Convertidor Digital Analógico modelo PDAC-1

       

Desarrollo de un convertidor digital-analógico utilizando el chip Sabre ES9038PRO

Vamos a empezar el desarrollo de un DAC basado en el chip de Sabre ES9038PRO. Será un DAC de alta gama, con componentes de alta calidad, por lo que no será barato. Tenemos en cuenta que ya existen modelos en el mercado que usan este chip y si vemos que el precio del desarrollo se dispara, podríamos solicitar la licencia de un kit y modificarlo.

Una vez puestos en contacto con Sabre, me cedieron toda la información técnica del chip, firmando contrato de confidencialidad y me aconsejaron que antes de empezar desde cero con el proyecto, que estudiara las versiones en kit que habían en el mercado. Estudiada toda la información y visto que el desarrollo era bastante complejo y caro, opté por comprar un par de kits a un fabricante. Cuando lo recibí, empecé a hacer pruebas técnicas y de sonido y, aunque sonaba más o menos bien, no sonaba todo lo bien que debería de sonar, más tratándose de un Sabre ES9038. Haciendo una inspección detallada a la placa, me encontré con varios problemas y fallos de diseños graves. Era de esperar basándose en un producto chino. Me puse en contacto con el fabricante y llegué a un acuerdo para que me proporcionara toda la información del diseño de la placa y yo haría todas las modificaciones y mejoras y se las devolvería para que me las fabricara.

Lo primero que hicimos fue hacer unas primeras modificaciones en la placa original, sustituyendo los componentes más críticos (condensadores electrolíticos y de poliester de la alimentación) por otros de marca reconocida (Nichicon y Wima)

Para la fuente de alimentación principal, optamos por condensadores electrolíticos Mundorf de la serie M-Lytic. Estos condensadores se caracterizan porque tienen una muy baja resistencia (ESR) por lo que la carga/descarga se hace muy rápida, ayudando a tener una dinámica muy elevada.

También tuvimos que diseñar un control que actuara, tanto como selector de entradas, como control de volumen. Para ello usamos un encoder óptico Grayhill con su electrónica asociada.

Para el convertidor corriente/tensión (I/V), señal de salida balanceada y señal de salida RCA, estuvimos probando varios amplificadores operacionales del mercado. En las pruebas usamos operacionales de instrumentación, operacionales usados en línea médica, componentes discretos y operacionales de alta gama de fabricación específica. Aunque los operacionales de instrumentación y de la línea médica nos dieron muy buenos resultados, finalmente adoptamos el modelo de Sonic Imagery SIL994 Enh Ticha. Estos operacionales trabajan en clase A y proporcionan una elevada corriente de salida, pudiendose conectar a cualquier etapa de potencia del mercado, sea de válvulas, transistores, clase A o clase D, así como a cualquier preamplificador del mercado.

Una vez realizadas todas la pruebas de los componentes, se rediseñó la placa de circuito impreso eliminando los fallos detectados inicialmente, se añadieron planos de masa (GND analógica y digital), se movieron pistas, se añadió un circuito de retardo y protección de salida (muy similar al de protección de altavoces) con reles de muy baja resistencia de contacto. Se sustituyó el display LCD por uno de tecnología OLED y se modificó la serigrafía del propio display. También se adaptaron los espacios físicos para poder instalar los nuevos reguladores de tensión de muy bajo ruido de la marca Sparkoslabs SS78xx y SS79xx. El nuevo diseño se envió al fabricante para que nos hiciera las nuevas placas con nuestra serigrafía e identificación.

PCB con resistencias del 1%

Una vez recibidas las nuevas placas, se montaron con los componentes citados anteriormente y, además, se le añadieron nuevos componentes, entre ellos los reguladores de tensión Sparkoslabs, conectores balanceados Neutrik y RCA Elecaudio bañados en oro, los diodos rectificadores Schottky de alta velocidad, los conectores para el transformador toroidal y, finalmente, un cristal de cuarzo TCXO de 100MHz con una estabilidad de 50ppm

Diodos Schottky de alta velocidad y condensadores Mundorf MLytic
Reguladores de tensión de muy bajo ruido Sparkoslabs
Cristal cuarzo TCXO de 100MHz y 50ppm
Conectores XLR Neutrik y RCA Elecaudio bañados en oro

Para el circuito de entrada digital con conexión USB, teníamos dos opciones: una de ellas usaba el chip XMOS y la otra el Amanero. Optamos por esta última porque es compatible con frecuencias de muestreo de hasta 384KHz y DSD512 bajo Windows.

PCB con entrada USB

La placa una vez finalizada.

PCB ya terminada

Paralelamente a todas las pruebas realizadas con la electrónica, se iba diseñando y dando forma al chasis de aluminio. El chasis mantiene nuestra seña de identidad ya impuesta en otros productos de la marca. Se trata de un chasis de aluminio monobloque al que se le han rebajado por control numérico los distintos compartimentos donde irán alojados los componentes electrónicos. Con esto logramos que no hayan interferencias entre las distintas secciones. Por ejemplo, el transformador toroidal, al ir "metido" dentro de un hueco del propio chasis, las interferencias creadas por el campo magnético no afectarán al resto del circuito. Lo mismo ocurre con el interruptor de red, el display gráfico o el encoder óptico.

Vista posterior
Vista frontal
Vista superior

Se hacen pruebas de renderizado para ver las distintas opciones de terminaciones. En este caso visualizamos dos tipos de ventanas que podemos hacer en el chasis para poner el display gráfico.

Opciones de ventanas para el display gráfico

Se preparan las herramientas, se instalan en el carrusel de la máquina de CNC y se programa el movimiento. Se fija el bloque de aluminio en la base de la máquina y se hacen los ajustes pertinentes para empezar a trabajar.

Herramientas en el carrusel
Bloque de aluminio en la bancada

Y el prototipo de la caja ya terminada.

Se comprueba la colocación del display gráfico. Así quedará en el frontal. Sólo falta programar el logotipo.

Se prepara el panel posterior para hacer pruebas, a falta de algunos ajustes.

Panel posterior una vez ajustado.

Se preparan dos robustos mandos de control en bronce. Dado su tamaño y peso, lo hacen muy manejable y preciso en los movimientos. Así quedan en la caja proptotipo.

Una vez realizadas todas las pruebas mecánicas y de colocación de componentes y realizados algunos pequeños ajustes, el prototipo de caja pasa a ser versión final. Es el momento de anodizar las cajas. Las hemos hecho en negro aunque se pueden elegir otros colores (plata, rojo, azul, oro champagne y cromado)

Publicado el 26/9/2019 en CONTROL DE SEÑAL

       

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