SoundDAC

Digital Coupling Transmission  ต้นแบบ

ตั้งแต่เริ่มพัฒนาวงจรดีทูเอ  (DAC) โดยการพัฒนาบอร์ดถอดรหัสและบอร์ด
ดีทูเอที่ใช้ชิปเบอร์ต่างๆ ทั้งที่ให้เอาต์พุตทั้งแบบสมดุลและแบบไม่สมดุล
จนพอสมควรแล้ว เลยอยากทำอะไรที่ใหม่บ้าง คิดไปคิดมา
เลยมีการตั้งคำถามว่าภาคอินพุตของตัวบอร์ดถอดรหัสยังเป็นแบบธรรมดาอยู่คือ
ใช้ตัวเก็บปะจุและตัวความต้านทานในการแม็ทชิ่งกับค่าอิมพิแดนซ์

กับสาย COAX   75 โอห์มในการส่งสัญญาณเท่านั้น

วงจรภาคอินพุตของวงจร DAC  ส่วนใหญ่ที่ใช้ตัวเก็บปะจุและตัวความต้านทาน 75 โอห์มเท่านั้น

 ถ้าเปลี่ยนไปใช้แบบมี Pulse Transformer จะให้คุณภาพของเสียงดีขึ้นแค่ไหน
ซึ่งพบว่าในเครื่องเสียงราคาสูงในระดับ hi-end ทั้งหลายต่างใช้ Pulse Transformer
ในภาคอินพุตของภาคถอดรหัสด้วยกันทั้งนั้น จึงได้เริ่มศึกษาการต่อวงจรต่างๆตาม  datasheet
และบทความต่างๆ จากนั้นเริ่มสั้ง  Pulse Transformer มาทำการทดลองหา
สัมประสิทธิ์ต่างๆ เพื่อเปรียบเทียบกันหลายตัว พบว่ามีเบอร์หนึ่งที่มี สัมประสิทธิ์ ดีกว่าหลายเบอร์
ทั้งยังเมื่อทำการทดลองโดยการฟังก็ให้ผลในทางเดียวกัน



 และจากการทำการทดลองหลายครั้ง ทำให้เเห็นว่าสามารถทำวงจร Pulse Transformer
ให้สามารถนำไปต่อกับภาคอินพุตของวงจร ดีทูเอ (dac) ใดๆ ก็ได้เรียกวงจรแบบนี้ว่า
Digital Coupling Transmission

การเซ็ตบอร์ดPCM1794 ให้สามารถใช้กับไอซีPCM1792  รือใกล้เคียงได้  ทำให้เกิดประโยชน์อย่างมากทำให้สามารถเทียบความสามารถของไอซี DAC เบอร์ต่างๆโดยใช้งานบนบอร์ดเดียว

                             DAC   Burr-Brown  ในระดับ High Performance  ตัวสูงสุดที่มีความสามารถเหมือนกัน PCM1792 และ PCM1794  โดย PCM1792 ทำงานใน ซอฟต์แวร์โหมด (Software Control)เท่านั้นคือ การควบคุมต้องควบคุมผ่านไมโคคอนโทนเลอร์      ต่อมาทาง Burr-Brown  ได้ผลิต PCM1794 ที่มีคุณสมบัติเหมือน PCM1792 แต่ตัดฟังค์ชัน DSD ออกและ  ทำงานใน ฮาร์ดแวร์โหมด  (Hardware Control) คือเป็นการควบคุมด้วย ลอจิก สูง หรือต่ำ เท่านั้น   DAC ทั้งสองตัวมีความสามารถในการทำไดนามิกเรนจ์ได้ถึง129dB.ในโหมดสเตอริโอ และ132 dBใน โหมดโมโน  ความเพี้ยนต่ำ THD+N  0.0004% จะเห็นว่าคุณภาพของ DAC เทียบเท่ากันคุณลักษณะเสียงเหมื่อนกัน หรือแตกต่างกันอย่างไรถ้าไม่ได้ต่อฟังเทียบกันจริงๆก็คงไม่รู้ได้ ดังนั้นจึงที่มาของบทความนี้กล่าวคือจะต่อใช้งาน DAC PCM1792 ให้ทำงานในแบบ ฮาร์ดแวร์โหมด  (Hardware Control) บนบอร์ดเดียวกันกับ DAC PCM1794

PCM1794 เป็นชิบ DAC ที่มีความละเอียดขนาด 24 บิท ลองรับความถี่สุ่มถึง 200 kHz. มี 8x Oversampling Digital Filter ภายใน สามารถปรับลักษณะการลดทอนทางความถี่ตัดของตัวกรองดิจิตอลได้ทั้งแบบ Sharp หรือ Slow (มีผลจนรับฟังได้) ให้เอาต์พุตเป็นกระแสแบบดิฟเฟอเรนขนาด 7.8 mAp-p(ส่วนPCM1730ให้เอาต์พุตเป็นกระแสแบบดิฟเฟอเรนขนาด 2.48  mAp-p ต่างกัน 3.1 เท่า)    สามารถทำ  ไดนามิกเรนจ์ได้  129 dB ในโหมด สเตอริโอ  และ ไดนามิกเรนจ์ได้ถึง  132 dB ในโหมดโมโน(มากที่สุดของชิบDAC ที่ทำได้ในปัจจุบัน) ค่าความผิดเพียนฮาร์มอนิก (THD+N) 0.0004%  (ไดนามิกเรนจ์  129dB สามารถแสดงระดับความแตกต่างของสียงได้  2,818,382 ระดับ และ  ไดนามิกเรนจ์  132dB สามารถแสดงระดับความแตกต่างของสียงได้  3,981,071ระดับ)

ไอซี CS8416 (Digital Audio Interface Receiver) เป็นไอซีที่ใช้ถอดรหัสสัญญาณเสียงดิจิตอลที่มีคุณสมบัติภายในตัวสูง สามารถรับสัญญาณเสียงขนาด16-24 บิทที่มีความถี่ในการสุ่มในช่วง 32kHz - 192kHz โดยสัญญาณที่ส่งเข้ามาถอดรหัสในไอซีจะเป็นรูปแบบ S/PDIF ที่ส่งออกมาจากเครื่องเล่น CD หรือ DVD สามารถถอดรหัสแยกสัญญาณข้อมูล (Data) และสัญญาณนาฬิกา (Clock) ที่ส่งออกมาแบบมัลติเพลกซ์ในสายส่งเส้นเดียว ซึ่งสัญญาณนาฬิกาที่ได้จากการถอดรหัสออกมานั้นจะมีสัญญาณรบกวนในระดับต่ำ ไอซี CS8416 สามารถเลือกโหมดการทำงานได้ 2 โหมด คือ ซอฟต์แวร์โหมด และ ฮาร์ดแวร์โหมด ซึ่งการควบคุมก็จะแตกต่างกันออกไป โดยต่อไปนี้จะอธิบายถึงการทำงานของไอซี CS8416 ในฮาร์ดแวร์โหมด

รูป 1 ตำแหน่งขาของไอซี CS8416 ในฮาร์ดแวร์โหมด

จากบทความ "เข้าสู่ Digital Audio กับ SPDIF ตอนที่1 ถึงตอนที่ 3  ก็เป็นการวางพื้นฐานความรู้เกี่ยวกับ Digital Audio ไปมากพอสมควรแล้ว ต่อไปจะกล่าวถึงวิธิการสร้าง บอร์ด ดีโค้ดเดอร์ CS8416 เพื่อใช้ในการดีโค้ด สัญญาณ SPDIF   สำหรับการทำ  Digital to Analog Converter ต่อไป

หลักการและเหตุผล

                อันเนื่องมาจากผู้เขียนได้มีประสบการในการฟังแหล่งกำหนดเสียงดิจิตอลมามากมายทั้งจากเครื่องเล่นซีดี ดีวีดี การ์ดซาวด์ หรือแม้แต่ เครื่องเล่นแอ็มพีทรี ซึ่งคุณภาพของเสียงนั้นต่างกันไปแต่เมื่อศึกษาลงลึกลงไปจะพบว่าคุณภาพของเสียงที่เราได้ยินขึ้นอยู่กับภาคดีทูเอและภาคอะนาลอกเป็นส่วนใหญ่กว่าการทำงานในส่วนของดิจิตอลของวงจรเครื่องเล่นเหล่านั้น    ซึ่งเข้าถึงและปรับปรุงได้ยาก ดั้งนั้นถ้าเราสามารถนำสัญญาณดิจิตอลนั้นมาทำการดีโค้ดเดอร์ ดีทูเอและภาคอะนาลอกเองโดยเลื่อกไอซี ดีทูเอและวงจรอุปกรณ์ภาคอะนาลอกที่มีคุณภาพสูง ก็ยอมจะทำให้ได้เครื่องเล่นเสียงดิจิตอลที่คุณภาพสูงด้วยความสามารถของเราเอง

                นอกจากนี้ จากที่เรารู้ว่าคุณภาพของเสียงที่เราได้ยินขึ้นอยู่กับภาคดีทูเอและภาคอะนาลอก ดังนั้น เราจะออกแบบบอร์ด ดีโค้ดเดอร์ และบอร์ดดีทูเอและภาคอะนาลอก  ออกจากกัน โดยที่เมื่อเราได้ไอซีดีทูเอใหม่เราก็ออกแบบเฉพาะบอร์ดดีทูเอและภาคอะนาลอกอย่างเดียวไม่ต้องทำ  บอร์ด ดีโค้ดเดอร์ใหม่ ทำให้เหมือนมีดีทูเอหลายเครื่องหลายเบอร์หลายรุ่น หลายบริษัทฟังเปรียบเทียบกันอยู่เสมอ   

                เนื่องมาจากโครงงานนี้เป็นโครงงานแรกของโครงงาน ดีทูเอ จึงทำการเลือกใช้วงจร CS8416 กับ CS4340 ซึ่งถือเป็นการเริ่มต้นการศึกษาวงจรดีทูเอที่ไม่ยากเกินไปนักอันเนื่องมาจากเป็นไอซีจากบริษัทเดียวกันไอซีดีทูเอก็มีโครงสร้างไม่ซับซ้อนนัก วงจรฟิลเตอร์และวงจรอะนาลอกก็เป็นวงจรแถบความถี่ผ่านและบัฟเฟอร์แรงดันธรรมดา โดยถ้าเลือกอุปกรณ์พาสสีฟและออปแอมป์ที่มีคุณภาพก็จะทำให้ได้ คุณภาพเสียงที่ดีได้ไม่ยากเลย

               เป็นเวลากว่า 30 ปีมาแล้วที่เทคโนโลยีของอุปกรณ์ด้านออดิโอได้ก้าวยางจากระบบแอนะลอก เข้าสู่ระบบดิจิตอล จากเครื่องเล่นเทปคาสเซตต์อะนาลอก(Cassette) สู่เครื่องเล่นคาสเซตต์ดิจิตอล(Digital Audio Tape)  จากเครื่องเล่นแผ่นเสียงไปสู่ คอมแพคท์ดิสก์(Compact disc)  จนกระทั้งในปัจจุบันเข้าสู่ ยุคที่คอมพิวเตอร์เข้ามามีบทบาทกับระบบเสียงอย่างมากโดยคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องจะต้องมีซาวการ์ดที่มีหน้าที่ในการประมวลสัญญาณออดิโอทั้งสิ้น