[閒聊] Hifidiy mini usb dac 改裝 最終回

[dnaspirit (XD)]

在這次的改裝中，主要就是加入了cs8421這顆晶片來進行取樣率的轉換。
cs8421是一顆支援32bit的非同步取樣轉換器。
為了方便作業，從對岸的掏寶網找了一個搭載cs8421的小板子，
正面是長這樣。
http://www.dnaspirit.com/starrer/miniusbdac/part4/IMG_0467.jpg
反面是長這樣 (按照我的改裝背面的那顆diode要移除)
http://www.dnaspirit.com/starrer/miniusbdac/part4/IMG_0470.jpg

我把板子上面的被動元件解焊的原因是為了更改cs8421的設定，
順便看一下原始的設定為何。對岸的電阻引線的材質異常的細，
實在看不下去就順便換了台製的電阻。
加上拆了之後發現設定根本沒按照datasheet的內容去裝設。

這次預計的取樣率轉換，不論輸入的取樣率為何，都轉成96kHz。
在參考了cs8421的datasheet，主要有三個pin需要去設定。
MS_SEL -> Input Slave / Output Master (256*Fso) 用4.02K的電阻連接到GND
SAIF -> 輸入的數位訊號格式 這邊選用I2S 用1K的電阻連接到GND
SAOF -> 輸出的數位訊號格式 同樣也是IS2 因為pcm1793支援到24bit，
        選用4.02K的電阻連接到GND

接下來了解如何在Hifidiy mini usb dac上面進行改裝。
請先參考這張圖。
http://www.dnaspirit.com/starrer/miniusbdac/part4/IMG_0466.jpg
可以發現在74HC157旁邊有四根33歐姆的電阻，
就先把這根電阻都解焊了。
相關的腳位設定都標示在圖片上了。
有四根腳是我們要去處理的。
LRCK ->Left/Right Clock
SCLK (BCK) -> Serial-Bit Clock
DATA -> Data serial
SCK -> System clock 與cs8421的XTI共用(選用24.576Mhz XO提供)

注意cs8421板子的正面是輸入，反面是輸出。
各位也許會好奇為何要選用24.576Mhz這個頻率作為SCK，
可以翻開pcm1793的datasheet page 13的table 1。
找到128fs 與 256fs的欄位，各位可以發現24.576分別在192k與96k的欄位下。
我們可以知道若是輸出為128fs那麼就可以轉換成192k，同樣的256fs則轉換成96k。
為什麼只轉成96k而不是192k呢，因為我發現pcm1793的特性最好的狀況都不是在192k，
因此就選擇了轉成96k。

改裝完成的參考圖。
http://www.dnaspirit.com/starrer/miniusbdac/part4/IMG_0471.jpg
其實還有一些小細節在cs8421的板子上，由於原本的設定很奇怪，
基本上我都全改了。除了加入XO 也順便加上額外的3.3穩壓提供給VL。
由於XO吃5V的電，因此在VDD位置需要輸入5V的電壓，
這邊的電壓由主板背面的1117 5V的穩壓拉出來。
個人對於走線實在不是很滿意，畢竟這板子原本就不是設計給mini usb dac使用，
加上空間的關係，實在是一整個醜。XD
另一個角度的照片：
http://www.dnaspirit.com/starrer/miniusbdac/part4/IMG_0473.jpg

最後就是最緊張的上電階段，還好沒有燒機。
先把電表切換到TTL頻率，量測輸入與輸出的LRCK，
由於LRCK會等於取樣頻率，因此在輸入端應該量到44.1k，輸出端量到96k
輸入端 http://www.dnaspirit.com/starrer/miniusbdac/part4/IMG_0475.jpg
輸出端 http://www.dnaspirit.com/starrer/miniusbdac/part4/IMG_0478.jpg

最後，我們還是用RMAA來分析一下量化的結果在升頻前後的差異。
在輸入為16bit/44.1k的部分，我們發現其實跟原本的結果差異不大，但是頻譜的表現是
有差異的。
但是若在24bit/44.1k的部分，差異性就出現了。
單獨觀察24bit/44.1k的升頻結果，在1k~2k出現了額外的頻率訊號。
http://www.dnaspirit.com/starrer/miniusbdac/uab02%2044_1k_24bit%28US%29.htm

接下來比較在16bit/44.1k下有無升頻的結果。差異不大。
http://www.dnaspirit.com/starrer/miniusbdac/Comparison-44_1k_16bit%20wUs.htm

比較在24bit/44.1k下有無升頻的結果。我們可以明顯的發現，
noise在高頻明顯的有降低，但是1k~2k的部分有極大的差異。
整體的數據大概是動態變好，訊噪比變好，但是被加了一些料，
cs8421 datasheet 有提到dither automatically applied and
scaled to output resolution。也許是這邊造成的。
http://www.dnaspirit.com/starrer/miniusbdac/Comparison-44_1k_24bit-wUS.htm

聽感的部分，目前還沒有細聽，容我有更多的時間去分析 :D

感謝收看。

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