Два недопаянных конденсатора и полноценная лабораторная работа
На аудиовыходе HDMI–VGA адаптера за $2.58 обнаружилась ВЧ-составляющая амплитудой 500–600 мВ и спектром до 50 МГц. Добавленные 31 Ом и 100 нФ по расчёту должны были дать срез около 51 кГц, однако измерение показало 2.647 кГц: постоянную времени задал выход самой микросхемы. Опыт позволил двумя независимыми методами оценить её внутреннее сопротивление примерно в 570 Ом.
Недорогой HDMI–VGA адаптер на микросхеме NX3303X оказался площадкой для полноценного исследования аудиотракта. На плате были обнаружены пустые посадочные места C2 и C5, соединяющие аудиолинии с землёй, а позиции C1 и C4 в цепях развязки по постоянному току занимали 0-омные перемычки. После установки внешнего RC-фильтра осциллограмма изменилась, но измеренная полоса пропускания оказалась на порядок уже расчётной.
NX3303X позиционируется Shenzhen Naxiang Technology как HDMI–VGA-преобразователь со встроенным аудио-DAC в QFN-32. Публичного даташита на микросхему обнаружить не удалось. На выходе исследованного экземпляра осциллограф зафиксировал 500–600 мВ высокочастотной активности и гармоники вплоть до 50 МГц. Форма сигнала совместима с переключательным выходом sigma-delta ЦАП, где шум квантования вынесен далеко за звуковую полосу. Различить на осциллограмме исходный однобитный поток автор измерений не смог, поэтому архитектура NX3303X остаётся инженерной гипотезой, а не документированным свойством чипа.
Для подавления ВЧ-составляющей в каждый канал поставили 31 Ом последовательно и 100 нФ на землю. Внешняя цепочка даёт f_c = 1/(2πRC) около 51 кГц, что оставляет звуковой диапазон почти нетронутым. Запись тестового сигнала с частотой 192 квыб./с показала иную картину: τ составила около 60.11 мкс, а частота среза — 2.647 кГц. На слух это проявилось заметным ослаблением верхней части аудиодиапазона.
Причиной стал импеданс выхода ЦАП. Последовательные 31 Ом почти не влияли на суммарное сопротивление цепи, если внутри микросхемы уже присутствуют сотни ом. Внутреннее сопротивление оценили двумя путями: по делителю напряжения под нагрузкой и по измеренной постоянной времени RC. Оба результата сошлись вблизи 570 Ом с расхождением менее 5%. Для конденсатора 100 нФ такое сопротивление действительно задаёт полосу около 2.65 кГц.
Отдельный отчёт владельца другого адаптера с NX3303X фиксирует сходную мегагерцевую помеху на аудиовыходе и пустые места под конденсаторы. Там работоспособным оказался фильтр 33 Ом плюс 100 нФ с расчётным срезом около 48 кГц, однако параметры конкретного выхода не измерялись. Результаты с 570 Ом относятся к одному экземпляру платы, выбранной нагрузке и методике; разброс между ревизиями адаптеров остаётся вероятным.
Случай показывает, почему фильтр на выходе дешёвого mixed-signal чипа нельзя рассчитывать только по номиналам добавленных деталей. Конденсатор, поставленный для отвода ВЧ-шума, образует цепь с реальным выходным сопротивлением источника. В этой схеме измерение τ дало больше информации о скрытой аналоговой части NX3303X, чем маркировка корпуса и пустые footprint на плате.