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.

[Alex]

В отношении чего лучше?
THD на 1 кГц на полной шкале?
THD на 20 кГц?
Сигнал/шум?
Количества и уровня "idle tones"?
Уровня "травы"?
Применительно к "голому" чипу АЦП или к связке "вхлоп"+чип_АЦП?

К величине 2 и 3-й гармоник.
Все вместе.

Так чего ради ограничивать себя разновидностями датащитных схем?

У меня совсем не даташитная схема.

Без понятия, что такое "а24 от АМБ".

https://www.amb.org/audio/alpha24/

[ViktKors]

Все вместе.

А если убрать искажения аналоговой части хорошо под уровень LSB (понятно, что это "никому не нужно")?

https://www.amb.org/audio/alpha24/

Спасибо, т.е. просто инструментальный усилитель + ФНЧ.
Если шум важен, дополнительное усиление входной ступени излишне (добавляет шум резисторов местной ООС), достаточно два повторителя на вход.
Понятно, что это только случай, когда синфазка на входах никого не парит.

[Alex]

А если убрать искажения аналоговой части хорошо под уровень LSB (понятно, что это "никому не нужно")?

Искажения самого АЦП, как правило, поболше чем "вхлопа".

[maxssau]

А если убрать искажения аналоговой части хорошо под уровень LSB (понятно, что это "никому не нужно")?


Спасибо, т.е. просто инструментальный усилитель + ФНЧ.
Если шум важен, дополнительное усиление входной ступени излишне (добавляет шум резисторов местной ООС), достаточно два повторителя на вход.
Понятно, что это только случай, когда синфазка на входах никого не парит.

Я еще заметил, что если делать кабель для небалансного входа, то искажения отличаются в зависимости от того, какой из входов заземлён. Решит ли эту проблему повторители? В принципе можно печатку сделать так,что бы попробовать как повторитель, так и инструментальный усилитель

[ViktKors]

Искажения самого АЦП, как правило, поболше чем "вхлопа".

Именно. На это я и намекаю. В "типовом случае" гармоники аналоговой части вполне сравнимы, особенно когда уровень не максимален. И случай частичной "взаимоаннигиляции" гармоник аналоговой части и АЦП тоже не является чем-то из ряда вон. Причем именно в случае АЦП приходилось наблюдать не только падение уровня второй гармоники (что тривиальность), но и третьей.

А вопрос, стоит ли использовать такой "трюк" - сугубо индивидуальный.
Как и то, стоит ли оценивать такой "трюковый" результат положительно. ИМХО, взаимокомпенсация хороша, когда нужно показать хорошие спектры/цифры. Нередко она получается и используется неявно, когда формальное улучшение достигается не применением более линейного решения, а как результат тщательного подбора типа ОУ (или транзистора) и его режима.
Но (опять-же, сугубое имхо!!) даже если циферки хуже, но их двух нелинейностей будет оставлена только одна, слуховое впечатление будет лучше.

---------- Сообщение добавлено 20:15 ---------- Предыдущее сообщение было 20:11 ----------

Я еще заметил, что если делать кабель для небалансного входа, то искажения отличаются в зависимости от того, какой из входов заземлён.

Это совершенно типичный случай. Обычно так происходит из-за того, что балансные входы различаются по фазе, и когда используется только одна линия, гармоники (чаще всего - вторые) источника/"вхлопа"/АЦП взаимокомпенсируются/складываются по разному.

Повторители могут что-то изменить, но (имхо) реально хорошим решением было бы убрать искажения аналоговой части на уровень, когда они ни на что не влияют.

[maxssau]

Изучая сервис мануал на audio pricision system one заметил что они вообще не используют тракт цап ацп для измерения параметров, вместо этого аналоговые цепи и опции для разных видов замеров. Насколько вообще "качественная" оценка и замеры с помощью ацп и fft?

[ViktKors]

Изучая сервис мануал на audio pricision system one заметил что они вообще не используют тракт цап ацп для измерения параметров

именно "system one", емнип, не претендует на что-то особенное в плане замера искажений.
В "system two" (опять-же, емнип) сделано чуть хитрее. Измерения того-же Кг там производятся с режектором (чтоб отвязаться от искажений и шумов АЦП). Но резонансная кривая не особо стабильна, поэтому измерений производится два (отсюда и "two") - с режектором и без него. А затем "делают монтаж" - все, что помимо области резонансных частот - от режекторного измерителя (сам АЦП там обычный), а область около резонанса - от "безрежекторного" измерения (ДД там и так ограничен оконной функцией)
(если кто может это описать корректнее и доступнее - буду благодарен)

Насколько вообще "качественная" оценка и замеры с помощью ацп и fft?

Если АЦП идеален (на самом деле не только он, например, там еще есть ЦФ со своей точностью) - все упирается в математику (которая суть наука точная). Ну и понимание, чего нужно считать.
Например, искажения методологически правильно было бы измерять с оконной функцией вида "флаттоп" - у нее высота пика почти не зависит от того, куда между частотами соседних бинов попадет частота искомого пика.
Но флаттоп имеет чудовищно пологие скаты, и измерения гармоник под -120 дБ просто не выйдут - "скат окна" от пика основного тона наезжает на частоты гармоник.
Потому применяют что-то другое, И тут уже высота пика немного пляшет в зависимости от кучи факторов. Их все можно нормально учесть и нарисовать правильную высоту пика, но "всем пофиг", обычно тупо берется локально самый высокий бин и его интенсивность считается интенсивностью пика (хотя реально гармоника, как и основной пик, "размазываются" по нескольким бинам)

Ну и еще есть масса "мелочей". Например зависимость наблюдаемой (не истинной!) ширины юбки пика от частоты пика относительно бинов, вклад мощности шума в интенсивность пиков низкоуровневых гармоник и т.д. и т.п.
Т.е. по факту все там потенциально нормально, но "хочешь сделать хорошо - сделай это сам".
Или не желать странного и платить за то, что считается "стандартом" де факто - "AP system two".

[maxssau]

Offтопик:

Или не желать странного и платить за то, что считается "стандартом" де факто - "AP system two".

таки дорого, для хобби.

---------- Сообщение добавлено 28.12.2020 в 10:50 ---------- Предыдущее сообщение было 27.12.2020 в 22:12 ----------

убрал калибровку в спектре и сдвиг на 1 бит. Leq=-119 дБ, цель почти достигнута?



по искажениям пока делаю, что бы как в даташите, -110 дБ

При каком dbFs искажения должны быть минимальные? Сейчас при -1 уже начинает упираться в защитные диоды. При -6 dbFs уже примерно даташит по искажениям.

[ViktKors]

maxssau, По поводу старого вопроса:

Скрытый текст

Параметр Leq уже показывает 112 дБ, вместо 104 в Windows 10, т.е. кроме софта еще и драйвер/ОС вносит коррективы..

Скорее все-же это играют предустановки программы - калибровка, тип функции взвешивания..

Калибровка, естественно, должна применяться всегда, когда пик, соответствующий уровню полной шкалы попадает не на "0 дБ", а куда-то еще.
Т.е. если сигнал после АЦП сдвинут на 6 дБ в сторону увеличения громкости, калибровку нужно поставить на 200%.
Чаще сигнал перед АЦП ослаблен, а цифровые значения никуда не сдвигают. Тогда калибровка ставится куда-то на меньше чем 100%, полка повышается, отображая реальное ухудшение сигнал/шум.

Если задача оценить именно АЦП - проще всего поставить калибровку на 100% не изменяя данные никак.

Я не рассматривал, относится ли Leq ко всей полосе частот (0; fs/2) или только к тому, что выведено на экран. В любом случае если речь именно о шуме, вполне корректно будет использовать взвешивание (например по "А-кривой"). Правда (емнип) оно не дефинировано для частот выше 20 кГц, но это уже относительно осмысленный результат, применительно к шуму в звуковой полосе. Ну и нередко на 2-2.5 дБ лучше, чем невзвешенное значение (прикинутое из визуального положения полки).
Т.е. если прикидка по уровню полки дает сигнал/шум -115 дБ, а Leq показывает -118 дБ - этому можно верить.
* Еще раз, "положение полки" нужно брать именно истинное - после увеличения масштаба по горизонтальной оси до видимости одиночных бинов в спектре, или соответствующее центру мохнатой линии в софте показывающем весь диапазон значений (а не только максимумы, как спектра)

Попробую с ASIO, драйвер XMOS версии 3.34 не хочет в спектре работать, буду перебирать.

Тут ничем помочь не могу. Единственное, сам обычно пишу сигнал в файл (причем даже не спектрой, а каким-то левым софтом, главное, что он в сигнал не вмешивается), а потом уже эти файлы длительностью минута-полторы спокойно анализирую в постпроцессе.

Кстати, небезызвестная любительская прога, которая есть на японском ("W150" ?) вроде как пишет вполне адекватно

Что такое Lsel?

Без понятия, там в хелпе есть что-то по тому поводу, я не разбирался.

[свернуть]

убрал калибровку в спектре и сдвиг на 1 бит. Leq=-119 дБ, цель почти достигнута?

Все правильно

Добавить взвешивание, улучшить цифру на 2 дБ и показывать не стесняясь

При каком dbFs искажения должны быть минимальные? Сейчас при -1

Не знаю насчет именно этого ADC, но из простого можно поиграться уровнем напряжения питания (есть некий оптимум), уровнем постоянки между входами (убивать ее потом, либо цифровым ФВЧ внутри АЦП - если измерения, либо в редакторе сдвигом (не ФНЧ!) - если музыка). Правда могут полезть "idle tones", но тут уж кому что важно.

При -6 dbFs уже примерно даташит по искажениям.

Ну и отлично.

таки дорого, для хобби.

А для хобби того что есть - за глаза достаточно и так.
Да, из-за применения оконных функций измеренный уровень максимума пика может отличаться от истинного на пару дБ, важно только понимать, от чего еще это зависит (от разноса/нестабильности частот кварцев АЦП и ЦАП (частоты аналогового генератора)).
Ну будут колебания в пару дБ - качественно все равно понятно о чем речь, спутать схему с -120 дБ искажений со схемой с -140 дБ не получится.
Ну и сигнал/шум (поскольку уровень опорного пика тоже плавает) примерно так-же точен.
Так что если хочется узнать именно уровень шума, лучше при калибровке не привязываться к измеренному пику амплитудой полной шкалы, а "вычислить" его из Ку устройств и чувствительности АЦП. Конечно это еще менее понятно звучит, но после того "поиграться с калибровкой", что Вы проделали, это должно быть уже не так уж сложно.

Offтопик:
П.С. тут во весь рост дает себя знать известный казус про то, что "тем кто меряет, верят все, кроме их самих, а тем кто думает, что знает теорию не верит никто, кроме них самих".
В контексте: когда действительно понимаешь, что меряешь, появляется определенный скепсис в отношении львиной доли посторонних данных. Но нужно отдавать себе отчет, что в глазах потребителей, все вот эти предельно условные "результаты измерений" выглядят очень очень убедительно. (имхо, сбой был только один - когда японцы своими усилителями с типа "многими нулями" разуверили целое поколение).

Еще есть категория "технарей", которые подозревают про "относительность" измерений, но верят в некие "сертифицированные приборы". Это как раз и есть один из "факторов" для AP (реальная основная фишка которой, имхо - производительность).

[maxssau]

ViktKors, хочу выразить благодарность. Подправил номиналы буфера, по циферкам можно сказать даташит.



По шумам Leq=-118.6 дБ что покрывает все мои потребности. При уровне -4 dbFs искажения 0.00038% что укладывается в даташит. Дальше вылизывать смысла не вижу. Картинку показывать не хочу, очень много шума от генератора.

Вдогонку, картинка при FFT 1M

Offтопик:

У меня вкрадываются сомнения, что народный генератор Виктора, популярный на веге не очень любит нагрузку, т.к. ЦАП на 4493 и выходным ОУ LM4562 при той же амплитуде показывает меньший THD. Будет тема к размышлению и экспериментам.

[Alex]

Спектралаб вsрался:

[maxssau]

Саш, это же спекталаб, т.е. не SC? Она вроде с цифрами меньше врёт

[Оллема]

Спектралаб вsрался:

Это победа!!!

[Alex]

Саш, это же спекталаб, т.е. не SC?

Это Spectra Plus-SC 5.3.06E

P.S. Я их все, и лабы и плюсы, по привычке спектралабом называю.
Да, я знаю что это сейчас разные конторы, но софт практически один и тот-же.

[maxssau]

вчера гляну стоимость AP Flex - лицензия на использование ПО от AP для стороннего железа. Если начать складывать все опции, то цена приближается к трети базовой стоимости станции. И не совсем понятно, как будет софт работать со сторонним железом, плюс это железо надо еще купить. Как они генератор будут использовать тоже не понятно, просто генерировать ЦАПом? Как АЦП работает в широкой полосе? Никак?

Если считать базовый комплект APx555, то выходит ~32k$.

[ViktKors]

Подправил номиналы буфера, по циферкам можно сказать даташит.

Отлично, Поздравляю

Спектралаб вsрался:

А в чем проблема??
Абсолютно корректное утверждение.
THD (гармоники) неизмеримо малы.
(стандартный алгоритм - найти самый мощный пик и посмотреть кратные ему частоты, которые в данном случае за пределами диапазона, т.е. сигнала там нет).
IMD (интермодуляция) конечно есть
(полезный сигнал порядка -7 дБFS; отнесенные к нему
четная нелинейность как от второй гармоники (1 кГц) - -135 дБ - 0.000 02 %
нелинейность как от третьей гармоники ("лепестки") - -116 дБ - 0.00016 % )
Или софт и ИМД тоже как-то не так считает? Но так на картинке про IMD вроде как никто и не спрашивал?

---------- Сообщение добавлено 19:07 ---------- Предыдущее сообщение было 19:00 ----------

вчера гляну стоимость AP Flex - лицензия на использование ПО от AP для стороннего железа.

А зачем Вам сторонний софт?
Та-же спектра позволяте автоматически выгружать FFT спектр (полный как массив чисел) в Эксель, например.
Единственное, это не очень быстро на больших FFT происходит.
Пересчитать спектр и высчитать данные там несложно (если есть потребность и пары дБ точности вычислений "втупую" недостаточно)
Заодно разберетесь с особенностями FFT представления.

П.С. В Экселе по ALT+F11 активируется вижуал бейсик для приложений. Этот язык даже учить не нужно, он сделан для секретарш.
Обсчитать там и нарисовать картинку по вкусу - пара кликов.

[maxssau]

Попытался выжать больше чем даташит из CS5381, видимо чудо не случится.



У кого то получался результат лучше даташита при 0 dbfs?

[tomtit]

Поэтому на 0дб и не рекомендуется проводить измерения. У всех ДС начинается сильный рост гармоник и шума. Улучшить это можно только пожертвовав максимальным SNR, а на это маркетинг никогда не согласится. Я предпочитаю уровень -3дбфс, все должно сильно улучшиться.

[Co_balt]

Offтопик:

У меня вкрадываются сомнения, что народный генератор Виктора, популярный на веге не очень любит нагрузку, т.к. ЦАП на 4493 и выходным ОУ LM4562 при той же амплитуде показывает меньший THD. Будет тема к размышлению и экспериментам.

Я в последних собранных генераторах вместо 600 Ом нагрузки как по схеме ставлю 1.2кОм, искажения еще немного падают
Ну а на AK4493 в выхлопе OPA1656 и ADA4627 я получил при первом включении 0.000055% в качестве генератора использовал WaveGene v1.50E

[Эзотехник]

Мой экземпляр System one по искажениям примерно как asus phoebus с АЦП на CS5381, в остальном лучше чем любая бытовая ЗК.

Разбирали уже, какой там АЦП?
И вообще обзорчик бы не помешал.

---------- Сообщение добавлено 09:37 ---------- Предыдущее сообщение было 09:31 ----------

не претендует на что-то особенное в плане замера искажений.

Эти искажения важны для аналоговых трактов. Во времена кассетных магнитофонов с ними возились и носились, это было важно. Но и про детонацию не забывали.
А у цифрового отсчёта формата PCM всего два параметра для высокой верности - номер в последовательности (время) и амплитуда (вольты или % полной шкалы).
_{Не может дельтасигменное устройство воспроизвести ед. импульс, не имеет в тех.паспорте параметров стабильности амплитуды и времени преобразования - в камертоне пущай работает!}