In collaborazione con Tom Gefrusti

2. Analisi progetto e circuito interno

 

Il Progetto

M2Tech Young 2. Analisi progetto e circuito interno 1

 

Normalmente, il bus USB di un computer è alquanto instabile; in pratica, i dati che arrivano dall'altra parte del cavo, non arrivano nei tempi giusti.

La discrepanza è determinata dal controller della scheda madre, che sta sotto al driver HCI nello stack (lo strato di collegamento).

Quel controller manda pacchetti con intervalli di 1ms, ma che non è mai 1ms: talvolta è 0.997 ms, talvolta 1.002 ms.

Da qui l'esigenza di "ripulire" ciò che proviene dall'USB.

Molto dipende dal design degli alimentatori, dal layout PCB, dai clock stessi e, in definitiva, dalla componente analogica del progetto.

Per il collegamento USB lo Young utilizza un protocollo di trasmissione isocrono asincrono tra Sorgente e Convertitore.

In parole semplici , ricostruisce con il proprio clock le informazioni temporali del segnale e allo stesso tempo ha il controllo della periferica per quanto riguarda la ricezione dei pacchetti di dati.

Alla pari di dcs e Wavelenght, la M2Tech fornisce in lincenza  anche a terzi tale tecnologia che , comunque, ha bisogno di driver proprietari disponibili per OSX e Windows (XP e Vista/Seven), scaricabili dal sito aziendale.

 

M2Tech Young 2. Analisi progetto e circuito interno 2 
 M2Tech Young 2. Analisi progetto e circuito interno 3 

 

Nella figura di cui sopra, a sinistra, vediamo un diagramma a blocchi delle funzioni di un DAC classico.

Nel caso dello Young, tra il ricevitore ed il convertitore è stato inserito un filtro sovracampionatore attraverso l'utilizzo di una logica programmabile - un semplice Xilinx Spartan.

In pratica, tale FPGA impiega una tecnica d'interpolazione da manuale denominata "zero padding", cioè inserisce degli zeri tra i campioni ed un filtro passa-basso, a fase minima, per eliminare il "pre-ringing" a metà (o meno) della frequenza di uscita. 

Il fattore di sovracampionamento varia a seconda del segnale in entrata ed esce sempre a 705.6kHz (per 44kHz o multipli) o a 768kHz (per 48kHz o multipli).

Infine, il segnale a 768kHz/705.6kHz viene mandato al DAC chip - un PCM1795 della Texas Instruments -, evitando il filtro digitale a bordo, direttamente ai modulatori sigma-delta.

Quest'ultimi possono lavorare a 4x, 8x e 16x rispetto alla frequenza di uscita del filtro sovracampionatore, a seconda del MCLK scelto.

In questo caso, lo Young adotta un fattore di 8x, per cui i modulatori lavorano a 6.144MHz/5.6448MHz. 

 

Il Circuito

M2Tech Young 2. Analisi progetto e circuito interno 4 

 

Il ricevitore S/PDIF è un DIX4192 della Texas, ottimizzato sull'alimentazione del PLL per massimizzarne le prestazioni.

Per l'interfaccia USB 2.0 la M2TECH ha scelto un Cypress CY7C68013A opportunamente programmato; quest'ultimo è normalmente utilizzato per apparecchi di uso generico, ma è separato dal resto del circuito con una barriera di vari isolatori magnetici ad alta velocità ADuM della Analog Devices - 3441, 1251 e 5403. 

In particolare, il 1251 disaccoppia un bus I2C che permette all'interfaccia di comunicare con il controllore.

Gli oscillatori, che sono prodotti realizzati su specifiche M2TECH (con basso rumore di fase e 10ppm sull'intero range di temperatura), fanno sicuramente il loro dovere, anche se ne esistono di più precisi.

 

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Il trasformatore esterno AC-DC risulta particolarmente essenziale.

Le alimentazioni interne, con un dubbio condensatore Capxon 1000uf, sono switching sia per i +/-12V della parte analogica che per i 5V principali, a parte alcuni regolatori lineari qua e là per le tensioni derivate (3.3V, 1.8V e 1.2V); ovviamente, il tutto ben filtrato per evitare spurie in banda.

Lo stadio di uscita è da manuale: 4 convertitori I/V realizzati con operazionali a basso rumore ed un buffer/filtro anti-alias realizzato con un operazionale - OPA2211A della Texas Instruments - caratterizzato dall'uso di uno stadio di uscita in classe A e quindi bassissima distorsione.

I condensatori sono Wima in polipropilene e resistenze MELF a bassa induttanza.

Nell'insieme, il progettista - l'Ing. Manunta - non ha compiuto scelte troppo ardite, ma neppure scorciatoie di ripiego; infatti, sono presenti varie soluzioni proprietarie molto ben realizzate unitamente ad alcune migliorabili (tipo l'alimentazione).

Andiamo ora a vedere quanto queste scelte siano funzionali alle prestazioni e, soprattutto, all'ascolto.

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