Экспериментальный ЦАП на 1853 с выхлопом по Yewen

[krulfa]

Спроектировал и изготовил ЦАП на AD1853 с выходом с каскадным включением ОУ по мотивам Yewen.

Идея каскадного включения ОУ по Yewen выглядит обещающей, на макете работала неплохо, но показала себя капризной, поэтому решил делать выхлоп ЦАП сразу в печати и по строгому расчету, чтобы убедиться в устойчивой работе. Получилось следующее.

ЦАП встроен в CD проигрыватель JVC XL-164. ЦАП принимает поток 48-бит от сервопроцессора CXD2500BQ. AD1853 включен в режим LJ, сдвиг сигнала RLCK на 8 бит выполняет U5. Коммутатор U3 заполняет младший байт нулями. Сигнал для коммутатора формируется исключающим ИЛИ U7.2. Остальные элементы U7 используются либо как буферы, либо как инверторы. Все сигналы, подаваемые на ЦАП, дополнительно буферизируются триггерами U4, U8, U9. Задающий генератор мастерклока собран на U1, в него перенесены кварц и конденсаторы с основной платы CD. Мастерклок через буфер или инвертор U7.1 с платы ЦАП заводится назад на плату CD, оттуда забираются RLCK, Bit Clock и Data.

Предусмотрен микроконтроллер IC1 для перепрограммирования ЦАП в 16-битный режим, пока не установлен, и схема сброса U19.

Питание применено с трехуровневой стабилизацией для цифровой части и двухуровневой для аналоговой. Плата с трансформаторами и первичными стабами не показана.

Генератор мастерклока питается от аналоговых +5В и сидит на аналоговой земле, поэтому недалеко от м/с ЦАП полигоны земель соединены вместе. Возможно, это неудачно.

Выходной каскад собран на ОУ OPA2134. Это откровенно пробный и бюджетный вариант, ОУ уже были куплены в достаточном количестве. Решил попробовать такой выхлоп на 6 шт ОУ по $2, прежде чем собирать вариант на 12 шт. по $20 .

За основу выходного фильтра был взят Бессель 3 порядка, к которому были добавлены цепи коррекции, чтобы обеспечить устойчивость, после чего подбором емкостей конденсаторов добивался в симуляторе минимального отклонения ГВЗ в диапазоне до 22 кГц - уложился в 5 нс. Частота среза по -3 Дб около 80 кГц.

Конденсаторы электролитические Elna Simlik II, в фильтре полистироловые, зашунтированные керамикой для подгонки емкости. Резисторы 0.1%.

Плата четырехслойная, в аналоговой части внутри сплошные полигоны аналоговой земли, сверху и снизу разводка + заливка аналоговой землей. В цифровой части внутри два полигона - цифровая земля и +5VDD, сверху и снизу разводка + доливка полигонами цифровой земли и +5VDD. Контуры дифференциальных сигнальных цепей старался минимизировать.

Запустилось все без проблем, напряжения на AD1853 сосуществуют даташитам.

Теперь о звуке. Первый запуск - чрезвычайно мягкий, даже ватный звук, по сравнению с тем, что мне приходилось слушать, и по сравнению с имеющимся DENON и штатным ЦАП CD-проигрывателя JVC, который остался работоспособен. Общая нехватка ВЧ. Это довольно неожиданно, записи звучат почти аналогово. Самые сложные записи, которые иногда заставляют морщиться от артефактов на ВЧ, проходят легко и чисто.

Штатный встроенный 1-битный ЦАП JVC проигрывает, у него слышна грязь, искажения ВЧ, хуже середина. У DENON ВЧ иногда "выстреливают", выпячиваются местами, в новом ЦАП это более ровно.

Но звучит новый ЦАП неинтересно, плоско, так что я совсем недоволен. У DENON есть объем, послезвучия обработаны лучше, и разрешение существенно выше. Здесь с разрешением непонятно, что происходит - середина звучит более рельефно и выпукло, а на ВЧ различить тембры как следует не удается.

Поскольку слуховой опыт здесь существенно отличается от опыта прослушивания УМЗЧ, обращаюсь к форумчанам за советом - где особенность м/с ЦАП, где особенность выхлопа, а что свидетельствует о низком качестве потока от источника.

[tomtit]

Я немного похвалил ваш И/У но похоже зря. Там есть хорошая идея, но реализация неудачная.
1) Разделите и оптимизируйте функции И/У и фильтра.
2) Посмотрите старые аппноуты АД для АД745 и АД1862.
3) Проверьте, что выход ДАК реально по току, а не "в среднем", то есть нет коммутационных пиков напряжения
большой амплитуды через емкости затвор-сток выходных ключей. Если они присутствуют, то придется менять тактику.
В середине 90-х видел спец. модуль генератора сигналов на АД1862, где в правильно сделанном И/У,
работала АД797!!! с очень хорошим (по измерениям) результатом. Я использовал его для метрологии 16-бит АЦП.
Успехов!

[krulfa]

А без этой идеи нет смысла ставить 2 ОУ. Если же делать I/U Йовена используя привязку не к земле а к опоре то не факт что это понравится ЦАПу.... если есть в наличии нужные детали, уменьшить емкости и пропорционально увеличить сопротивления в фильтре примерно на порядок, такие малые номиналы там не нужны

Я Йевена в чистом виде верну, уже просчитываю потихоньку, ко-что придется проводами придется кидать, так как у ОУ нужно делать перецоколевку. Привязку оставлю к земле, вроде прохожу по устойчивости. Будет пауза, так деталей нет и нужно заказывать.

---------- Добавлено в 11:14 ---------- Предыдущее сообщение в 11:09 ----------

1) Разделите и оптимизируйте функции И/У и фильтра.

Я принципиальной разницы пока не вижу. ВЧ в чистом I/U и в I/U с ФНЧ первого порядка приводятся ко входу через цепь ООС по-разному, чтобы это уравнять, в варианте с ФНЧ и ставится входная RC цепочка с "лошадиной" емкостью и маленьким R. И тогда все очень и очень похоже, по крайней мере, в симуляторе, а лишний срез для ФНЧ всегда приходится.

[tomtit]

А есть ли смысл в Йевене для И/В ? Его идея - это обход по ВЧ через обьедененные инвертируюшие входы,
что позволяет нарашивать к-во ОУ до бесконечности.

[vd_two]

А есть ли смысл в Йевене для И/В ?

Всю ветку не могу понять- в чем смысл этих схемотехнических наворотов? Высокие объективные харакиеристики и так получаются без особых проблем, тем более с 1853 с ее маленьким током. Субъективные- сомневаюсь, что получатся с таким подходом, да еще и с массой просчетов.

[krulfa]

Вернулся к работе над схемой, первым делом занялся самим приводом, так как в прошлый раз он почему-то читал диски через один. В этот раз не читает ничего. Почистил линзу - эффект ноль. Стал смотреть сигналы в разных местах. Нашел, что BCLK как-то плохо выглядит - амплитуда 2.5 пп, фронты завалены. Поскольку он уведен на ЦАП, решил временно отпаять - форма восстановилась, и - сюрприз - CD полностью восстановил работоспособность. Получается, что лишние 30 пФ в виде кабеля к плате ЦАП и двух ЛЭ на той плате - нагрузка непосильная. Подключил плату ЦАП заново через резисторы по 100 Ом, а BCLK на всякий случай через 300, подключил подтягивающие резисторы к +5В, и все пошло!!!

Все диски читаются с лета, а звук отправил на пенсию мой Denon! Сцена, объем - все на месте, а ВЧ и чище, и тоньше. Как будто окантовка высокочастотная со звука снялась, пространство стало чище. Слушал часа 2, уши посадил в ноль, так делал погромче, субъективно громкость чуть уменьшилась, все CD играют на отлично. Это, конечно, еще не последний вердикт, так как нос заложен и побаливает горло, а это и на слух ощутимо влияет, но даже так - небо и земля по сравнению с тем, что было до того.

Новые ОУ лежат купленные, а впаивать их пока не хочется. Доведу пока с тем, что есть - в земле, в питании еще много доводить и сравнивать. Вот мне и "полтергейст".

[krulfa]

Впаял THS4032. Полазил осциллографом:

1. На входе "цифрового" питания =12В просматривается помеха в десятки мВ, коррелированная с воспроизводимым сигналом. Музыка играет - помеха больше, останавливается - помеха меньше. На внутреннем питании 9В и 5В ее уже не видно. Нелинейный потребляемый ток цифровой части наружу лезет?

2. В цифровом питании ЦАП и цифровой части есть помеха около 2 мВ пп, состоящаяя из большого количества острых импульсов.

3. В других питаниях до и после стабом ничего существенного увидеть не удается, следы мастерклока менее 1 мВ.

4. Выход ЦАП чистый, кроме линии шума, ничего не видно.

5. На выходах IU в паузе просматривается пилообразный сигнал - см. фото.

Размах около 5 мВпп, цена деления 2 мВ. На большой пиле видны маленькие зазубрины мастерклока 16 МГц, в одном канале чуть больше, в другом, который подальше от цифровой "половины" платы, чуть меньше. Основная пила мастерклок /12 (4*3), более крупный период - острые импульсы - посчитать не удается. В половинках IU одного канала сигнал противофазный (!), т.е. выходным фильтром сигнал будет усиливаться.

Как будто прямоугольник, аккуратно проинтегрированный в I/U или где-то еще.

Просчитываю амплитуду: если за 4.5 периода мастерклока сигнал проезжает 5 мВ, а емкость конденсатора 1200 пФ (новый номинал, схему пока не обновлял), то получается ток помехи 1200 пФ * 5 мВ * 16 Мгц / 4.5 = 21 мкА. Или относительно размаха тока ЦАП (1.5 мА) -37 дБ.

Вот сижу думаю, много это или мало, заморачиваться или нет.

[Alecs]

Может быть это так реагирует I-U на проникновение помехи с кристала,по ворд и бит клоку.Мне кажеться стоит попытаться,для примера,убрать на одном канале емкости 100нф,на входе I-U.Они тормозят обратную связь и могут быть причиной дополнительных выбросов,или даже небольшей генерации,номинал резистора 33ом небольшей,не сильно поможет.Значение этой емкости должнобыть соотносимо,или меньше емкости по обратной связи,+ выходная емкость ЦАП.

[Serge_L]

проникновение помехи с кристала,по ворд и бит клоку.

Ни разу не видел такого в 1853

[krulfa]

С помехой улучшений добиться не удалось. Не реагирует на дополнителные блокировки по питанию, перенос RC на другой конец печатных дорожек. Отпаял подтягивающие резисторы, которые давала по 0.8 мА шумового тока, без результата. Помеха четко появляется и исчезает, отслеживая Reset, подаваемый на 1853.

Со звуком и ОУ THS4032 ситуация следующая. В I/U эти микрухи не заиграли никак, и дело, кажется, не в помехах. Пробовал в трех вариантах с разной конфигурацией ООС. Звук отличается от DENON-овской PCM1791, серединка чуть получше, но все равно есть какая-то грязь, крикливость. Вердикт ушами - слушать не хочется.

Поставил обратно OPA2134, звук стал меняться в лучшую сторону. Путем трехкратных перепаек вернулся к первоначальному варианту I/U. В выходном фильтре пока стоят THS4032, так как там усиление в 4 раза после I/U с маленьким выходным напряжением, а OPA в такой схеме уже не хватает усиления.

Звук нравится и его хочется слушать. Грязь перестало быть слышно, середина стала выпуклой и рельефной, вокал ни на мгновение не сливается с фоном. Но верхушки смягчены. Замена кривой фильтра Бесселя на Баттеворта немного помогло, но все равно вместо ярких "Т-зззз" с грязью от 1791 звучит мягкое "T-cccc" без грязи здесь. Ловлю себя на мысли, а может быть, теперь я слышу нехватку разрешения в твитерах? До того их "пробивало" повышенным уровнем ВЧ-составляющих, а теперь нет, и слышна окраска именно динамиков. Лювлю потому, что слышал АС с более качественными твитерами.

Если у вас есть хороший ЦАП на 1853, я еду к вам, чтобы понять, как он звучит на самом деле.

[krulfa]

Более-менее становится понятно, а что же я слушаю и почему мне это понравилось. При малом R в ООС I/U доминируют четные гармоники - звук "теплый". При большом - звук "холодный".

Емкости конские на выходах 1853. Я бы раз в 50 уменьшил.

Да, здесь не было выполнено условие 1/ (2* Pi* С10 * (R9+R36)) >> 20 кГц. А здесь порядка 3 кГц, поэтому четные гармоники на ВЧ чудненько подмешиваются в сигнал.

[Alecs]

Замена кривой фильтра Бесселя на Баттеворта немного помогло, но все равно вместо ярких "Т-зззз" с грязью от 1791 звучит мягкое "T-cccc" без грязи здесь

Возможно это интермодуляционные помехи с I-U,Баттеворт более круче режет,и помех меньше,но Бессель мне показался как то поплавнее.Может проверить на двухтональном сигнале,с плавающим,по частоте,одним тоном.

При малом R в ООС I/U доминируют четные гармоники - звук "теплый". При большом - звук "холодный".

Мне показалось что резистор в ООС надо подбирать по параметрам самого ОУ,по выходному напряжению с I-U,и как фильтр будет работать с этим уровнем сигнала.У меня совсем другая схема,а вот ощущения от изменений номиалов резисторов в ООС похожие.

[Djemshut]

я тот же эффект наблюдал в варианте с дифампом (4131) в и/у.

Уменьшение же номинала I/U резистора дает еще лучший эффект, причем без жестких ноток.

[krulfa]

Приготовился отслушивать различные варианты IU по Yewen. Поскольку попытка изменить распайку ОУ на основной плате приводит к появлению страшного вида "пауков" на курьих ножках, а отрыв любой ноги неизбежно приводит к появлению постоянки на выходе, было решено делать композит как дополнительную маленькую платку вторым этажом к основной, и подпаиваться мягким проводом МГТФ. Так должно быть надежнее.

Модулей изготовлено 5 шт, чтобы не перепаивать много раз одни и те же ОУ. Провода на плату перекинул и все. Пока слушаю первый вариант - пара OPA2134 и THS4032, по Yewen, в аттаче, отличие, оно же упрощение, в том, что делитель на резисторах не нужен - ОУ можно соединять непосредственно, так как частота единичного усиления отличается многократно и схема устойчива.

Впечатления: высокое разрешение по середине и ВЧ, выпуклый звук, очень спокойный и расслабленный. Громкие атаки проходят волной за голову и совершенно не застревают в колонках. Услышал много нового в том, что слушал раньше много раз, например, тихие инструменты в сложной оркестровке, в быстрых пассажах гитары слышно, где щипок струны, где скольжение, а где полускольжение и т.п. Из всех вариантов, бывших ранее, этот звук отличается наиболее слабо выраженной цифровой окантовкой, на многих треках, где вокал раньше казался "опиленым" цифрой со всех сторон, окантовка влилась в тембр и перестала восприниматься как нечто посторонее. В джазе и особенно оркестре проявилась глубина сцены вглубь. Источники, которые по направлению право-лево расположены ровно посередине, тем не менее воспринимаются по координате вперед-назад в три слоя - совсем близко, в середине и в самой глубине оркестра.

С старому источнику возвращаться не хочется совсем - там однозначно грязь и "синтетика". Приносили мне Denon 2930, он музыку играет лучше, чем мой 2910, но все равно там грязи - грести лопатой, по всему спектру.

Тем не менее, новый звук чуть менее цепляющий и впечатляющий - нет призвуков, которые раньше цепляли и создавали настрой.

Предполагаю слушать пары в наличии: THS4032+THS4032, LME49720+LME49720, OPA2134+LME49720, OPA2134+OPA2350, OPA2350+THS4032, OPA2134+AD8652. Выбор ОУ был по следующим признакам: быстрый биполярный (THS4032), высокоточный биполярный (LME49720), высокоточный полевой (OPA2134), быстрый полевой (AD8642) и совершенно особенный, ИМХО, не похожий ни на что полевой OPA2350 - там и внутренние, и выходные каскады на ПТ.

[Serge_L]

krulfa, Весьма интересные наблюдения, спасибо. Тем более, что Ваше описание подачи музыки для меня понятно, поэтому интереснее вдвойне.

[ZugDuk]

Да, это круто, когда есть навыки описать словами услышанное.

[Serge_L]

krulfa, Федор, а не могли бы Вы кинуть в меня ссылкой, чтобы почитать про Yewen-овский композит?

[krulfa]

krulfa, Федор, а не могли бы Вы кинуть в меня ссылкой, чтобы почитать про Yewen-овский композит?

В середине поста файл прикреплен.

[Serge_L]

krulfa, спасибо! Будем изучать...

[krulfa]

Продвигаюсь понемногу, сегодня после некоторых второстепенных переделок поставил в IU композит OPA2134 + LME49720. Результат совершенно неожиданный... Еще меньше (а куда уж меньше!!!) субъективных ВЧ, еще меньше цифровых окантовок. Хотя там, где ВЧ должны быть, как будто все на месте.
В сравнении с парой 2134+4032, проигрывает по тембровому разрешению, инструменты "ближе" друг к другу по звучанию, режет громкие атаки и в целом грязнее. Но! Если у 2134+4032 была хорошая середина, высочайшее разрешение, но при этом несколько "пластмассовый" верх, здесь "пластмассы" нет совсем и общая естетсвенность звучания выше.
К такому звуку решил пока не привыкать, подумать, возможно, потенциал пары раскроется лучше, если поставить входной RLC фильтр. При столь огромном контрасте - а всего-то одну микросхему поменял, в симуляторе АЧХ совпадают до четвертого знака после запятой! - нужно обязательно попробовать "обычный стиральный порошок", т.е. просто одиночный ОУ в IU.

Поставил просто 4032. Включил. Больше, намного больше ВЧ, любимая многими "панорама", "сцена" и "воздух", ровное звучание везде и ... до боли знакомое по промышленной аппаратуре металлическое "цифровое" звучание всего и вся - рояля, вокала, скрипок и т.д. и т.п. В композите металлический окрас почти не прослушивается, давится, но как именно, какова физика процесса, пока не понимаю.

[ZugDuk]

krulfa,
Сцена в каком варианте шире ?