(Laman ini masih dalam pengembangan)

 

USB SPDIF DAC Gen2

 

 

Proyek USB SPDIF DAC Gen2  ini saya kerjakan sebagai lanjutan dari proyek USB DAC terdahulu, yang bisa dilihat di link berikut ini USB SPDIF DAC.

Gen2 adalah  kependekan dari Generasi ke2.

Ada banyak penyempurnaan yang saya lakukan pada proyek ini terutama dalam hal pengembangan power supply, clock generator dan power transformer yang saya gunakan dalam proyek ini. Untuk bisa memahami penyempurnaan yang dilakukan pada proyek Generasi 2 ini saya akan mengupas satu persatu secara garis besar perbedaan antara USB yg umum di pasaran, USB SPDIF DAC Gen1 dan USB SPDIF DAC Generasi 2 ini.

Ada beberapa jenis IC untuk aplikasi USB DAC yang tersedia di pasaran, seperti misalnya PCM2707, PCM2902, PCM5102  dari Texas Instrument

 

Saya menjatuhkan pilihan pada PCM2902 karena IC ini memiliki fitur yang paling lengkap dibandingkan dengan IC USB DAC lainnya, dimana PCM2902 selain bisa menerima data digital melalui terminal USB, PCM2902 juga bisa menerima dan mengeluarkan baik sinyal analog maupun sinyal digital.

Dalam aplikasi USB SPDIF DAC pada generasi 1 dan 2 ini , saya hanya mengoperasikan PCM2902 untuk menerima sinyal digital  melalui terminal USB dan mengeluarkan sinyal analog untuk diumpan ke power amplifier dan sinyal digital untuk diumpan ke Receiver pada DAC dengan multi input.

 

Gambar1

Gambar 1


Pada Gambar 1 anda bisa lihat konfigurasi USB DAC dengan PCM2902  yang umum diterapkan pada USB DAC verrsi murah  yang banyak dijual di pasaran.

Produk komersil USB DAC dengan konfigurasi seperti pada gambar 1 umumnya dijual dengan harga puluhan USD sampai sekitar USD150.

USB DAC versi murah seperti pada gambar 1 tidak menggunakan power supply tersendiri, melainkan menggunakan power supply +5VDC yang bisa diambil dari terminal USB  di komputer, laptop, PC Tablet, dll

Awal mula ketertarikan saya untuk membuat USB DAC muncul setelah saya mendengar system milik kawan saya yang menggunakan USB DAC untuk mengambil sinyal digital dari Laptop, untuk diumpan ke DAC.

Dalam hal hal kualitas suara, saya tidak menemukan kesan yang baik ketika mendengar suara dari system tersebut, karena suara dari system tsb menurut saya bisa dibilang sangat kusam. Jangankan  kalau dibandingkan dengan CD Player kelas high end yang sebelumnya sudah sering saya dengar, dibandingkan dengan CD kelas dibawah menengah saja USB DAC tsb masih kalah telak.

Penggunaan tegangan supply +5VDC dari terminal USB inilah yang saya yakini menyebabkan tidak maksimalnya  kualitas suara dari USB DAC tsb, karena jalur tegangan supply +5VDC dari terminal USB berasal dari power supply switching dari komputer  yang banyak mengandung noise, selain itu prosesor dan bagian lain dalam komputer juga membuang balik noise frekuensi clock  ke jalur power supply USB sehingga membuat tegangan +5VDC dari terminal USB menjadi makin kotor.

 

Kalau boleh kiranya saya menilai diri saya secara subjektif dalam hal kemampuan menilai kualitas suara sebuah system, saya meyakini bahwa saya memiliki kapasitas itu, karena antara tahun  2004 sampai dengan tahun 2010 saya pernah bekerja pada sebuah  perusahaan importir produk produk audio high end, dalam kurun waktu tsb saya sangat sering mendengar produk audio high end buatan berbagai negara produsen audio terkemuka di dunia, saya sangat mensyukuri jalan hidup yang saya lewati itu karena dengan bekerja di perusahaan importer audio high end saya bisa memahami apa yang dimaksud dengan kualitas barang high end tanpa harus mengeluarkan uang untuk membelinya malahan sebaliknya saya menerima upah kerja dari perusahaan tempat saya bekerja tersebut.

Seingat saya CD Player dan DAC termahal yang pernah saya dengan saat itu adalah buatan Goldmund dengan harga total USD60000 pada tahun 2005.

 

Gambar2

Gambar 2

 

Pada gambar 2 di atas bisa dilihat konfigurasi dari USB SPDIF DAC Gen1 yang saya rancang tahun 2011 dan yang merupakan USB DAC rancangan saya yang paling pertama. Yang menjadi pembeda dari USB DAC Gen1 tsb dengan USB DAC pada umumnya adalah tidak digunakannya power supply dari terminal USB, dan saya menyediakan power supply low noise tersendiri untuk mensupply tegangan DC ke PCM2902, dan juga saya menggunakan Digital Isolation Transformer untuk membuang jitter yang masih ada pada output digital dari USB DAC Gen1 ini.

Saya mendapatkan bahwa penambahan power supply terpisah dan digital isolation transformer sangat meningkatkan kualitas suara keluaran dari USB DAC ini jauh melebihi USB DAC yang masih menggunakan tegangan supply +5VDC dari terminal USB.

Gambar3

Konfigurasi USB SPDIF DAC Gen2

Gambar 3

 

Jika anda memperhatikan dengan seksama Gambar 3 diatas yang merupakan konfigurasi dari USB SPDIF DAC Gen2, maka pasti anda akan menemukan peningkatan yang sangat drastis pada USB SPDIF DAC Gen2 ini dibandingkan dengan USB SPDIF DAC Gen1. Karena ada blok yang sebelumnya tidak ada kini sudah ada untuk meningkatkan kualitas dari USB SPDIF DAC Gen2 ini.

 

LNPS

Adalah singkatan dari Low Noise Power Supply, ini adalah rangkaian power supply diskrit yang menghasilkan tegangan DC stabil dan berimpedansi rendah untuk mensupply tegangan ke rangkaian. LNPS ini konfigurasinya adalah regulator seri.

Saya tidak menggunakan rangkaian regulator tiga kaki seperti keluarga 78XX, LM317, berbagai variant dari LTXXXX, ataupun juga Shunt Regulator yang berimpendasi tinggi, berefisiensi rendah dan lambat dalam merespon rangkaian digital audio yang bekerja dengan kecepatan tinggi

 

 

VBus Filter & LNPS

Walau tegangan +5VDC dari terminal USB tidak digunakan, tegangan ini tetap harus dihubungkan ke PCM2902, dengan tujuan untuk memberikan informasi pada PCM2902B bahwa sambungan kabel USB ke komputer sudah dilakukan. Untuk  mencegah agar supaya noise yang pada jalur +5VDC dari terminal USB tidak bisa masuk ke dalam PCM2902, saya menempatkan low pass filter aktif dengan frekuensi cut off sekitar 1.5Hz, sehingga tidak ada noise dari computer yang bisa masuk ke PCM2902 melalui terminal USB. Karena filer ini adalah filter aktif maka diperlukan power supply untuk menggerakannya dan untuk keperluan ini saya juga menggunakan Low Noise Power Supply (disingkat LNPS)

 

LNPS PCM2902

Ini adalah power supply untuk menggerakan PCM2902B secara keseluruhan, rangkaian yang digunakan untuk LNPS PCM2902 ini adalah sama dengan yang saya gunakan pada USB SPDIF DAC Gen1

 

 

Clock Generator & LNPS

Kalau dianalogikan dengan tubuh manusia maka clock generator dan sinyal clock adalah jantung dan darah yang dialirkannya.

Mudah sekali untuk membayangkan apa yang akan terjadi kalau jantung seseorang bermasalah dan darahnya tidak bersih.

Begitu pula dengan rangkaian digital audio, clock generator wajib hukumnya untuk bekerja dengan sebaik mungkin dalam menghasilkan sinyal clock agar supaya rangkaian digital bisa bekerja dengan optimal.

Saya tidak ingin menggunakan rangkaian clock generator yang ada di dalam PCM2902 untuk menghindari interferensi antara clock generator dengan rangkaian lainnya, selain itu power supply untuk clock generator ini pun tidak saya gabungkan dengan power supply PCM2902, melainkan saya siapkan tersendiri.

 

Narrow Bandwidth Power Transformer (NBPS)

Untuk memahami apa yang dimaksud dengan NBPS secara menyeluruh memang perlu tulisan tersendiri. Akan tetapi saya mempersingkat penjelasan tentang NBPS dalam tulisan ini sbb :

Power Transformer pada dasarnya hanya dibuat untuk melewatkan dua jenis frekuensi saja yaitu 50Hz atau 60Hz tergantung di negara mana trafo akan digunakan, frekuensi selain kedua frekuensi 50 atau 60Hz sebenarnya tidak diharapkan untuk melewati trafo dan muncul di gulungan sekunder, lain halnya dengan output transformer atau OT yang memang dirancang untuk bisa melewatkan sebuah spetrum frekuensi yaitu 20-20000Hz.

Akan tetapi pada kenyataanya power transformer masih bisa melewati frekuensi jauh di atas 60Hz, sehingga akibatnya frekuensi lain yang tidak dibutuhkan karena bisa menjadi noise di terminal sekunder dari trafo juga bisa ikut masuk. NBWP adalah trafo yang dirancang khusus agar supaya frekuensi yang bisa lewat pada trafo seminimal mungkin supaya tidak banyak noise yang muncul di sekunder trafo.

 

Gambar4

PCB USB SPDIF DAC Gen3

Gambar 4

 

Beberapa produk USB DAC Komersil  sebagai perbandingan :

 

 

Yang Menggunakan supply dari terminal USB

 

Nu Force uDAC2  (USD120)

Link :

https://www.nuforce.com/index.php?option=com_k2&view=item&id=4:udac2&Itemid=186/index.php

 

Explorer  dari Meridian

Link : https://www.meridian-audio.com/en/collections/products/explorer-1000/4/

 

R Pack  dari Arcam  (GBP150)

Link :  http://www.arcam.co.uk/products,rSeries,USB-DACs,rPAC.htm

 

 

Yang Menggunakan power supply terpisah :

QB9  dari Ayre Acoustics  (USD2500)

Link : http://www.ayre.com/qb9_specs.htm

 

Yang Menggunakan Clock Generator Eksternal

Saya belum menemukan produk komersil yang menggunakan eksternal clock, mungkin USB SPDIF DAC Gen2 rancangan saya adalah yang pertama

(Mei 2014)