастер наук и так далее. В общем в р2р решает питание ключей матрицы. Именно поэтому у меня у каждого переключателя стоит отдельный стабилизатор (отдельным конденсатором не отделаетесь , нужно именно стабилизатор), что я нигде ни у кого пока еще не видел, это дороговато наверное будет в производстве даже для хайэнда.
2. Термостабильность матрицы. Тут темы смежные, как и все в нашем мире. Потребляет матрица менее 5 мА и бОльшую часть этого тока потребляют ключи, а не резисторы. Из-за гигантских размеров резисторов и их площади рассеивания тепла, по сравнению с кремниевыми, их температурным дрейфом можно пренебречь. Напротив, кремневые резисторы малых размеров будут многократно сильнее дрейфовать, дрожать, шуметь - менять свои параметры от мизерных токов ( читай нагрева) в зависимости от разной частоты переключения, так как по размеру (читай мощности) они сами тоже мизерные. Что стыкуется с некоторыми отзывами о звучании
02.11.2025
Проект разобрал на запчасти. Доработка smsl su-1 принесла гораздо больше эмоций при минимуме затрат и времени. Пришло время когда после su-1 р2р уже слушать совсем не хочется. Даже на фоне двухчиповой сабры на хорошем апгрейде р2р смотрелся достойно. Итого выпаял 18 стабилизаторов каждый из которых стоит 10$ и Аманера с генераторами Кристэк стоит 80$ + генератор Мюзтек 62 $. Итого 322 $ + корпус и внешнее батарейное питание ,все для будущих проектов.