ЦАП своими руками (пятая ветка)

[Kompros]

Очередной виток в Спирали

Предистория:
Первая ветка и ее окончание
Вторая ветка и ее окончание
Третья ветка и ее окончание
Четвертая ветка и ее окончание

[Voffka]

Я бы не стал смотреть на такие поделки. Дискретные генераторы это пережиток прошлого, когда вариантов других не было.

А что Вы можете лучшее предложить на замену ГК-154?

[antiluser]

А что Вы можете лучшее предложить на замену ГК-154?

А зачем? Вы уверены, что предел качества вашей системы ограничивает только джиттер генератора? Больше нет проблем?

[s3tup]

Конешно, напилить sc cut-ов, наполировать, влепиль в корпус нормальный, сделать ему дабл печку, бп с низким шумом и ген хороший.
Все это отдебажить на какойнить e5052 и будет зашибись.
Можно у мориона/вензеля заказать, будет дешевле и быстрей. правда минимум заказа придется удовлетворять, это - ну не знаю, хотяб 100 штучек каждой частоты, 1-3к$/штучка. но при более крупном заказе (10.000шт) наверняка будут скидки)

[Voffka]

А зачем? Вы уверены, что предел качества вашей системы ограничивает только джиттер генератора? Больше нет проблем?

Один раз уже помогло, почему бы ещё раз не попытаться поднять клок на более высокую ступень качества.
Где-то читал, что более на искажения цапа влияет фазовый шум генератора, а уж потом его интегральный джиттер.

[s3tup]

а еще более - акустический шум генератора. невыносимо.

[Voffka]

а еще более - акустический шум генератора. невыносимо.

Offтопик:
Аха, звенит, трещит, грохочет - аж мОчи нет!

[KAISER]

Есть ли смысл заменить ГК-154 на кварцевые модули с лучшими характеристиками шума и джиттера? Например DEXA Neutron Star. Или что-то подскажите.

Neutron Star -полнейший развод на деньги при помощи наворотов за которые можно убедить не очень грамотных аудиоманьяков - любителей что-нибудь заменить побольше денег выложить, либо не понимание сути того какие требования к клоку предъявляются в аудио. Всё определяется кристаллом его качеством и добротностью, на практике кристаллов без дефектов не бывает, этим качество опредаляется, а у больших кристаллов добротнорсть лучше чем у маленьких. Лучше чем данный кристалл выдаёт уже не сделать. А хуже сделать можно.
Они делают термостабилизацию подогревая кристалл до 37 градусов по цельсию, это улучшает долговременную стабильность, параметр важный например для высокоточных часов, GPS и т.п., чем хвастаются на картинках, но в цапах этот параметр особой важности не представляет, но то что самое важное в нашем случае - джитер и фазовый шум подогрев как раз только существенно ухудшает со всеми отсюда вытекающими. Если мы хотим снижать джитер и фазовый шум то кристалл нужно охлаждать. Ещё сомнительный способ передачи клока по СВЧ кабелю откуда-то издалека со всеми попутными искажениями, вместо того чтобы располагать его непосредственно поближе к потребителю и передавать по коротким согласованным линиям.
При изготовлении генераторов типа ГК-154 и подобных в больших корпусах берётся мешок кристаллов, кристаллы сами по себе довольно дешёвые и при помощи прибора который стоит как самолёт отбираются кристаллы удовлетворяющие требуемым параметрам, они устанавливаются, остальные видимо выбрасываются или в магазине продаются.

[Voffka]

Про термостабилизацию - понятно, что для домашнего цапа она не нужна. Но кроме кристалла кварца существует ещё схема генератора, формирователь формы сигнала, от качества схемотехники и деталей этих узлов ведь тоже зависит качество сигнала клока, думаю, что не меньше, а то и больше, чем от самого кварца.
А на расстояние сигнал клока передаётся во многих дорогих и именитых цапах, например MSBTech и ни кто не жалуется.

[s3tup]

я так и не побоюсь спросить - а это ничего, что фазовый шум и джиттер это как-бы одно и то-же?

[steel_monkey]

Offтопик:
Строго говоря, они связаны интегральным преобразованием.

[KAISER]

я так и не побоюсь спросить - а это ничего, что фазовый шум и джиттер это как-бы одно и то-же?

Не одно и тоже , хотя бы потому что у них единицы измерения разные, фазовый шум - величина относительная меряется дицибелами, джиттер - абсолютная, выражается в единицах времени, но друг с другом связаны.

Строго говоря, они связаны интегральным преобразованием

В этом преобразовании ещё участвуют другие параметры сигнала, так что для конкретного сигнала они связаны, но в общем случае нет. Если взять конкретную величину джиттера, то можно придумать разные сигналы у которых джиттер будет именно такой а фазовый шум совсем разный ну и наоборот тоже.

[Alex]

Те-же яйца, только "вид сбоку".

[antecom]

Дискретные генераторы это пережиток прошлого, когда вариантов других не было.

Crystek CCHD-957 тоже не монолитный. Там внутри видно кварцевый резонатор:
https://hifiduino.wordpress.com/2012...stek-cchd-957/

джитер и фазовый шум подогрев как раз только существенно ухудшает со всеми отсюда вытекающими. Если мы хотим снижать джитер и фазовый шум то кристалл нужно охлаждать.

Где можно почитать о зависимости ФШ от температуры пластины резонатора?

[ViktKors]

Crystek CCHD-957 тоже не монолитный. Там внутри видно кварцевый резонатор:

Ну или как-то так:

Где можно почитать о зависимости ФШ от температуры пластины резонатора?

А там нечего особо читать. От температуры зависит уровень белого шума, его энергия - "kT" (что-то вроде 4е-21 Дж при комнатной температуре). Как второй конец "линейки" для оценки энергии - энергия колебаний кристалла.
Отношение температурной энергии к энергии колебаний (коэффициент в выражении для фазового щума) - и есть нижний предел для шума колебаний (ага, фазового). Ну и дальше понятно. Больше кристалл - больше можно в него вкачать - относительная доля шума - меньше.


П.С. Если смотреть на кривулю ФШ в зависимости от частоты (отстройки от резонансной), то ФШ на больших удалениях постоянен, но по мере приближения к резонансной частоте начинает возрастать первым порядком - это и есть искомый шумовой предел, в том числе и от тепла кристалла.

Еще ближе к резонансной частоте ФШ начинает расти вторым-третьим порядком - емнип, это накладывается влияние теплового и дробового шума схемы раскачки (там прибавляется 2 степень, т.е. дробовой 1/f шум превращается в 1/f^3), но для многих осцилляторов (тех-же кристеков) это может проявляется только на частотах, совсем уж близких к резонансу, скажем на отстройках ~1 Гц и ниже. Т.е. для типичного нашего случая - не очень релевантно.

---------- Сообщение добавлено 13.51 ---------- Предыдущее сообщение было 13.25 ----------

Offтопик:

Еще один..
хоть пытались и график хоть и неправильну шкалу имеет, и неправильно нарисован..

Я тут заглянул и увидел это чудо :

Особенно мне нижняя зеленая линия понравилсь, с 28.5 эффективных бит и ДД 173 дБ. При том, что вверху висит Fs 48 kHz, FFT 1048576 (т.е. полка ниже на 60 дБ, чем уровень шума). Т.е. реальный шум (если все честно ) где-то чуть хуже -130 дБFS, что как-бы намекает на реальный ~21 эффективный бит. Правда достоверность намека можно еще немного уточнить, глянув на соседний ЦАП, тоже "супер". Искажения на полной шкале там 0.002% (вряд-ли у этого ЦАП сильно лучше), что составляет как-бы ~16 бит.

Вот сопоставляю эти 16 и 28.5 бит.. Если они и в остальном так-же легко накидывают в свою пользу...

[Сухоруков Сергей]

Если они и в остальном так-же легко накидывают в свою пользу...

Зато корпус красивый!

[ViktKors]

Offтопик:

Зато корпус красивый!

ага, только вот судя по "DAC and Powerbase were not stacked for the test" БП гонит наводки на ЦАП, потому корпус как на картинке - только для презентации. Т.е. красота тоже слегка с изъяном..

[antecom]

О! оказывается есть нормальное фото внутренностей гена от Crystek. Похоже схема на биполярном транзисторе + буфер на логике на выходе. Я думал там схема на NS7SZU04 типа этой:
https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2077471

А там нечего особо читать. От температуры зависит уровень белого шума, его энергия - "kT" (что-то вроде 4е-21 Дж при комнатной температуре). Как второй конец "линейки" для оценки энергии - энергия колебаний кристалла.
Отношение температурной энергии к энергии колебаний (коэффициент в выражении для фазового щума) - и есть нижний предел для шума колебаний (ага, фазового). Ну и дальше понятно. Больше кристалл - больше можно в него вкачать - относительная доля шума - меньше.

Ну, это понятно.
Я не сразу сообразил что в резонаторе, по сути, шумит только последовательное сопротивление потерь. Его типичная величина несколько десятков ом. Вклад шума такого сопротивления в общий шум генератора оценить непросто, ну и ладно. Если сильно нужно, проще измерить прогрев кварц.

это может проявляется только на частотах, совсем уж близких к резонансу, скажем на отстройках ~1 Гц и ниже. Т.е. для типичного нашего случая - не очень релевантно.

С этим тоже неплохо бы разобраться. Некоторые утверждают что ФШ вблизи резонанса (10Гц и ниже) важнее ФШ в остальном диапазоне.
Например некто Jocko Homo:
"Now, I am not going to try to fool anyone into thinking the stuff above 10 Hz is not important. I*m sure it would sound better if we could knock that down a bunch. But, this backs up our claim (well, mostly me, but that does include all the nerds I collaborate with) that clock phase noise, at the "close-in frequencies" are more important than the other crap. Again, not to say the other crap is not important. Just not as important."
http://www.diyhifi.org/forums/viewtopic.php?f=2&t=2365&sid=598314def050418fe0a1977e02ec7fb2

Или вот Сухоруков Сергей, утверждает тоже самое:
https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2149343

Если ввести график ФШ типичного генератора в калькулятор
https://www.jitterlabs.com/support/calculators/
и пересчитать в джиттер в пикосекундах, то получится что основной вклад в значение джиттера вносит шум вблизи резонанса, просто потому что он больше. Но при этом субъективно, на слух, мне кажется вклад close-in phase noise должен быть менее заметен. Как оно на самое деле - неясно.

[steel_monkey]

Я не сразу сообразил что в резонаторе, по сути, шумит только последовательное сопротивление потерь. Его типичная величина несколько десятков ом. Вклад шума такого сопротивления в общий шум генератора оценить непросто, ну и ладно. Если сильно нужно, проще измерить прогрев кварц.

При нагреве, понятное дело, плывёт частота вместе с механическими параметрами. А кореллировано ли с этим изменение добротности? Ведь действительно kT относится только к диссипативным элементам, а, к примеру, параметрическое усиление можно сделать, насколько я помню, теоретически сколь угодно малошумящим.

Например некто Jocko Homo:
"Now, I am not going to try to fool anyone into thinking the stuff above 10 Hz is not important. I*m sure it would sound better if we could knock that down a bunch. But, this backs up our claim (well, mostly me, but that does include all the nerds I collaborate with) that clock phase noise, at the "close-in frequencies" are more important than the other crap. Again, not to say the other crap is not important. Just not as important."
http://www.diyhifi.org/forums/viewtopic.php?f=2&t=2365&sid=598314def050418fe0a1977e02ec7fb2

У меня сложилось впечатление, что Jocko очень грамотный спец. Начать с того, что он настоящий ВЧ инженер (на эту тему он любит травить байки), и занимался разработкой (насколько я знаю, достаточно успешно) аудио. Его известный трибьют - I/U по схеме с общей базой (тут надо упомянуть, что это, как я понял, очень упрощённый вариант коммерческого) его имено.

[antecom]

При нагреве, понятное дело, плывёт частота вместе с механическими параметрами. А кореллировано ли с этим изменение добротности?

Да, я там выше ерунду написал. Последовательно сопротивление потерь кварца это просто мера его добротности и к тепловому шуму никакого отношения не имеет, т.к. никакого физического сопротивления в кварцевой пластине нет (сопротивления выводов и обкладок можно пренебречь).
Т.е. нет очевидных предпосылок для роста ФШ кварцевого резонатора при нагреве.

Offтопик:
Вот нашел в справочнике Позднякова:
"С точки зрения температурной зависимости сопротивления резонаторы
можно разделить на две группы. Для одной группы характерна
независимость или очень малая зависимость сопротивления от
температуры; для другой - характерен заметный рост сопротивления
с повышением температуры. Первую группу составляют преимущественно
высокочастотные резонаторы толщинно-сдвиговых колебаний;
вторую группу составляют резонаторы низкочастотных типов.
у правильно спроектированных и изготовленных резонаторов
Сдвиговых колебаний сопротивление практически не изменяется от
температуры."

Прямых данных о зависимости добротности от температуры он не приводит, но пишет что:
"Для резонаторов с малым ТКЧ температурные коэффициентыемкости и индуктивности противоположны по знаку и близки по абсолютной
величине, что определяет незначительные изменения частоты
от температуры. Следует иметь в виду, что эти ТК оказываются
на два-четыре порядка больше ТКЧ."

В общем все не так просто.

[ViktKors]

Т.е. нет очевидных предпосылок для роста ФШ кварцевого резонатора при нагреве.

Есть, только это такие крохи, пропорционально температуре в °K..

Если чуть сложнее.

Спектр одиночного колебания - палка. Это идеальный случай. Реальный кристалл имеет (упрощенно говоря) одну колебательную степень свободы. Но вот возбуждается колебание не только приводной схемой, но и термическим шумом. Т.е. кристалл сам по себе, даже без прикладывания внешней силы (в выключенном генераторе) тихонечко колеблется, энергия этого колебания как раз и соотносится с температурой - "kT". Но хотя тепловой шум сам по себе - "белый", амплитуда колебаний, которые он раскачивает, связана с резонансной характеристикой кварца. Т.е. частоты вблизи резонанса раскачиваются лучше, дальше от резонанса - хуже.
Кривая этой фильтрации, она-же огибающая фазового шума "выключенного" генератора (например затухающие колебания после снятия питания), выглядит как кривая Лоренца - ровно то-же самое, что и у любого колебательного контура - хоть качели на детской площадке, хоть спектр лазерного излучения. Можно отметить, что этот шум прямо пропорционален температруе (абсолютной, в Кельвинах).
Эта кривая спадает с частотой как 1/f^2. Потому и получается, что "приложенные к кварцу" внешние источники шума спадают с частотой с показателем степени увеличенным на 2.
Т.е. белый тепловой шум (1/f^0) нагретого кристалла и белый тепловой шум в цепи раскачки (в том числе и за счет активного импеданса кварца) на графике ФШ даст участок шума, спадающий как 1/f^2.
(на самом деле там еще чуть сложнее, но не суть..)



П.С. там еще может быть путаница. 1/f^2 относится к мощности шума, соответственно дБ на графике строятся как 10*LOG(P1/P2) и соответственно 1/f^2 дают спад в 100 раз на декаду частоты, что равно 20 дБ.
Т.е. 1/f^2 это 20 дБ/дек или 6дБ/окт.
Потому то, что привычно на графике отождествлять с "первым" порядком, на самом деле есть 1/f^2, т.е. как-бы второй.