Построение аудио АЦП для себя любимого

[svolkovoy]

про ЦАПы уже 2 ветки наплодили - начнем про АЦП.
Итак первое - какие изделия из сигма дельт лучше? Вообше и из имеющегося в наличии (ад1871 и пцм1804).
если делать на АЦП последовательного приближения (есть ад7679 и адс8382) то надо ли делать передискретизацию и цифровую фильтрацию для понижения частоты до нужной? Пока все, потом начнем про входные каскады и т.д. и т.п.

[Pyku_He_oTTyda]

Alexander, Александр, пожалуйста с этим вопросом к автору.

[energetik]

А какова цена вопроса* если не секрет?

Девайс не на продажу делался, а для себя. Сейчас использую эвалборду на 4222 с фламенко в кач-ве УСБ интерфейса, но если бы делал АЦП опять с ноля, то выбрал бы другую топологию цифрового интерфейса: АЦП->СПДИФ->оптика->СПДИФ_в_ УСБ->комп. АЦП запитал бы от аккума на 12В (девайс который у Андрея и Анатолия это позволяет сделать) получилась бы очень хорошая развязка от компа без образования земляных петель!
Да и саму микру АЦП использовал бы от другого производителя, а вот драйвера использовал бы теже - авторства Nick

[Wired]

АЦП->СПДИФ->оптика->СПДИФ_в_ УСБ->комп

как по мне, єто не совсем удачно, вполне достаточно гальваноразвязки в Устройстве вьіше. Оно чем и удобно, что не надо еще каких-то проводов(оптики) и т.д.

[Alex]

У меня результаты получились чуть хуже чем у Wired
На картинках:

• noise floor - тут могло бы быть и чуть получше, надо будет попробовать от батареек запитать,
• fulll scale (не обращайте внимание на высокий КНИ - это генератор такой, на DDS),
• а вот переходное затухание между каналами мне нравится!

[Wired]

Alex, Ну что, АЦП годньій? Тоже на Фламенко?
Теперь Генератор замутить надо Достойньій

[Alex]

Ну что, АЦП годньій? Тоже на Фламенко?

Да, годный, правда - есть некоторые проблемы под ХР, но АЦП тут не виноват.

Вот фотки.

Это две платы АЦП, одна универсальная, на все частоты, в нее вставлен 2-х частотный генератор.
Вторая - с осциллятором на одну частоту прямо на плате, режим только один - 96/24.
платы делались под конкретные RCA разьемы, но они у меня закончились

Вложение 183898

вот вторая платка вставлена в корпус, на доп. плате БП и Фламенко, там не видно - снизу развязка на ISO7240C

Вложение 183899

Теперь Генератор замутить надо Достойньій

Да мой вполне достойный, вот фотка:
Вложение 183897

Только делал я его 10+ лет назад, и совсем не для измерений КНИ - у него полоса от долей герца до 10мгц, синус, треугольник, меандр, плюс свип, генерация псевдошумовых 1/3 октавных посылок, понятно для чего
Потому еще и измерение Fs и Qts (внутри усь на 3886, чтобы динамики проверять), ну и другие вкусности.
А для КНИ - можно фильр на пару фикс. частот собрать, или еще лучше - прикрутить к моему генератору I2S/SPDIF какой-нибудь аудиоЦАП, для усилителей хватит.
(хотя, для большинства моих усилителей и имеющегося достаточно, в лампах КНИ немножко больше ).

[Wired]

Вот фотки.

Хочу поинтересоваться, какие ОУ на входе?

[Alex]

Хочу поинтересоваться, какие ОУ на входе?

LME49722 + OPA1632

P.S. интересно, не перебрал ли я лишку с питанием всего этого? Куча стабов, кондеров, все раздельное. На твоей плате все примитивно, од одного источника, электролитов вообще почти не видно, а результат вроже не хуже. Я-же наворотил питание, как обычно в ЦАПах наворачивают.

Offтопик:
(тут еще уместен вопрос - если похоже в АЦП такие навороты не нужны, то нужны ли они в ЦАПах? Может все улучшения от тотальной стабилизации, супермалошумящих стабилизаторов, разделения всех питаний, электронные конденсаторы - может это все надумано и на уровне самовнушения при прослушивании?)

[Bobby_ii]

Если цифровать звук натурального происхождения, переключатель частот и не нужен. Лучше 1 кошерный клок .
Вопрос - почему 96, а не 192?
Я на ЦАПе разницу 96-192 не слышу. Вопрос абстрактно-технический.
как сделано ограничение полосы на входе АЦП?
Хотелось бы посмотреть на спектр записи например с микрофона с предом, не ограничивающим полосу. А лучше - запись секунд 30. Грубо, посмотреть/послушать, что там за полосой слышимости.

Почему я за высокую частоту АЦП ... на входе АЦП должен стоять УВХ. Если перед этим УВХ жестко не резать полосу, хотя-бы временем выборки, этот УВХ будет "ловить" то, чего нет в сигнале. Например, случайную составляющую от СВЧ помех/наводок, .... .
Если резать полосу, фильтр будет "крутить" фазу. При 96к АЦП граничная частота отстоит от звукового диапазона всего на 1(с небольшим) октаву.
Полагаю, что правила примерно те-же что и в ЦАП, которые привели к необходимости ЦФ: ФНЧ высокого порядка вблизи звука - плохо, низкого порядка - не обеспечивает нужного подавления и соотв. нужных хар-к. Выход - выше частота ФНЧ, ниже порядок. Причем АЦП должно быть бОлее критично к этому чем ЦАП. В ЦАП "стандарт" - 715кГц (16х оверсамплинг). Не с бодуна-же это стало стандартом-дефакто.

Потому следующие вопросы:
1. Какие отрицательные аспекты у повышения частоты сэмплирования?
2. Есть ли АЦП с достоверными 20-24 бит и частотой 0.5-1МГц?

[Wired]

На твоей плате все примитивно,

там стабьі просто мелкие в сот23
електролитьі танталовьіе тоже не шибко крупньіе (разм. B) в глаза не бросаются
у самих потребителей местами и (в цифру) керамика x7r, и (в аналог) народньіе 0.1 НПО
т.ч. тоже все достаточно параноидально. Раздельное питание тоже в наличии Фламенко от ЮСБ, остальное от внешнего "адаптора"
А тот АЦП, что я делал по Назару, там тоже наворотов в питании хватало (ел.кондьі, большая керамика и т.д...)

[ViktKors]

Offтопик:

P.S. интересно, не перебрал ли я лишку с питанием всего этого? Куча стабов, кондеров, все раздельное. На твоей плате все примитивно, од одного источника, электролитов вообще почти не видно, а результат вроже не хуже. Я-же наворотил питание, как обычно в ЦАПах наворачивают.

(тут еще уместен вопрос - если похоже в АЦП такие навороты не нужны, то нужны ли они в ЦАПах? Может все улучшения от тотальной стабилизации, супермалошумящих стабилизаторов, разделения всех питаний, электронные конденсаторы - может это все надумано и на уровне самовнушения при прослушивании?)

тоже вот думаю.. Сейчас как раз подбираю питание под АЦП, цифра и двуполярное - уже два транса, и что-то совсем не хочется лепить еще один транс под чип АЦП.

А с ЦАП - там часто просто проще/дешевле/удобнее поставить несколько мелких трансов, чем гонять несколько сотен мА по плате. Да и обязательно раздельных цепей набирается много (кварц, цифра, аналог)

[Nikolay_Po]

Вопрос - почему 96, а не 192?

ИМХО, не всё поддерживает 192кГц 24бита. Те же Фламенко Энергетика, например. Кроме того, вне зависимости от частоты дискретизации на выходе АЦП сама частота выборки часто фиксированная, а выхоная частота отсчётов определяется цифровым фильтром.
К примеру, у PCM4222 доступен параллельный выход дельта-сигма модулятора: "Multi-Bit Modulator Output with 6.144MHz Modulator Clock, 6-Bit Modulator Data". Очевидно, частота выборки для сетки *48кГц у данного АЦП не менее 6.144МГц. Частоты 192, 96 и 48кГц получаются уже децимацией одного и того же сигнала с модулятора АЦП. Из сигнала этого модулятора можете вычислить хоть DSD, хоть 384кГц PCM внешним цифровым фильтром.
Собственно, при использовании цифровых фильров с высокой крутизной, фаза в звуковом диапазоне уже не так сильно плывёт, что при 96кГц, что при 192кГц. Так что выигрыш в количестве звуковой информации от повышения частоты дискретизации может быть мизерным.

как сделано ограничение полосы на входе АЦП?

Во входных цепях, например, во входном фильтре на ОУ. Внутри АЦП тоже немного перед входом модулятора, но в детали не вникал).

Почему я за высокую частоту АЦП ... на входе АЦП должен стоять УВХ. Если перед этим УВХ жестко не резать полосу, хотя-бы временем выборки, этот УВХ будет "ловить" то, чего нет в сигнале.

Выше я написал, что частота выборки на самом деле может быть одна и та же для всех случаев. Вопрос лишь дальнейшей фильтрации. Обычно шатаных фильтров (по паспортной схеме) достаточно, чтобы в практических реализациях уже ничего не ловить. Пример - спектры с PCM4222EVM от TI - снимал у себя дома, кроме наводок на кабеля и земляные петли от ИИП на 32кГц шумовая полка без мусора, "алиасов" внеполосных помех не наблюдается.

Спектр 20Гц с "некопанного" генератора Г3-118 1989г выпуска, с родными электролитаим (помеху 32кГц от ИИП убрал, включив АЦП в розетку на другой стороне комнаты):

(окно Кайзера, 20, размер окна ПФ 2^18).

Потому следующие вопросы:
1. Какие отрицательные аспекты у повышения частоты сэмплирования?

1. Не полная поддержка аппаратурой 192кГц 24 бита.
2. Увеличение объёмов информации PCM без увеличения количества звуковой информации. Частный случай - отсутствие выигрыша по искажениям при переходе с 96кГц на 192кГц.

[Alex]

Вопрос - почему 96, а не 192?

Потому что Фламенко, который вводит сигнал с АЦП в комп, 192 не умеет.
А сам АЦП вобще 44-48-88-96-176-192 умеет.

2. Есть ли АЦП с достоверными 20-24 бит и частотой 0.5-1МГц?

Нет. И ЦАПов тоже.

електролитьі танталовьіе тоже не шибко крупньіе (разм. B) в глаза не бросаются

Бросаются, но в аналог танталы не рекомендуется ставить

Раздельное питание тоже в наличии Фламенко от ЮСБ, остальное от внешнего "адаптора"

У меня Фламенко - от компа, цифра от своего трансформатора, получаю стабом +5, с него своими стабами 4.0 и 3.3.
Двуполярное +/- 8в на питание оперов - еще с двух трансиков и через свои стабы на транзисторах.

[Wired]

Бросаются, но в аналог танталы не рекомендуется ставить

почему?

[Alex]

почему?

Их в цифру хорошо, а в аналоге они так себе. Во всяком случае, в чувствительных схемах на ОУ с ними шумов наблюдалось больше чем с обычными электролитами.

[Wired]

Их в цифру хорошо, а в аналоге они так себе. Во всяком случае, в чувствительных схемах на ОУ с ними шумов наблюдалось больше чем с обычными электролитами.

а по спектру и не скажешь


хотя, чувствительньіе схемьі бьівают разньіе.

[Bobby_ii]

2. Увеличение объёмов информации PCM без увеличения количества звуковой информации. Частный случай - отсутствие выигрыша по искажениям при переходе с 96кГц на 192кГц.

Согласен, на ЦАП я разницы 96-192 не слышу. Но я пока не могу похвастаться трактомъ. Теоретически может быть услышу.
Теоретически вопрос в том, чтобы перед УВХ на входе АЦП стоял ФНЧ с граничной не ниже 200кГц (3+ октавы от ЗвуковогоДиапазона), что выдвигает требование к АЦП не ниже 400кГц (а лучше - больше). Это чисто требования "отстояния" ФНЧ от ЗД и соотношения ФНЧ и частоты УВХ АЦП. Дальше естественно должен стоять ЦФ, сокращающий кол-во информации до 96/192к (мало-ли услышу).
Практически при прочих равных на АЦП всё почему-то сильно лучше чем на ЦАПах ... почему - не знаю и даже не догадываюсь. (на одной ЗК искажения ЦАПа как правило превышают искажения АЦП, причем на порядки).

Нет. И ЦАПов тоже.

Про ЦАПы знаю - там за 135дБ "бъются", не говоря про 140. У вас на АЦП вроде 20 бит честных вылезает. (т.е. на АЦП почему-то всё лучше чем на ЦАП).
Задам вопрос по другому: если брать частоту 96кГц и 48кГц и мерить н-р 1кГц - будет разница в искажениях? Т.е. приводит ли уменьшение времени выборки в данных пределах к ухудшению точности?

Двуполярное +/- 8в на питание оперов - еще с двух трансиков и через свои стабы на транзисторах.

Вроде как наилучший результат дают ГСТ+пар.стаб (это если требуется стабилизировать)

но в аналог танталы не рекомендуется ставить

Злая химия - вылезают искажения, вызванные током. Лучше что-нибудь типа БМ.

[Alex]

Задам вопрос по другому: если брать частоту 96кГц и 48кГц и мерить н-р 1кГц - будет разница в искажениях? Т.е. приводит ли уменьшение времени выборки в данных пределах к ухудшению точности?

Фламенко в режиме ввода умеет только один режим - 96/24.

Лучше что-нибудь типа БМ.

БМ?? Эт бумажный, что-ли? Может еще бумажный в масле ставить?

[Nikolay_Po]

Теоретически вопрос в том, чтобы перед УВХ на входе АЦП стоял ФНЧ с граничной не ниже 200кГц (3+ октавы от ЗвуковогоДиапазона), что выдвигает требование к АЦП не ниже 400кГц (а лучше - больше). Это чисто требования "отстояния" ФНЧ от ЗД и соотношения ФНЧ и частоты УВХ АЦП.

Выше я показал, что частота выборки (не знаю, есть ли УВХ в чистом выде у дельта-сигма модулятора) мегагерцы. А вот показать, что частота среза аналогового фильтра перед АЦП сотни кГц, не вышло - смоделировал фильтр на ОУ, что стоит на плате PCM4222EVM. Оказалось, что срез на ~43кГц.

В принципе, если по учебнику и применительно к PCM4222, чтобы получить честные и полные 192кГц, нужно ставить многозвенный аналоговый ФНЧ с частотой среза около 200кГц, с приличной крутизной, чтобы к частоте в ~3МГц его ослабление составило дБ так 40 и выше. Но на практике можно оставить простенький фильтр 1..2-го порядка, с частотой среза в те же 200кГц или даже чуть выше. И если в спектре аналогового звукового сигнала ВЧ-составляющие небольшого уровня (хорошее экранирование, синфазные фильтры на кабелях), то к частоте Котельникова от альясов останется совсем малый уровень, не приводящий к появлению слышимых артефактов.
Попадалась по крайней мере пара отзывов о хорошем звуке оцифровок при использовании в качестве входной цепи для микросхемы АЦП небольшого аудиотрансформатора, один из отзывов от Константина Мустова, может даже в этой ветке. Получается, что трансформатор блокирует синфазные помехи гальванической развязкой (правда, врядли хорошо на частотах в сотни кГц и выше), а своей индуктивностью рассеяния обеспечивает фильтрацию низких частот, не внося заметных фазовых искажений в диапазон ЗЧ.

...если брать частоту 96кГц и 48кГц и мерить н-р 1кГц - будет разница в искажениях? Т.е. приводит ли уменьшение времени выборки в данных пределах к ухудшению точности?

Если цифровые фильтры без дефектов, а полоса, в которой измеряются искажения, не превышает f_s/2, т.е. 20кГц с хвостиком, для АЦП вроде PCM4222 разницы не будет. Использую 192кГц лишь для того, чтобы не упустить "сущности" - видеть выше по спектру для контроля наводок от "цифры" и сети.

[Bobby_ii]

Есть подозрение, что то, что выше 20к хоть и не слышно напрямую, но на передачу звука влияет.
Точнее влияет на формирование фронтов, которые в свою очередь участвуют в формировании КИЗ.
Чувствительность к фронтам составляет порядка единиц мкс (т.е. этак близко к 1МГц).
Отсюда и желание "забраться повыше", впроче ничем практическим не обоснованное.
У Д-С 3МГц "нечестные". . Этак и воспроизводит Д-С 3МГц, что естественно не так. Экв. частота ДСД - 24*176к.
43кГц - вполне правдоподобно.
Входной Транс - конечно хорошо ... но он получается фактически межкаскадный. Требования к пред. каскаду д.б. нехилые по вых. сопротивлению.
Соответственно надо "огород городить". А этот "огород" в свою очередь искажений понаделает.
или надо мириться с индуктивным спадом на низах. А спад от собственной емкости наверху вроде как и хорошо получается.