Igor GUSEV, Andrey MARKITANOV
Gavrila era um audiófilo,
Gavrila DACs criados ...
De fato, por que não fazemos um DAC com nossas próprias mãos? É necessário mesmo? É claro! Um conversor externo será útil, em primeiro lugar, para proprietários de CD players lançados 5 a 10 anos atrás. A tecnologia de processamento de som digital está se desenvolvendo em ritmo acelerado, e a ideia de reviver o som de um dispositivo antigo, mas amado, com a ajuda de um DAC externo, parece muito tentadora. Em segundo lugar, tal dispositivo pode ser de grande benefício para quem possui um modelo barato equipado com uma saída digital - esta é uma chance de levar seu som a um novo nível.
Não é segredo que, ao criar um CD player barato, o desenvolvedor está em uma estrutura financeira apertada: ele precisa escolher um veículo mais decente e equipar o novo produto com todos os tipos de serviços ao máximo, trazer mais botões com um indicador multifuncional ao painel frontal, etc., caso contrário as leis estritas do mercado, o dispositivo não será vendido. Em um ano, como regra, aparecerá um novo, que às vezes não soa melhor que o antigo (e muitas vezes pior), e assim por diante. E a maioria das grandes empresas geralmente muda toda a programação a cada primavera...
Os fundos alocados geralmente não são suficientes para um DAC de alta qualidade e a parte analógica do circuito, e muitos fabricantes economizam francamente nisso. Existem, no entanto, exceções a esta regra, quando tais decisões são tomadas de forma intencional, constituindo um elemento da política técnica da empresa.
Por exemplo, o japonês C.E.S., bem conhecido dos nossos audiófilos. coloca em seus modelos CD2100 e CD3100 veículos caros e com um grande número de ajustes manuais, enquanto utiliza um DAC simples, o que obviamente não corresponde à mecânica em termos de classe. Esses dispositivos são posicionados pela empresa como veículos com caminho de controle de áudio e são originalmente projetados para funcionar com um conversor externo. A situação é um pouco diferente com os jogadores TEAS VRDS 10 - 25. Ao instalar um drive de alta classe e caros chips DAC TDA1547 (DAC 7), os engenheiros por algum motivo decidiram economizar nos estágios de saída. Uma empresa russa, conhecendo esse recurso dos modelos, faz um upgrade, substituindo a parte analógica do circuito.
Sobre autores
Andrey Markitanov, engenheiro do escritório de design de engenharia de som Three V de Taganrog. Desenvolve e introduz na produção DACs sob a marca Markan, participante regular das exposições russas Hi-End. Ele adora soluções não padronizadas, segue a moda do áudio, sempre atualizado com as últimas conquistas no campo dos circuitos digitais. Ele conhece a pinagem de muitos chips Crystal, Burr-Brown e Philips de memória.
Então, está decidido - fazemos um DAC. Antes de começarmos a considerar o esquema, é útil decifrar algumas abreviações comuns:
S/PDIF (formato de interface digital Sony/Philips)- padrão para transmissão digital de dados de áudio entre dispositivos (interface assíncrona com auto-sincronização). Há também uma versão óptica do TosLink (das palavras Toshiba e Link). Quase todos os modelos de CD players baratos estão equipados com essa interface, mas agora ela é considerada obsoleta. Existem interfaces mais avançadas usadas em dispositivos caros, mas ainda não falaremos sobre elas.
DAC (DAC)- conversor digital-analógico.
IIS (barramento de sinal InterIC)- um padrão para uma interface síncrona entre elementos de circuito dentro do mesmo dispositivo.
PLL (Circuito de Bloqueio de Fase)- sistema de circuito fechado de fase.
Ênfase- previsões.
Existem atualmente dois formatos completamente diferentes para o formato CD Audio. várias maneiras conversão digital para analógico: bit único e multibit. Sem entrar nos detalhes de cada um deles, notamos que a grande maioria dos modelos caros de DAC usa conversão multi-bit. Por que caro? Uma implementação decente desta opção requer uma fonte de alimentação multicanal de alta qualidade, um procedimento complexo para configurar filtros de saída, em alguns modelos é feito manualmente e, em países desenvolvidos, o trabalho de um especialista qualificado não pode ser barato.
No entanto, os conversores de bit único também têm muitos fãs, porque. eles têm um caráter peculiar de entrega de som, alguns dos quais são difíceis de alcançar com a tecnologia multi-bit existente. Isso inclui a maior linearidade de DACs de bit único em níveis de sinal baixos e, portanto, melhor microdinâmica, som detalhado distinto. Por sua vez, o argumento dos defensores dos DACs multi-bit é um impacto emocional mais forte no ouvinte, na escala e abertura do som, o chamado. "drive" e "ches", que é especialmente apreciado pelos amantes do rock.
Em teoria, os DACs de bit único exigem uma velocidade de clock muito alta para funcionar perfeitamente. No nosso caso, ou seja. 16 bits e 44,1 kHz, deve ficar em torno de 2,9 GHz, o que é um valor absolutamente inaceitável do ponto de vista técnico. Com a ajuda de truques matemáticos e todos os tipos de recálculos, pode ser reduzido a valores aceitáveis dentro de algumas dezenas de megahertz. Aparentemente, isso explica algumas das características do som dos DACs de um bit. Então qual é o melhor? Descreveremos ambas as opções e qual escolher - decida por si mesmo.
A principal coisa que nos guiou no desenvolvimento do circuito foi sua extrema simplicidade, o que nos permite entender a ideia e implementá-la em um projeto específico, mesmo para um audiófilo sem experiência em tecnologia digital. No entanto, o DAC descrito é capaz de melhorar significativamente o som de um dispositivo de orçamento equipado com uma saída digital coaxial. Se o seu player não tiver um, será fácil organizá-lo você mesmo. Para isso, na maioria dos casos, basta instalar um conector RCA na parede traseira e soldar seu lóbulo de sinal no local apropriado da placa. Como regra geral, a versão básica da placa-mãe é feita para vários modelos ao mesmo tempo, apenas é "recheada" de maneiras diferentes e deve haver um local para soldar o conector de saída digital. Se não for esse o caso, você terá que procurar um diagrama do dispositivo - em centros de serviço autorizados, em mercados de rádio ou na Internet. No futuro, esse layout pode servir como objeto de esforços para melhorá-lo ainda mais e permitir, finalmente, obter uma "névoa suave sobre uma imagem limpa".
Quase todos os dispositivos com essa finalidade são construídos em uma base de elementos semelhante, a escolha de elementos para o desenvolvedor não é tão ampla. Entre os disponíveis na Rússia, citaremos Burr-Brown, Crystal Semiconductors, Analog Devices, microcircuitos Philips. Dos receptores de sinal S / PDIF, CS8412, CS8414, CS8420 da Crystal Semiconductors, DIR1700 da Burr-Brown, AD1892 da Analog Devices estão mais ou menos disponíveis a preços acessíveis. A escolha dos próprios DACs é um pouco mais ampla, mas no nosso caso, o uso de CS4328, CS4329, CS4390 com conversão delta-sigma parece ser ideal, eles atendem mais plenamente ao critério de qualidade / preço. Os chips multi-bit multi-bit PCM63 de US$ 96 da Burr-Brown, ou os PCM1702s mais recentes, que são amplamente usados no High End, também exigem certos tipos de filtros digitais, que também não são baratos.
Por isso, escolhemos os produtos Crystal Semiconductors, e a documentação dos microcircuitos com sua descrição detalhada, pinagem e tabelas de status podem ser baixadas do site www.crystal.com.
| Detalhes do conversor | ||
|---|---|---|
| resistência | ||
| R1 | 220 | 1/4 w |
| R2 | 75 | 1/4 w |
| R3 | 2k | 1/4 w |
| R4 - R7 | 1k | 1/4 w |
| R8, R9 | 470 mil | 1/4 w carbono |
| Capacitores | ||
| C1 | 1,0 uF | cerâmica |
| C2, C4, C8, C9 | 1000uF x 6,3V | óxido |
| C3, C5, C7, C120 | 1 uF | cerâmica |
| C6 | 0,047uF | cerâmica |
| C10, C11 | 1,0 uF | K40-U9 (papel) |
| Semicondutores | ||
| VD1 | AL309 | LED vermelho |
| VT1 | KT3102A | transistor npn |
| U1 | CS8412 | receptor de sinal digital |
| U2 | 74HC86 | Tampão TTL |
| U3 | CS4390 | DAC |
Então, a pergunta permanece: qual esquema escolher? Como já mencionado, deve ser descomplicado, fácil de repetir e ter potencial suficiente para qualidade de som. Também parece obrigatório ter uma chave de fase absoluta, o que tornará possível combinar melhor o DAC com o restante dos elementos do caminho de áudio. Aqui está a melhor opção, em nossa opinião: um receptor digital CS8412 e um DAC de bit único CS4390 custando cerca de US $ 7 por caixa (é melhor tentar encontrar uma opção DIP, isso facilitará notavelmente a instalação). Este DAC é usado no famoso modelo de player Meridian 508.24 e ainda é considerado o melhor pela Crystal. A versão multi-bit usa o chip Philips TDA1543. O circuito de um conversor de um bit se parece com isso:
Os resistores R1-R7 são de tamanho pequeno, de qualquer tipo, mas R8 e R9 são melhores para levar a série BC ou os de carbono importados. Os capacitores eletrolíticos C2, C4, C8, C9 devem ser classificados pelo menos 1000 microfarads com uma tensão de operação de 6,3 - 10 V. Os capacitores C1, C3, C5, C6, C7 são de cerâmica. C10, C11 é desejável usar K40-U9 ou MBHCH (papel em óleo), mas os filmes K77, K71, K73 (listados em ordem decrescente de prioridade) também são adequados. Transformer T1 - para áudio digital, obtê-lo não é um problema. Você pode tentar usar um transformador de uma placa de rede de computador com defeito. O diagrama não mostra a conexão de alimentação do microcircuito U2, o menos é fornecido à 7ª perna e o mais à 14ª.
Para maximizar o potencial sonoro do circuito, é aconselhável seguir as seguintes regras de instalação. Todas as conexões ao fio comum (marcado com o ícone GND) são melhor feitas em um ponto, por exemplo, no pino 7 do chip U2. A maior atenção deve ser dada ao nó de entrada do sinal digital, que inclui o conector de entrada, os elementos C1, T1, R2 e os pinos 9,10 do chip U1.
É necessário usar as conexões e cabos mais curtos possíveis dos componentes. O mesmo se aplica a um nó composto pelos elementos R5, C6 e pinos 20, 21 do chip U1. Capacitores eletrolíticos com shunts cerâmicos apropriados devem ser instalados próximos aos pinos de alimentação dos microcircuitos e conectados a eles com condutores de comprimento mínimo. O diagrama não mostra outro eletrólito e um capacitor cerâmico, que estão conectados diretamente aos pinos de alimentação 7 e 14 do chip U2. Também é necessário interligar os pinos 1, 2, 4, 5, 7, 9, 10 do chip U2.
Depois de ganhar alguma experiência, você poderá selecionar de ouvido o tamanho e o tipo de capacitores eletrolíticos e cerâmicos que estão nos circuitos de potência em cada área específica.
Agora algumas palavras sobre o funcionamento do circuito em si. O LED D1 serve para indicar que o receptor digital U1 capta o sinal do transporte e a presença de erros de leitura. Durante a reprodução normal, não deve brilhar. Os contatos S1 alternam a fase absoluta do sinal na saída, isso é semelhante a mudar a polaridade dos cabos dos alto-falantes. Ao alterar o phasing, você pode notar como isso afeta o som de todo o caminho. O DAC também possui um circuito de correção de de-ênfase (pino 2/U3), e embora não existam muitos discos com pré-ênfase liberada, tal função pode ser útil.
Agora para os circuitos de saída. A conexão direta do chip DAC à saída apenas através de capacitores de acoplamento é possível, pois o chip CS4390 já possui um filtro analógico embutido e até um buffer de saída. Os chips CS4329 e CS4327 são construídos em um princípio semelhante, o CS4328 DAC também tinha uma boa parte analógica. Se você sabe como fazer filtros passa-baixas de alta qualidade e estágios correspondentes, experimente o magnífico microcircuito CS4303, que possui um sinal digital na saída e possibilita a construção de um dispositivo de ótima sonoridade se, por Por exemplo, você conecta um buffer de tubo alimentado por kenotron a ele.
Mas voltando ao nosso CS4390. O princípio de construção de DACs de um bit pressupõe a presença de ruído de impulso de amplitude significativo nos circuitos de energia internos. Para reduzir sua influência no sinal de saída, a saída desses DACs é quase sempre feita de acordo com um circuito diferencial. Neste caso, não estamos interessados em gravar relações sinal-ruído, então usamos apenas uma saída para cada canal, o que evita o uso de estágios analógicos adicionais que podem afetar negativamente o som. A amplitude do sinal nos conectores de saída é suficiente para operação normal, e o buffer embutido lida bem com cargas como cabo de interconexão e impedância de entrada do amplificador.
Agora vamos falar sobre o poder do nosso dispositivo. O som é apenas uma fonte de alimentação modulada e nada mais. Assim como a comida, o som também. Tentaremos dar uma atenção especial a esta questão. A versão inicial do estabilizador de energia para o nosso dispositivo é mostrada na Fig. 2
As vantagens deste esquema são a sua simplicidade e clareza. Com um retificador comum, diferentes estabilizadores são usados para as partes digitais e analógicas do circuito - isso é obrigatório. Entre si, eles são desacoplados na entrada por um filtro composto por C1, L1, C2, C3. Em vez de reguladores 7805 de cinco volts, é melhor colocar LM317 ajustável com divisores resistivos apropriados no circuito de saída de controle. O cálculo dos valores de resistência pode ser encontrado em qualquer livro de referência sobre microcircuitos lineares. O LM317 comparado ao 7805 tem uma faixa de frequência mais ampla (não esqueça que não temos apenas DC, mas também um sinal digital de banda larga), menos ruído interno e uma resposta mais silenciosa a uma carga de impulso. O fato é que quando o ruído de impulso aparece (e eles são aparentemente invisíveis em termos de potência!) O circuito de estabilização, coberto por feedback negativo profundo (é necessário obter um alto coeficiente de estabilização e baixa resistência de saída), tenta compensá-lo . Como esperado para circuitos com OOS, ocorre um processo oscilatório amortecido, no qual a interferência recém-chegada é sobreposta e, como resultado, a tensão de saída aumenta e diminui constantemente. Segue-se disso que para os alimentos circuitos digitaisé desejável usar estabilizadores em elementos discretos que não contenham OS. Claro que, neste caso, a impedância de saída da fonte será muito maior, então toda a responsabilidade de combater o ruído de impulso é transferida para os capacitores de derivação, que fazem um bom trabalho nessa tarefa, e isso tem um efeito benéfico no som . Além disso, surge claramente a necessidade de usar um estabilizador separado para cada saída de potência dos microcircuitos digitais, juntamente com elementos de desacoplamento de potência (semelhante a L1, C2, C3 na Fig. 2).
Nos DACs Markan, isso é feito, e o filtro com supressão adicional de ruído digital e o retificador funcionam a partir de um enrolamento separado do transformador de rede, e diferentes transformadores são usados para desacoplamento adicional das partes digitais e analógicas do circuito. O mesmo está sendo feito para melhorar ainda mais nosso DAC, embora o circuito da Fig. 2 possa ser usado para começar, ele fornecerá um nível inicial de qualidade de som. No retificador, é melhor usar diodos Schottky rápidos.
Normalmente, DACs multi-bit requerem várias fontes de tensão de polaridade diferente e um número considerável de elementos discretos adicionais para sua operação. Entre a grande variedade de microcircuitos, optaremos pelo Philips TDA1543. Este DAC é uma versão "orçamento" do excelente chip TDA 1541, custa um centavo e está disponível em retalho no nosso país.
O chip TDA 1541 foi usado no CD player Arcam Alpha 5, que ao mesmo tempo coletou muitos prêmios, embora também tenha sido fortemente repreendido - DAC antediluviano, forte interferência, mas como soa! Este chip também ainda é usado em toca-discos Naim. TDA1543 é ótimo para nossos propósitos, porque. requer apenas uma fonte de alimentação de +5V e não requer peças adicionais. Dessoldamos o CS4390 do receptor digital e conectamos o TDA 1543 em seu lugar de acordo com o diagrama da fig. 3.
Alguns esclarecimentos adicionais precisam ser feitos aqui. Todos os DACs de vários bits têm uma saída de corrente e existem vários projetos de circuito para converter o sinal em tensão. O mais comum é um amplificador operacional conectado com uma entrada inversora à saída do DAC. A conversão de corrente-tensão é realizada às custas do sistema operacional que a cobre. Em teoria, funciona muito bem, e essa abordagem é considerada um clássico - pode ser encontrada nas opções recomendadas para incluir qualquer DAC de vários bits. Mas se falamos de som, então nem tudo é tão simples. Para implementar esse método na prática, são necessários amplificadores operacionais de altíssima qualidade com boas características de velocidade, por exemplo, AD811 ou AD817, que custam mais de US$ 5 cada. Portanto, em projetos de orçamento, eles geralmente agem de maneira diferente: eles simplesmente conectam um resistor comum à saída do DAC e a corrente que passa por ele criará uma queda de tensão, ou seja, sinal completo. O valor dessa tensão será diretamente proporcional ao valor do resistor e à corrente que flui através dele. Apesar da aparente simplicidade e elegância deste método, ainda não foi amplamente utilizado pelos fabricantes de equipamentos caros, pois também tem muitas armadilhas. o problema principal O fato é que a saída de corrente dos DACs não prevê a presença de tensão nele e geralmente é protegida por diodos conectados em antiparalelo e introduzindo distorções significativas no sinal recebido no resistor. Entre os fabricantes conhecidos que, no entanto, decidiram por esse método, deve-se destacar Kondo, que coloca um resistor enrolado com fio de prata em seu M-100DAC. Obviamente, tem uma resistência muito pequena e a amplitude do sinal de saída também é muito pequena. Para obter uma amplitude padrão, são usados vários estágios de amplificação de tubo. Outra empresa bem conhecida com uma abordagem não convencional para a questão da conversão de corrente para tensão é a Audio Note. Em seus DACs, ela utiliza um transformador para esta finalidade, no qual a corrente que passa pelo enrolamento primário provoca um fluxo magnético, levando ao aparecimento de uma tensão de sinal no enrolamento secundário. O mesmo princípio é implementado em alguns DACs da série Markan.
Mas voltando ao TDA 1543. Parece que os desenvolvedores deste microcircuito, por algum motivo, não instalaram diodos de proteção na saída. Isso abre a perspectiva de usar um conversor de corrente para tensão de resistor. As resistências R2 e R4 na fig. 3 é só para isso. Com as classificações indicadas, a amplitude do sinal de saída é de cerca de 1 V, o que é suficiente para a conexão direta do DAC a um amplificador de potência. Note-se que a capacidade de carga do nosso circuito não é muito grande e condições adversas(grande capacitância do cabo de interligação, baixa impedância de entrada do amplificador de potência, etc.) o som pode ficar ligeiramente preso na dinâmica e “manchado”. Nesse caso, o buffer de saída ajudará, cujo esquema e design você pode escolher entre uma variedade de opções existentes. Pode acontecer que em algumas versões fabricadas do microcircuito TDA 1543 ainda estejam instalados diodos de proteção (embora não haja essa informação nas especificações e também não tenhamos encontrado instâncias específicas). Nesse caso, será possível remover um sinal com amplitude não superior a 0,2 V e você terá que usar um amplificador de saída. Para fazer isso, é necessário reduzir o valor dos resistores R2 e R4 em 5 vezes. Capacitores C2 e C4 na fig. 3 formam um filtro de primeira ordem que remove o ruído de RF do sinal analógico e gera a resposta de frequência desejada na parte superior da faixa.
Muitos projetos de DAC usam filtros digitais, o que simplifica muito a tarefa do desenvolvedor ao projetar a parte analógica, mas ao mesmo tempo, o filtro digital tem a maior responsabilidade pelo som final do dispositivo. Recentemente, eles foram abandonados, pois um filtro analógico competente suprime efetivamente o ruído de alta frequência e não tem um efeito tão prejudicial na musicalidade. Isso é exatamente o que é feito nos DACs Markan, que utilizam um filtro convencional de terceira ordem com resposta de fase linear, feito em elementos LC. Em nosso esquema da Fig. 3, para simplificar, é usado um filtro analógico de primeira ordem, o que na maioria dos casos é suficiente, especialmente se você usar um amplificador de potência valvulado e mesmo sem feedback. Se o seu equipamento for transistorizado, é bem possível que você precise aumentar a ordem do filtro (no entanto, não exagere, um circuito muito íngreme certamente piorará o som). Você encontrará os esquemas e fórmulas correspondentes para cálculo em qualquer manual de rádio amador decente.
Observe que os resistores R2, R4 e os capacitores C2, C4 estão localizados exatamente no local de origem do som analógico. High End começa a partir daqui e, como se costuma dizer, "mais em todos os lugares". A qualidade desses elementos (especialmente resistores) afetará muito o som de todo o dispositivo. Os resistores devem ser instalados com carbono VS, ULI ou boro-carbono BLP (após selecioná-los para a mesma resistência usando um ohmímetro), o uso de exóticos importados também é bem-vindo. Capacitores são permitidos qualquer tipo do acima. Todas as conexões devem ser de comprimento mínimo. Claro, conectores de saída de qualidade também são necessários.
O que conseguimos?
Eu costumava cantar versos mal,
chiou, gritou e mentiu para o motivo ...(J.K. Jerome, "Três em um Barco,
exceto o cachorro)
Não tenho preguiça de lembrar que antes de ligar o dispositivo pela primeira vez, você deve verificar cuidadosamente toda a instalação. Neste caso, o controle de volume do amplificador deve estar na posição mínima e o volume deve ser aumentado gradativamente se não houver interferência, apito e fundo na saída. Tenha cuidado e cuidado!
Em geral, os DACs de bit único são caracterizados por um som muito suave e agradável, com abundância de detalhes finos. Parece que eles jogam todo o seu potencial sonoro em auxílio do solista, afastando os demais participantes. peça de música em algum lugar no fundo. Grandes orquestras são um pouco "reduzidas" em termos de composição dos músicos, a potência e a escala de seu som sofrem. Os DACs multi-bit prestam igual atenção a todos os participantes da ação musical, sem alienar ou destacar nenhum deles. A faixa dinâmica é mais ampla, o som é mais uniforme, mas ao mesmo tempo um pouco mais destacado.
Por exemplo, ao tocar a conhecida música “I Put A Spell on You” interpretada por Creedence Clearwater Revival através de um DAC multi-bit, sua energia é perfeitamente transmitida, o poderoso fluxo de emoções simplesmente fascina, a intenção de seus criadores torna-se claro, sentimos agudamente o que eles queriam nos dizer. Pequenos detalhes são um pouco confusos, mas no contexto das características dominantes de tal entrega de som descritas acima, isso não parece ser uma desvantagem séria. Ao reproduzir a mesma música através de um DAC de um bit, a imagem é um pouco diferente: o som não é tão grande, o palco é um pouco recuado, mas os detalhes da produção sonora, pequenos toques são perfeitamente audíveis. O momento é bem transmitido quando o músico aproxima a guitarra do amplificador, conseguindo uma leve auto-excitação do amplificador. Mas ao ouvir Elvis Presley, toda a riqueza de sua voz se revela perfeitamente. Vê-se claramente como mudou com a idade, o impacto emocional no ouvinte também é forte, e o acompanhamento, um pouco relegado a segundo plano, enquadra-se organicamente no quadro geral.
Portanto, a escolha do tipo de DAC depende de você, ambas as opções têm pontos fortes e fracos, a verdade, é claro, está em algum lugar no meio. Apesar da simplicidade, o potencial sonoro dos circuitos descritos é bastante alto e, se as recomendações acima forem implementadas de forma criativa, os resultados finais não devem decepcioná-lo. Desejamos-lhe sucesso!
Perguntas do designer de esquema
Olá a todos. Hoje eu quero falar sobre um DAC USB de nível básico bastante bom.
Este dispositivo deve ser de interesse para as seguintes categorias de pessoas:
1) Usuários de laptops e usuários fixos com uma placa de áudio integrada com falha.
2) Usuários de laptop cujo fabricante não adicionou suporte completo ao Windows 10.
Este é apenas o meu caso, em mais detalhes:
Expandir explicação
No trabalho, eles emitiram um laptop “novo” usado, em troca do meu Lenovo T420, que rodava no Windows 7 e estava em muito bom estado, mas não compatível com o Windows 10, para o qual a empresa decidiu mudar completamente, por um número de razões (oficialmente devido à segurança, mas é claro que o fator de suporte e compatibilidade desempenhou um papel aqui, não apenas da Microsoft).
Eles me deram um HP Revolve 810, que parece ser compatível com o Windows 10. Tudo parece estar lá, mas não há driver oficial para o sistema de som! Como o áudio é bastante raro, IDT:
HDAUDIO\FUNC_01&VEN_111D&DEV_76E0&SUBSYS_103C21B3&REV_1003
(A Intel também gostava de colocar esses chips em suas placas-mãe), não há onde encontrar lenha.
No fórum da HP, me deparei com um link para um driver compatível do mesmo usuário que eu, enquanto ele diz que o driver está torto...
Como o driver foi retirado do nada e ainda não está claro como funciona, decidi não instalá-lo em um laptop em funcionamento e tive que me contentar com o driver padrão do Windows.
Como a prática mostrou, é possível usar o driver de áudio padrão, instalado automaticamente, mas o som será pior do que poderia ser com o driver.
Se você tiver uma placa de desktop, ao usar esse driver, pode haver problemas com o desempenho da entrada de linha, bem como com outras funções. Além disso, ao trabalhar no driver "padrão", não há equalizador, que, em outros assuntos, pode ser torcido, por exemplo, ao usar o foobar2000.
Depois do Lenovo T420, nos mesmos fones de ouvido, o som não me agradou. Sim, parece estar tocando, mas parece estar sem distorção, mas eu realmente não quero ouvir a música porque ela é servida de alguma forma seca, sem a cor emocional anterior ou algo assim.
4) Usuários de outros dispositivos que não possuem áudio integrado e possuem SO compatível.
Anteriormente, dispositivos semelhantes já foram considerados neste site, mas não o encontrei neste design, procurando entre os revisados anteriormente.
Imediatamente, noto que existe um análogo mais acessível deste DAC:
, custando cerca de 2 vezes mais barato, mas a mão de obra com materiais é pior lá... Pensei em comprar para comparação, mas ainda não comprei, pois de qualquer forma vou refazer a saída (e isso tempo extra), e ainda não jogou o suficiente com o primeiro DAC.
No Aliexpress, por sinal, os DACs no PCM2704 são 2 vezes mais caros, e existem principalmente opções “grandes”, aquelas com saída óptica e RCA.
Vamos passar para o DAC monitorado
A placa é de altíssima qualidade. O textolite é muito grosso, a solda é bastante precisa, o fluxo é lavado. O lenço parece muito bonito, mas é melhor, no entanto, que seja no caso. O fabricante não foi ganancioso e colocou capacitores de tântalo no filtro de saída. Veja por si mesmo:
Operação e impressões sobre o trabalho.
Começar com o DAC é muito simples. Nenhuma instalação manual de qualquer driver é necessária. No Windows XP/7/10, o driver foi selecionado automaticamente.
Ao contrário do áudio integrado, o DAC toca visivelmente mais alto no mesmo nível de volume. Ele toca muito bem, um pouco melhor que o áudio embutido no meu laptop, mas a diferença não é muito perceptível, no nível de erro.
De acordo com um colega, com um laptop Lenovo, que teve sorte com a presença de realtek (e, portanto, lenha de pleno direito entre os dez primeiros), o embutido em seu laptop é mais interessante que este DAC.
Pessoalmente, na minha opinião, o assunto carece de “carne” (peguei essa alegoria bastante adequada de algum tipo de “fórum de áudio”) e detalhes, pelo menos ao usar fones de ouvido com impedância de 32 ohms.
Meus fones de ouvido são mais ou menos, mas também não são a escória:
Este é o Pioneer SE-MJ21.
Especialmente para os testes, com grande desconto, foram adquiridos fones de ouvido adicionais, adaptados para equipamentos portáteis, inclusive aqueles afiados para equipamentos do fabricante de produtos apple:
Nesses fones de ouvido, aparentemente devido à alta sensibilidade, o DAC grita ainda mais, o som fica mais agradável e interessante se você ouvir o som no mesmo volume dos fones anteriores, mas não muito alto.
Aparentemente, a baixa potência do amplificador embutido no PCM2704C e as distorções bastante grandes ao operar com uma carga de 32 ohms afetam. O próprio DAC é mais ou menos pelos padrões audiófilos, o que é confirmado nos parâmetros da folha de dados.
Eu não tenho um DAC mais “legal” agora para compará-los de frente.
Não me considero um audiófilo, mas ainda assim, muitas vezes suas palavras não são sem sentido, mesmo que discordem dos dados da documentação, mas isso parece ser um evento raro.
Como já observei, o assunto é construído em PCM2704 C, há também uma versão mais antiga do chip PCM2704, sem o prefixo "C", que a TI não recomenda para novos projetos. Pelo que entendi de um estudo bastante superficial da folha de dados, não há diferenças especiais entre os chips, a pinagem e as características são as mesmas.
Trabalhando no Android:
No Android, o DAC funciona, é determinado pelo telefone em 5 segundos e depois é iniciado.
Fiz apenas testes superficiais, experimentando alguns jogadores. Todos eles reproduzem o som através do DAC, mas não podem controlar o volume, então o volume está no máximo.
Eu preciso me aprofundar nas configurações, mas não posso fazê-lo agora, porque testei fluentemente, em smartphones de outras pessoas, devido ao fato de que meu arroz vermelho “acabou” cerca de duas semanas atrás, e o correio russo serviço está congelando o pacote em Moscou por uma semana, força o meu não puxar mais com uma revisão)). Mais tarde, acho que complementarei a análise ou lançarei uma nota separada para Android, com uma nota sobre o ajuste de som.
No Linux não verificou a capacidade de trabalho, mas deve funcionar. Se alguém dos moscovitas estiver muito interessado, posso verificar.
Era de noite, não tinha o que fazer... Personalização.
Eu decidi construir um amplificador simples (um layout de teste, nada mais) em amplificadores operacionais duplos disponíveis projetados para áudio, de repente ele vai “tremer” o escapamento, pensei.
Acontece que eu tinha dois desses microcircuitos e ambos são diferentes. Um NE5532P comprado em um chip local e mergulho por 15r, e OPA2134 comprado há alguns anos no taobao, parece um real).
Quando montei o amplificador, primeiro montei um canal e, por vários dias, dirigi-o com diferentes amplificadores operacionais, fazendo malabarismos rapidamente com o soquete fornecido antecipadamente para esses fins, durante a audição. O som era diferente, mas mais sobre isso em outra seção.
No "projeto finalizado" (acho que tudo está apenas começando, se não tiver preguiça) uso dois NE5532AP, de um chip e um dip, são 21p cada).
Descobriu-se que aqui é uma "criação", destinada à execução e testes: 
Há muitos fios longos aqui, mas isso é apenas em partes menos significativas do circuito, a entrada é feita o mais curta possível (exceto o eletrólito) e na tela.
Um dos canais: 
Aqui, a fonte de alimentação é pulsada, a partir de um powerbank, uma das primeiras implementações. Leia mais sobre nutrição abaixo.
Circuitos amplificadores.
Assim, o minijack existente (feito culturalmente) foi perdido em algum lugar da casa, decidiu-se soldar nas pernas correspondentes do chip para receber um sinal de entrada para o amplificador.
De acordo com a documentação, as pernas 14-15 são responsáveis pela saída do sinal do DAC. Soldado a essas pernas usando um cabo de antena de 50 ohms relativamente fino: . Ao mesmo tempo, um fino fio de cobre envernizado, com cerca de 0,2 mm de espessura, foi soldado na própria perna (não tenho micrômetro, então não posso dizer com certeza, e não é tão importante) e foi já soldado ao núcleo do cabo. A blindagem do cabo foi soldada ao GND da placa, que apareceu entre dois capacitores cerâmicos, idênticos para cada um de seus canais.
O amplificador em si é baseado no seguinte esquema simples para conectar um amplificador operacional duplo como um amplificador de fone de ouvido, revisado por BB (TI): 
Esquema retirado daqui:
Um circuito em série de um resistor de 4,7K e um capacitor eletrolítico de 10uF foi adicionado à entrada deste circuito. O capacitor é conectado positivamente ao sinal de entrada.
Além disso, um resistor foi adicionado entre a entrada não inversora do primeiro amplificador operacional e o terra.
Aqui está o diagrama final: 
Como soldar e como configurar.
Alguns anos atrás, eu estava soldando um pré-amplificador para um microfone dinâmico e aprendi algumas coisas com ele:
Em primeiro lugar, se um layout de teste estiver sendo feito, incluindo um layout de montagem em superfície, as conexões dos fios devem ser o mais curtas possível e minimizadas o máximo possível. A distância entre os componentes também deve ser mínima.
Os circuitos de entrada de baixa corrente devem ser blindados e não devem ser cruzados com energia.
Tudo isso ajudará a reduzir a entrada, o ruído próprio do amplificador.
Inicialmente, soldei resistores variáveis para testar o filtro de entrada e ajustar o ganho, apesar de geralmente ser definido antecipadamente, e a potência já ser regulada por um resistor variável localizado na entrada, na frente do filtro.
Na versão final do layout, deixei apenas uma variável de 4,7K ligada em série com um resistor de 3,3K, para cada canal, no circuito que define o ganho.
Além disso, tive que mexer no filtro de entrada, em busca de parâmetros ideais. Aqui eu espiei o esquema desta unidade:
Encontrei cerca de uma dúzia de capacitores diferentes em meus estoques. Estes eram papel, eletrólitos, filme e outros:
Capacitores
Como resultado, gostei do som do eletrólito de 63V 10uF, na frente do qual foi colocado um resistor de 4,7K.
Sobre nutrição
Neste circuito, o amplificador operacional deve ser alimentado por uma fonte de alimentação bipolar.
O que era necessário era um conversor de uma tensão polar para duas polares.
No Ebay, agora em algum lugar existe um microcircuito especializado para esses fins, mas foi levado apenas para comparar a diferença com uma fonte de alimentação bipolar relativamente normal (que eu planejava montar), já que Kirich testou com sucesso neste site e descobriu que é “ruidoso”, o que não é bom para áudio. Quando chegar, vou verificar e retorno.
Como resultado, este esquema foi tomado como base: 
O conversor digital-analógico (DAC) mais simples é um conversor de bit único. Um amplificador limitador simples pode servir como um DAC, que pode ser usado como. A tecnologia CMOS é especialmente adequada, pois nesta tecnologia as correntes de saída de um e zero são iguais. tal conversor digital-analógico é mostrado na Figura 1.
Um DAC de bit único converte o sinal de um número em uma forma analógica. Para a conversão digital-analógica a uma taxa de amostragem muito alta, muitas vezes maior que a frequência de Kotelnikov, esse conversor é suficiente; no entanto, na maioria dos casos, a conversão digital-analógica de alta qualidade requer grande quantidade descargas. Sabe-se que um número binário é descrito pela seguinte fórmula:
(1)Para converter um código binário digital em tensão, você pode usar essa fórmula diretamente, ou seja, usar um somador analógico. As correntes serão ajustadas usando resistores. Se os resistores diferirem entre si duas vezes, as correntes também obedecerão à lei binária, conforme mostrado na fórmula (1). Se uma unidade lógica estiver presente na saída do registrador, ela será convertida em uma corrente correspondente a um dígito binário usando um resistor. Neste caso, a tensão funcionará como um conversor digital-analógico. O esquema do DAC operando de acordo com o princípio descrito é mostrado na Figura 2.
No circuito mostrado na Figura 2, o potencial da segunda saída é zero. Isso é fornecido pelo feedback negativo paralelo, que reduz a impedância de entrada do amplificador operacional. O coeficiente de transferência é selecionado usando um resistor conectado da saída à entrada do amplificador operacional. Se for necessário ganho unitário, essa resistência deve ser igual à resistência paralela de todos os resistores conectados às saídas do registrador paralelo. No dispositivo descrito, a corrente de ordem baixa será oito vezes menor que a corrente de ordem alta. Para reduzir a influência das correntes de entrada de um amplificador operacional real, um resistor com resistência igual à conexão paralela de todos os outros resistores é conectado entre sua entrada não inversora e o fio comum.
Considerando que na saída de todos os bits do registrador há tensão zero ou igual à tensão de alimentação, a tensão na saída do amplificador operacional operará na faixa de zero a menos a tensão de alimentação. Isso nem sempre é conveniente. Se você quiser que o dispositivo funcione a partir de uma fonte de energia, precisará alterá-lo um pouco. Para isso, aplicamos uma tensão igual à metade da alimentação na entrada não inversora do amplificador operacional. Pode ser obtido a partir de um divisor de tensão resistivo. Corrente zero e corrente unitária do estágio de saída do registro em novo esquema deve combinar. Então, na saída do amplificador operacional, a tensão variará na faixa de zero à tensão de alimentação. Um diagrama de um conversor digital-analógico com uma única fonte é mostrado na Figura 3.
No circuito mostrado na Figura 3, a estabilidade da corrente e tensão de saída é garantida pela estabilidade da tensão de alimentação do registrador paralelo. No entanto, geralmente a tensão de alimentação dos circuitos digitais é muito barulhenta. Este ruído também estará presente no sinal de saída. Em um conversor digital-analógico de vários bits, isso é indesejável, portanto, suas teclas de saída são alimentadas por um baixo ruído altamente estável. Atualmente, esses microcircuitos são produzidos por várias empresas. Exemplos incluem o ADR4520 da Analog Devices ou o MAX6220_25 da Maxim Integrated.
Na fabricação de conversores digital-analógico multi-bit, é necessário fabricar resistores com alta precisão. Anteriormente, isso era alcançado por resistores de ajuste a laser. Atualmente, não são usados resistores, mas geradores de corrente baseados em transistores de efeito de campo. O uso de transistores de efeito de campo pode reduzir significativamente o tamanho do chip DAC. Neste caso, para aumentar a corrente, os transistores são conectados em paralelo. Isso torna possível obter uma alta precisão da correspondência das correntes com a lei binária ( eu 0 , 2eu 0 , 4eu 0 , 8eu 0, etc). A alta velocidade de conversão é alcançada com baixa resistência à carga. O esquema do conversor de código digital para a corrente de saída, operando de acordo com o princípio descrito, é mostrado na Figura 4.
Naturalmente, as chaves eletrônicas mostradas na Figura 4 também são transistores de efeito de campo. No entanto, se você os mostrar no diagrama, poderá ficar confuso onde está a chave e onde está o gerador de corrente. Porque transistor de efeito de campo pode funcionar simultaneamente como um gerador de corrente e uma chave eletrônica, eles são muitas vezes combinados, e a lei binária é formada usando, conforme mostrado na Figura 5.
Um exemplo de um IC que usa uma solução de soma atual é o AD7945 DAC. Nele, a soma das correntes é utilizada para formar os bits mais significativos. Para trabalhar com dígitos de ordem inferior, . Um amplificador operacional geralmente é usado para converter a corrente de saída em tensão, mas sua taxa de variação tem um impacto significativo na velocidade do conversor digital-analógico como um todo. Portanto, um circuito DAC op-amp é usado apenas em aplicações de alta largura de banda, como conversão de sinal de áudio ou televisão.
Literatura:
Juntamente com o artigo "Conversores digitais para analógicos (DAC) com a soma de correntes", eles lêem:
http://website/digital/R2R/
http://website/digital/sigmaadc.php
Nas décadas recentes Áudio digital está se desenvolvendo em ritmo acelerado. Além do advento de uma ampla gama de amplificadores digitais, novos formatos de áudio digital também estão surgindo. Por um lado, isso agrada aos amantes de som de alta qualidade com aumento na qualidade do som, por outro lado, incomoda, pois devido à introdução de novos formatos, você precisa atualizar constantemente seu sistema de áudio.
A situação pode ser salva pela presença no sistema de um conversor digital para analógico(DAC). Para mudar para um novo formato, você só precisará atualizá-lo e, às vezes, será suficiente atualizar apenas um de seus blocos, por exemplo, um receptor S / PDIF. Além disso, um DAC autônomo tem outra vantagem - é uma unidade universal e permite conectar várias fontes digitais de um CD / DVD player, computador ou player de rede ao seu sistema de áudio.
Este artigo descreve o circuito e o projeto de um DAC capaz de operar em taxas de amostragem de 32-96 kHz. O autor deliberadamente não implementou suporte para o padrão de 192 kHz, pois considera isso raro. A principal ênfase neste dispositivo está na qualidade intransigente. A base do elemento usado não é muito nova, mas está disponível. Certamente, muitos radioamadores "nas caixas" encontrarão a maioria dos componentes, o que permitirá que você repita sem problemas este desenho ou modifique o DAC existente para um nível superior.
Funções e características:
Especificações técnicas:
| tensão de saída nominal | 2,1 V (RMS) |
| tensão de entrada nominal entrada coaxial |
0,5V (resistência 75Ω) |
| faixa de frequência (–3 dB) | 0–fs/2 (fs=32/44,1/48 kHz) |
| 0–42 kHz (fs=88,2/96 kHz) | |
| frequência de corte do filtro analógico | 26 kHz (Butterworth para fs = 32/44,1/48 kHz) |
| 42 kHz (Bessel para fs = 88,2/96 kHz) | |
| impedância de saída | 100Ω |
| a relação sinal-ruído | ≥ 114 dBa |
| distorção + ruído | 0,0016% (44,1 kHz, 16 bits) |
| 0,001% (48 kHz, 24 bits) | |
| 0,0008% (96 kHz, 24 bits, b=22 kHz) | |
| fator de distorção de intermodulação (60Hz/7kHz, 0dB) |
0.0035% |
| separação de canal (1 kHz) | >115 dB |
| faixa dinâmica | >100 dB |
As medições foram feitas em seguintes disposições interruptores (veja abaixo):
| s1 | s2 | s3 | s4 |
| -1 desligado | -1 ligado | -1 ligado | -1 desligado |
| -2 desligado | -2 desligado | -2 ligado | -2 desligado |
| -3 desligado | -3 desligado | -3 ligado | -3 desligado |
| -4 ligado | -4 desligado | -4 desligado | -4 ligado |
| -5 ativado | |||
| -6 desligado | |||
| -7 desligado | |||
| -8 desligado |
O design do DAC é feito na forma de 4 blocos, cada um dos quais montado em uma placa de circuito impresso:
O diagrama de blocos é mostrado na figura:
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A fonte de alimentação é composta por um regulador de tensão de +5V para os circuitos digitais (receptor e filtro digital) e um regulador de tensão de ±12V para alimentação dos circuitos analógicos e relés. Além disso, a partir dessas tensões, com a ajuda de estabilizadores adicionais, são obtidas tensões de ± 5 V para alimentar o chip DAC.
A placa do receptor de áudio digital também contém um driver de exibição que permite controlar a frequência do relógio. A tela em si consiste em dois módulos de LED de 7 segmentos para indicar a taxa de amostragem: 32kHz, 44kHz (44,1kHz na realidade), 48kHz, 88kHz (88,2kHz na realidade) ou 96kHz.
Um interruptor DIP de 4 pinos é usado para a configuração de hardware do receptor. O clock de referência é gerado por um oscilador de cristal de alta precisão de 6,144 MHz para determinar a frequência do sinal de entrada e um loop de bloqueio de fase (PLL).
Na saída do receptor, os dados da taxa de amostragem e os bits de status são misturados. O chip IC5 é usado para separá-los. Os dados de saída são escritos nos registradores do microcircuito e no modo normal os sinais de saída são estáticos. Tal indicação (vs. dinâmica) requer muito menos corrente e, como resultado, cria menos ruído.
Um cabo plano de 10 fios é usado para conectar a placa do receptor digital à placa do display. A placa receptora é conectada à placa DAC e aos filtros de saída usando um cabo plano de 16 fios. O mesmo cabo da placa receptora transmite tensão de +5V para alimentar o filtro digital, bem como um sinal para alternar para o filtro de saída com frequência dupla do ambiente, caso seja detectado um sinal com frequências de 88,2 kHz ou 96 kHz em a entrada.
O sinal MUTE é gerado quando não há sinal na entrada do receptor ou quando o PLL não consegue travar na frequência. Ele é retirado do pino 5 (ERF) do IC1 e é usado para controlar o relé de saída (desativa a saída do DAC).
O sinal de reset do receptor e do filtro digital forma o circuito R6-C13 e é invertido pelo IC5. O sinal do receptor digital é transmitido para o filtro digital, que fornece correção de distorção. Doze chaves DIP permitem definir vários parâmetros de filtro: formatos de dados de entrada e saída, número de bits, característica do filtro e outros.
O filtro digital controla dois chips DAC: um para o canal esquerdo e outro para o canal direito. O sinal de saída de cada um dos DACs é atual. Essa escolha não foi feita por acaso. A saída de corrente atinge boa linearidade, baixo ruído, baixa tensão de deslocamento e alta velocidade crescimento. Sim, os DACs com saída de corrente geralmente são mais caros, mas a qualidade do som é (geralmente) em um nível mais alto.
Um filtro de saída analógica é necessário para remover produtos residuais de sobreamostragem e ruído de alta frequência do sinal de saída. Para expandir a faixa de frequência de amostragem, o circuito usa dois filtros de saída com diferentes frequências de corte. A comutação de filtros é realizada usando dois relés. Como a resistência dos filtros é alta o suficiente para não prejudicar a separação dos canais, foi necessário utilizar um relé separado para cada canal.
A impedância de saída do filtro é de apenas 100 ohms, portanto, para implementar a função "MUTE" (mudo), um relé pode ser dispensado sem prejudicar o desempenho do dispositivo. Esta função permite que você se livre de cliques e ruídos na saída do dispositivo durante transientes de inicialização ou erros de leitura de dados de entrada.
O diagrama esquemático da unidade receptora digital e driver de exibição é mostrado na figura:
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A principal tarefa do receptor digital IC1 é decodificar o fluxo de dados S/PDIF em um formato de dados serial que pode ser transferido para os chips DAC. O chip receptor está localizado em uma placa de circuito impresso separada de forma que os conectores de entrada coaxial e óptica possam ser colocados no local mais conveniente da caixa do dispositivo.
A impedância de entrada, que tem um valor de entrada coaxial tradicional de 75 ohms, é determinada pelo valor do resistor R1. A entrada óptica é implementada no chip IC2 amplamente utilizado. O sinal de sua saída é alimentado na entrada de IC1 através de um divisor R1-R2, cujos valores de resistor são escolhidos para que o sinal em R1 seja ligeiramente maior (0,6 V) que o valor padrão para o coaxial entrada (0,5 V).
Ao usar a entrada óptica, o jumper JP1 deve ser instalado. A entrada coaxial não pode ser usada!
Os resistores R7-R10 são necessários para eliminar o "toque" de alta frequência causado pela carga capacitiva formada pelo cabo de conexão e pela capacitância de entrada do filtro digital.
O modo de operação do receptor digital é definido pelos níveis nas entradas M0-M3. Você pode ler mais sobre os modos de operação no manual de referência do chip CS8414. O modo recomendado é I2S, pois neste modo o número de bits em princípio não é fixo: pode ser dados de 16 bits ou dados de 24 bits. Portanto, é necessário colocar as chaves DIP S1 na posição S1-4 ON (M1 = 1) e o restante na posição OFF (M0 = M2 = M3 = 0).
A capacidade de selecionar diferentes modos de operação do receptor digital foi incorporada levando em consideração a possível expansão futura da funcionalidade ou atualizações de design. Também permite que você use a placa receptora para trabalho conjunto com outros tipos de DACs.
Para reduzir o ruído e a interferência, o chip oscilador de cristal IC3 está localizado o mais próximo possível da entrada correspondente (FCK) do chip IC1, e o barramento de alimentação é equipado com um filtro nos elementos L3, C10, C11. Filtros separados também são instalados nos trilhos de alimentação de outros microcircuitos.
Das saídas do desmultiplexador IC5, através do conector K2, os sinais (assim como a tensão de alimentação de +5V e o fio comum) são enviados para o display, que é conectado à placa receptora com um cabo de 10 fios. Para simplificar o circuito e reduzir os circuitos de comutação, é usado um indicador de sete segmentos de dois dígitos, de modo que o ponto decimal e as partes fracionárias de algumas taxas de amostragem do sinal de entrada são omitidos. Quando ocorre um erro de leitura de dados de entrada (sinal ERF está ativo), dois traços aparecerão no display. Devido à colocação da unidade de exibição em uma placa de circuito impresso separada, é conveniente montá-la em qualquer local adequado atrás do painel frontal do dispositivo.
As informações sobre a frequência de clock do sinal de entrada são usadas não apenas para indicação, mas também para controlar a frequência de corte dos filtros analógicos de saída do DAC.
O sinal sobre a presença de pré-distorções na gravação da saída do receptor é alimentado a um filtro digital. Não há indicação deste modo, pois CDs com tais gravações são bastante raros. Mas desde que eles acontecem, este DAC tem a capacidade de processar quaisquer pré-distorções, e processá-las em um filtro digital elimina a necessidade de alternar circuitos RC adicionais em um filtro analógico.
Continua...
O artigo foi elaborado com base nas matérias da revista Eleitor,
tradução livre do Editor-Chefe "Jornais de Rádio".
