Модульный DSP для дома и авто

[Electrovoicer]

Решил завести тему, буду сюда выкладывать информацию о ходе работ. Комментарии и предложения принимаются. Проект вряд ли коммерческий, очень дорогостоящий и трудоемкий. Делаю для себя, потому что очень хочется отслушать массу вариантов схемотехники ЦАП, "выхлопов" и прочего, а для этого нужно иметь модульную конструкцию, чтобы уменьшить потом накладные расходы на разработку новых модулей. Темой неторопливо занимаюсь уже полгода.

Блок-схема базовой платы

Постановка задачи: создание модульного устройства для приема звуковых данных с разных источников, возможность асинхронного преобразования сэмплрэйта (ASRC), цифровой обработки (эквализация, разделение на частотные полосы, пр.), вывод данных в аналог и цифру.
Конструктивно будет представлять собой базовую плату, содержащую собственно DSP (два кристалла ADAU1442), 8 слотов под модули ввода-вывода (ацп, цап, s\pdif прием-передача, usb/firewire/ethernet прием и т.д.) и 4 вспомогательных слота, например, для регуляторов уровней.
Одной из интересных особенностей является возможность синхронизации всей системы от входного источника звуковых данных на основе прецизионного VCXO с двумя базовыми частотами (11.2896 и 12.288), перестройкой до +-350ррм и джиттером тактовых сигналов в системе на уровне 1-5 ps RMS. клок раздается в системе дифференциально.
При необходимости синхронизацию можно отключить и использовать ASRC.
Все модули помимо интерфейса I2S имеют также последовательный конфигурационный интерфейс, что позволяет быстро менять настройки.
Примерный список модулей, которые я готовлю в ближайшее время:
1. Модуль АЦП на PCM4222
2. Модуль приема с USB на PCM2706
3. Модуль ЦАП на PCM1794 c полностью дифференциальным "выхлопом"
4. Модуль регулятора громкости на PGA2320

Планируемые на будущее модули:
1. Модуль приема с USB на базе одного из USB-контроллеров с драйверами ASIO и возможностью вывода до 24/192. С программной частью мне обещает помочь коллега
2. Модуль регулятора громкости на герконовых СВЧ-реле
3. Модуль ЦАП на PCM1704. с "выхлопом" пока не определился, так же как и с ЦФ
4. Беспроводной модуль управления с OLED-дисплеем

На данный момент в достаточной степени проработана базовая плата. Приступил к проработке модуля 3, на очереди 2 и 1
Типичный модуль

Понимаю, что затея выглядит грандиозно и неподготовленного читателя может вывести из равновесия. Но, полагаю, доведу ее до ума, как и все свои рабочие проекты, которые бывали и посложнее. Как всегда, все упирается во время и деньги, коих для реализации подобной задачи нужно много.

[Electrovoicer]

а вот потенциал, на который работает токовый выход PCM179x должен быть нулевым.

интересно, во сколько раз линейность токового выхода испортится?

[155ла3]

интересно, во сколько раз линейность токового выхода испортится?

точно сказать не могу - не пробывал за ненадобностью, и уж точно линейность в этом случае будет значительно хуже, чем в случае IU на простом R.
Есть вероятность, что при потенциале, равном VCOM токовый выход вааще работать не будет.

[nazar]

1. Модуль АЦП на PCM4222

лучше 4202

предусмотрена возможность поставить в I/U дифф ОУ THS4521, переведя питание на +5В и сдвинув ему Vcm

прекрасные дифампы но тут им делать нечего

цеплять 2 ножки 8138 на потенциал равный Вком 1792 недопустимо
8138 при работе на такую емкостную нагрузку может подгажывать

интересно, во сколько раз линейность токового выхода испортится?

работать не будет, так как потенциалы на затворе и стоке вых. ПТ будут одинаковы

[Electrovoicer]

я пожалуй заложу возможность сделать +-2.5в питание. потому что охота 4521 попробовать.

не понял про такую емкостную нагрузку. какую такую?

[Syava]

лучше 4202

Назар, а чем плохи 422х?

[nazar]

не понял про такую емкостную нагрузку. какую такую?

97пф+ емкость токового выхода цапы

Назар, а чем плохи 422х?

ненулевой ДНЛ

[Syava]

ДНЛ ? Расшифруй, плиз.

[Electrovoicer]

ДНЛ ? Расшифруй, плиз.

имеется в виду дифференциальная нелинейность, DNL

Добавлено через 5 минут

ненулевой ДНЛ

а у 4202 нулевой, вы хотите сказать? такие заявления надо пояснять, чтобы не вводить в заблуждение людей. потому как дифференциальная нелинейность нулевой быть не может

[nazar]

правильно сказать стремящейся к нулю Абсолюта в жизни ессно нет
4202 однобитовая, ее преимущества перед 4222 видно и по ДШ

[MegaElektronik]

Хочется обратить ваше внимание на один момент...
Испытывал я PCM4220 и выявил что у нее высокие нелинейные искажения при уровне входного сигнала примерно от -15 дБ от полной шкалы. Привожу рисунок и datasheet-а...
Ну например при уровне на входе -12dBFS получем искажения примерно -96дБ.

[Electrovoicer]

Решил более внимательно проанализировать работу I/U на базе полностью дифференциального усилителя - с наскока ничего хорошего не выходило. Пришел к выводу, что стандартные решения, как, к примеру , у nazar-а, не обеспечивают хорошей линейности по причине выставления рабочей точки входов с помощью обыкновенных резисторов, подключенных между входами и отрицательном питанием. учитывая соотношение их номинала, напряжение источника питания, выходное сопротивление ЦАПа и требуемый ток - источник тока получается хреновенький, мягко говоря. и надо делать именно источник тока, причем хороший - с высоким выходным сопротивлением, сравнимым с ЦАП, быстрый и малошумящий. иначе все выгоды от применения дифф усилителя пропадают. схема с резисторами, к тому же, сливает все шумы из питания прямо в тракт. ну что ж, сделаем и источники тока... просто выглядит уже не так изящно эта вся конструкция.
кто что может сказать по этому поводу?

[vd_two]

Electrovoicer, хотелось бы увидеть источник тока с шумом меньшим, чем у резистора.

[Electrovoicer]

Electrovoicer, хотелось бы увидеть источник тока с шумом меньшим, чем у резистора.

сейчас у некоторых ОУ шум близкий к теоретическому. и часто шум в схеме определяется именно резисторами в ОС и выходным сопротивлением источника сигнала. и тут речь не о шуме резистора, а о том, что шумы из источника питания попадают в тракт. а они на порядки больше, чем шум резистора. к тому же, речь тут именно о сильной неидеальности такого аддитивного источника тока, выводящего рабочую точку входов дифф ампа.

[Serge_L]

vd_two, он имеет ввиду то, что из-за большого внутреннего сопротивления ИТ будет подавление шумов от линии питания.

[Ellipce]

Планируемые на будущее модули:
1. Модуль приема с USB на базе одного из USB-контроллеров с драйверами ASIO и возможностью вывода до 24/192. С программной частью мне обещает помочь коллега
2. Модуль регулятора громкости на герконовых СВЧ-реле
3. Модуль ЦАП на PCM1704. с "выхлопом" пока не определился, так же как и с ЦФ
4. Беспроводной модуль управления с OLED-дисплеем

А не планируете ли вариант для использования в качестве кроссовера с несколькими ЦАПами или многоканальным ЦАПом ?

[Electrovoicer]

А не планируете ли вариант для использования в качестве кроссовера с несколькими ЦАПами или многоканальным ЦАПом ?

так вот как раз планирую, в том числе ради этого и делается. там до 4 каналов стереоцапов будет - на трехполоску плюс стерео-саб

[nazar]

Electrovoicer, что может быть линейней, стабильней и малощумяще чем ГСТ образований источником напряжения с шумом в пару мкв и резистором одним концом висящим на ИН а другим на 0в (с сопротивлением 0ом)
так что не надо про хреновенький

[vd_two]

Выход ЦАПа- сам источник тока, и дифамп тут ни при чем. Задавать начальный ток модулятора ЦАПа ИТ большого смысла не имеет- ИТ всегда будет более шумным, чем резистор. Лучше озаботиться качеством источника питания. К тому же помеха получается синфазная и хорошо прибивается выходным дифференциальным ФНЧ.

[ZugDuk]

сейчас у некоторых ОУ шум близкий к теоретическому. и часто шум в схеме определяется именно резисторами в ОС и выходным сопротивлением источника сигнала. и тут речь не о шуме резистора, а о том, что шумы из источника питания попадают в тракт. а они на порядки больше, чем шум резистора.

Раздели резистор на два и между воткни конденсатор на землю. Получишь RC цепочку с низкой частотой среза и подавлением шумов в звуковом диапазоне и дальше.

[nazar]

Задавать начальный ток модулятора ЦАПа ИТ большого смысла не имеет

ток середины шкалы цапа задает резистор на 20 ножке, ГСТ на выходе цапа мы лишь делаем вх. ток и/у биполярным для получения мин. искажений