Améliorations DAC A2C Hermes

[nicozero]

Bonjour,

j’inaugure ce post pour synthétiser et partager les modifications que j’ai apportées à un DAC bien connu ; l’Hermes de A2C.

Avant de commencer, présentation de l’installation :
RPi3→HifiBerry Digi+ (transfo)→A2C Hermes→Densen B100→ Triangle Comete 25e anniv.

Petit tour du propriétaire
C’est un DAC plutôt ancien qui date de 1999 et on le trouve dans les PA autour de 200 €.
C’est un DAC minimaliste qui comporte 2 entrées NUM : 1xAES + 1xRCA
Sorties analogiques fixes sur RCA.
Le couple CIRRUS CS8414 + AKM AK4324 (24-96) traite le digital qui sort en tension.
2 x OP176 (AOP simples - 1 par voie – références effacées) se chargent du filtre passe bas (LPF).
Circuit Imprimé plaqué Or à en croire la couleur ?

Je vous conseille de lire les datasheet de ces 3 CI (CS8414, AK4324 et OP176) ainsi que celui des MP78LXXA qui sont les régulateurs de tension qui équipent l’Hermes.

L’arrivée secteur passe par un filtre Schaffner de bonne taille soudé sur CI.
Les transfos (marque MYRRA) sont au nombre de 2 et font 3,2VA chacun.
Le transfo pour le numérique sort 2x9V AC / 200mA par voie
Le transfo pour l’analogique sort 2x18V AC / 100mA par voie, seulement !
Ils sont soudés sur le CI donc très difficilement changeables. Je conseille de les laisser et de prendre en compte ces limitations pour le choix des composants qui suivent.

Équipez vous d’un bon fer à souder. la soudure qu’A2C a utilisé est particulièrement dure et a un point de fusion assez élevé. Je les soupçonne d’avoir utilisé une soudure à l’argent.
Pensez à prendre une soudure avec un bon flux pour assurer une bonne capillarité et ainsi un contact optimum. Équipez vous d’une non moins très bonne tresse à dessouder.
Perso j’utilise une « NO CLEAN SD » de chez Chemtronics.
Pour enlever les composants, je vous conseille, dans le maximum du possible, de couper délicatement les pattes et de dessouder ensuite.

Pour l’achat des composants je vous conseille Farnell, et Browndog pour les adaptateurs.

Vous pouvez faire tous les changements en une seule fois mais pour un côté plus ludique je conseille d’y aller étape par étape et ainsi « mesurer » les changements apportés.

Les condensateurs
Le changement le plus simple.
Ce sont les 4 cylindres bleus qui font d’origine 470µF/50V et 12,5x25mm d’encombrement.
Il y en 2 côte à côte pour la partie analogique et 2 séparés pour la partie numérique.
Je les ai remplacés par des Panasonic FC de même encombrement mais de valeurs différentes : 1000µF/35V pour l’analogique et 2200µF/16V pour le numérique.
Gain audible pour le son avec petit rodage.

Les régulateurs
On trouve 4 régulateurs :
1 MC78L05ACP pour la partie numérique (CS8417 + AK4324VF)
1 MC78L05ACP pour la gestion du signal (PIC + LED)
1 MC78L18ACP et 1 MC79L18ACP pour les 2 OP176

Tous ces régulateurs sont limités à 100mA.
Je les ai donc remplacés dans un 1er temps par des LM317LZ qui sont des versions améliorées des LM317, en boîtier TO92, et limitées à 100mA.
J’ai utilisé un morceau de plaque veroboard et soudé dessus des condos CMS Murata X5R et X7R et des résistances film métallique 1 % comme préconisées dans les datasheet.
J’ai laissé en place le tantale goutte et les céramique CMS qui entourent chaque régulateur sur le CI.

J’ai remplacé valeur pour valeur les 2 régulateurs +5V et profité de la manip pour passer de +/-18V à +/-15V pour les AOP.
Les régulateurs d’origine des AOP ont un double inconvénient : la limite des 100mA (attention à la consommation des AOP) et les 18V en sortie. Tous les nouveaux AOP n’acceptent pas autant.

Je n’ai pas assez de recul sur le chgt des régulateurs ± 15V car j’ai en même temps faits les comparaisons d’AOP.
Ils ont néanmoins eu un impact mais pas celui auquel je m’attendais (voir plus bas)

Le remplacement du régulateur du DAC a eu le plus gros impact sur l’amélioration du son.
Le Ripple Rejection de l’AK4324 est donné pour 50dB à 1kHz.
Celui du MC78L05ACP est donné, en moyenne selon les fabricants, pour 49dB à 120Hz tandis que le LM317LZ, monté comme il faut, est donné pour 80dB jusqu’à 10kHz (60dB à 100kHz).
L’AK fonctionne dans de bien meilleures conditions et ça s’entend.

Consommation selon les datasheet :
CS8414: Typ.: 20mA (VA+) + 20mA (VD+)
Max: 30mA (VA+) + 30mA (VD+)
Power typ.: 175mW
Power max: 315mW

AK4324: Typ.: 43mA (AVDD) + 6mA (DVDD)
Max: 64mA (AVDD) + 9mA (DVDD)
Power typ.: 245mW
Power max: 365mW

C’est un peu juste pour un seul régulateur mais ça rentre quand même à condition de rester dans des consommations typiques.
Dans le doute, et encouragé par les résultats obtenus avec le LM317LZ, j’ai commandé un LT3045 (500mA) en +5V chez LDOVR. Les caractéristiques de ce régulateur sont impressionnantes.
Et là encore un gain conséquent sur le son !

J’ai laissé en place le LM317L pour le traitement du signal, n’ayant pas trouvé de gain audible.

Au final, ne vous embêtez pas, prenez directement un LT3045-5 (pour le DAC), et un LT3045-15V et un LT-3094-15V pour les AOP.
Celui pour la gestion du signal ne me paraît pas impactant, laissez le 78L05 en place.

Les AOP
Là c’est un peu selon les goûts et les couleurs de chacun, et aussi des maillons associés.
Modèles DIP8 ou SOIC8 montés sur adaptateurs BrownDog. Installer des supports type tulipe
Attention aux tensions d’alimentation admissibles et aux besoins en courant.
Perso, j’ai comparé les OP176, OPA627BB, LME49710, NE5534 et OPA827, avant et après changement des régulateurs en ± 15V (ils tiennent tous le ± 18V).
J’ai trouvé des différences assez flagrantes entre les AOP avant le chgt de régulateurs puis celles-ci se sont comme atténuées après chgt des régulateurs.
Néanmoins, ma préférence est allée aux OPA827 dans les 2 cas, de plus sa conso est la plus faible du lot.
J’ai lu un peu partout que l’OPA1611 de chez TI était aussi un très bon candidat.
À prendre en compte pour de futurs comparaisons.

Conclusion
Pour les possesseurs de ce DAC et ceux qui en cherchent un à investir, voici 3 pôles de travail simples et très efficaces :
- les condensateurs de filtrage,
- les régulateurs de tension,
- les AOP du filtre passe bas.
Le plus dur restant, à mon avis, de dessouder les éléments déjà présents, notamment les AOP.
Soyez patients et minutieux.

Bon bricolage. Et bonnes écoutes !

Photos à suivre

[nicozero]

Quelques photos du DAC:






Les vis sont des Torx sécurisées, besoin d'un embout adapté



Et les entrailles:





L'étage analogique: OPA827 (LPF), régulateurs maisons et condos Pana FC 1000µF/35V



Le traitement numérique: AK4324, CS8414, régulateurs LT3045 LDOVR et condos Pana FC 2200µF/16V





Et s'il n'y avait qu'un seul tweak à faire: le régulateur LT3045 de chez LDOVR.

@+

[maxidcx]

Salut ! belle synthèse ! c'est sur qu'avec une paire de 3045/3094 on fait des miracles. Effectivement , la sonorité des ampliop est due à plusieurs facteurs, et notamment leur PSRR. avec une alim qui nettoie tout et qui présente une bonne impédance linéaire dans la plage de fréquence audible, tout va mieux

[tcli]

Pratique ce qu'il font chez http://www.ldovr.com/Ultra-Low-Noise-Low-Dropout-Voltage-Regulator-p/lt3045-78xx.htm
Je connaissais pas
merci

[maxidcx]

c'est récent, et le 3094 est un peu le déclencheur, c'est un très beau cadeau de fin d'année de Analog Device / Linear Technologie...

[nicozero]

J'ai regardé également du côté des spec de l'AK4396, qui était le flagship de la série AK43XX, et là aussi PSRR de 50dB.
Donc pour tous les possesseurs d'un DAC équipé de puces de cette série, regardez du côté du régulateur de tension!
Et envisagez très sérieusement l'achat d'un module du genre LDOVR. Comptez ~ 20€ pour un LT3045.
C'est plug&play, compact, et on peut y mettre un radiateur avec une semelle thermique.

Et manifestement les nouvelles puces SABRE genre 9028/38 y sont également très sensibles du fait de leur conception "sans PSRR".

En revanche je n'ai trouvé aucune info sur le PSRR des AK4990, 95 et 97.

[maxidcx]

concernant le PSSR, j'avais lu dans une doc akm que le PSRR en fait est lié au soustracteur qui se trouve généralement après les filtres anti aliasing.
ce soustracteur supprime la tension mode commun dans une fourchette de 40 à 60db selon la précision des résistances (1% ou 0.1%) et donc le psrr est dans les 40-60db aux basses frequences (<1khz en pratique)

[tcli]

Soustracteur ? Tu veut dire le désymétriseur ?
En gros, si j'ai bien compris, les sorties des AK ont 0db de PSSR et c'est la désymétrisation qui fait tout le boulo.

Du coup l'upgrade selectro pour le DCX avait au moins cela de bien : des résistances de précision et un chip de désymétrisation spécialisé.

[maxidcx]

en parlant de chip spécialisés pour desymetriser, ca a évolué pas mal. jetez un oeil sur INA1620 qui peux faire ampli casque aussi....

[nicozero]

Quand vous parlez de soustracteur-désysmétriseur vous parlez de quoi ?
Un module qui se trouve dans la puce AK ou bien le LPF formé par les AOP ?

@+

[tcli]

Les AK sortent en symétrique : pour chaque canal, il y a une sortie + et une sortie -. En sortie de l'AK il y a donc des AOP pour désymétriser (et aussi filtrer ).
Ce que dit maxidcx (si j'ai bien compris) c'est que chaque sortie a individuellement un mauvais PSSR, mais comme elles sont suivies par un désymétriseur (qui effectivement fait une soustraction) , le PSSR de sortie est essentiellement du à la qualité de cette désymétrisation.
La qualité de réjection de mode commun d'un désymétryseur tiens essentiellement à la précision de ses résistances, c'est pourquoi il y a des chip spécialisés qui incorporent des résistances de haute précision. (ex INA134 et autres)

[nicozero]

Et il y aussi la série des THAT1200 qui sont spécialisés là dedans (et dispo en DIP8) mais le brochage semble différent des AOP simples.

[tcli]

Oui parce que se ne sont pas que de simple opamp: regarde son schéma équivalent :
http://www.thatcorp.com/datashts/THAT_1200-Series_Datasheet.pdf

[caneton]

j ai beaucoup de chance....
j arrive apres la baguarre...
gros merci pour ce thread ..
j allais ouvrir les entrailles d un jolis hermes histoire de voir si possible recap vus que s approche des 20ans..et regarder coté aop sur la sortie...
je note donc cette histoire de reg sur partie num..les condo (meme si perso je vais mettre de l oscon dans la partie num)
mais cote aop je sais a quel point c est assez personnel et subjectif..
et je reconnais que l histoire de passer en 15v avec des modules un peu couteux m embete un peu...je voulais rester a minima cote investissement..
mais bon je voyais bien le lme49870 pour du 18v......

[caneton]

mais le1611 , un jolis pretendant passant le 18v pourrai etre une jolie solution simple en effet..
d autant que ce trouve monté a 7euro chez audiophonics..
s essaye facilement..avec le lme...
deux options sans toucher au reg 18v??