Подчеркивание сибилянтов в звучании ЦАПы

[Slava!!!]

Наконец-то дошли руки придать законченный вид достаточно давно приобретенной с рук собранной плате ЦАП LYNX D47V3.

Плата смонтирована в корпус, к ней подключены Flamenco и Foxtrot. Блок выпрямителей сделал сам, схема близка к авторской (пять отдельных выпрямителей, на плате БП гальванически не связанных, на цифровых питаниях интегральные стабилизаторы). Трансформаторы подключены через помехоподавляющий фильтр. Экранирующие обмотки трансформаторов присоединены к корпусу.

После сборки снял спектр синуса 1 кГц 0 дБ. Результаты не сохранил, но там не увидел ничего интересного - искажения намерялись меньше, чем у моей звуковой карты при прямом соединении входа и выхода, хотя и больше, чем приведены в описании разработчика. Заметно выше остальных торчит 2 гармоника, но и ее уровень, насколько помню, менее 0,005%. Вроде ничего такого, что может заметно портить звук. Проверка выхода 100 МГц осциллографом в отсутствие сигнала возбуда не выявила.

При всем этом ЦАП очень заметно подчеркивает сибилянты. Отдельные произведения вообще не могу слушать.

Теперь вопросы.

1. Какие именно искажения могут служить причиной подчеркивания сибилянтов?

2. Какими измерениями их можно достоверно выявить?

3. Способы устранения.

Заранее благодарен.

[Rova]

А эти три картинки с каким интервалом во времени делались? Часы/дни/месяцы/годы?

Недели. Но, второй и третий варианты были одновременно и я их сравнивал в один день, даже в один час, в плане гармоник и юбки такое же различие. Чем больше в схеме полупроводников, чем она "длиннее" тем шире и выше юбка.

[Audiomaniac]

Недели. Но, второй и третий варианты были одновременно и я их сравнивал в один день, даже в один час.

Ага, ясно. А там у вас потенциометра в схеме измерения (например для подгонки уровня), случайно нет ?

И еще: 2 и 3 же наверное имеют сигнал на выходе разный по фазе на 180 град (инверт/неинверт)?

[ViktKors]

Пример первой это варикапность pn переходов, пример второй - тепловая реактивная модуляция АХ и тепловые обратные связи. И то и другое будет вызывать не нелинейность в виде гармоник, а..

И то и другое будет именно их вызывать - гармоники и/или интермодуляцию (это кстати, элементарно проверяется хоть бы и в симе).
Единственное, "обычная" частота в 1 кГц неудобна для отлавливания таких эффектов. Для тепловых искажений - слишком много, для динамических емкостей - слишком мало.
Вообще говоря, имхо для "варикапности pn переходов" лучше тестить на максимальной рабочей частоте, но не на гармониках, а смотреть "боковые лепестки" интермодуляции вроде 19+20 кГц. Кстати, (строгое имхо) именно количество ВЧ продуктов такой нелинейности в звуковой полосе здорово коррелирует с субъективным качеством ЦАП.

[Rova]

Видимая на спектре форма юбки может определятся не только ФШ, видом оконной функции и тем насколько "между бинами FFT" оказывается тестовая частота.
Если картинку развернуть по частотной оси до видимости отдельных бинов, программы обычно начинают рисовать спектр как он есть, а не как усреднение максимальных значений соседних бинов. Если применять большие значения FFT, то очень часто то, что выглядит как широкая юбка распадется на много мелких близкорасположенных пиков.
Обычно эти пики ходят парами симметрично относительно центральной частоты. Природа таких пиков - периодический джиттер клока, т.е. банальные наводки либо на питание клока, либо на саму линию (впрочем возможны варианты).
Понятно, что в зависимости от массы факторов (сетевые наводки, наводки ЗЧ по питанию, особенности разводки/организации земли, наводки на мегагерцах от подвозбуда аналоговой части и т.д. и т.п.) "юбка" может выглядеть по разному.
Также понятно, что причину подобных эволюций "юбки" вполне правильно называть фазовым шумом/джиттером.
Но также вроде как понятно, что товарищ Оккам едва ли стал бы привлекать для объяснения подобных явлений конструкты вроде "каждый каскад с ОООС .."

Возвращаясь к сабжу. Можно проверить, но рискну предположить, что в типовом спектре сабжа юбка довольно ровненькая и гладенькая, что косвенно указывает как раз на традиционный механизм ее формирования.

Все это понятно, влияет и величина окна и его форма. Именно поэтому амплитудный спектр является неоптимальным инструментом для изучения фазовых проблем. Мы видим только остаточные следы проблемы, а если возьмем окно огромной длительности, то усредним все динамические проблемы до среднебольничной (статической) нелинейности.

Немного поясню смысл инструмента Букварева (думаю не все читали).
Он берет сигнал (произвольный - музыка, шум, что угодно).
Второй формирует из первого преобразуя фазы, причем преобразование это обратимо. Второй трек представляет уже другой сигнал.
Прогоняет и оцифровывает оба сигнала через измеряемый тракт.
После делает обратное преобразование второму треку и взаимно вычитает их друг из друга.
В остатке мы имеем сумму всех нелинейностей, причем линейные проблемы в разнице не присутствуют.
Ну а после хоть спектром, хоть чем смотрим на разницу.

---------- Сообщение добавлено 14:56 ---------- Предыдущее сообщение было 14:44 ----------

Ага, ясно. А там у вас потенциометра в схеме измерения (например для подгонки уровня), случайно нет ?

И еще: 2 и 3 же наверное имеют сигнал на выходе разный по фазе на 180 град (инверт/неинверт)?

Потенциометр на EMU есть, разный по фазе.
Но тут сомнений никаких быть не может, я уже вдоволь наэкспериментировался с выхлопами: длиннее схема - больше юбка, грязнее верх. Низ тоже страдает.
Еще большие проблемы в этом плане у усилителей.

[ViktKors]

Все это понятно, влияет и величина окна и его форма. Именно поэтому амплитудный спектр является неоптимальным инструментом для изучения фазовых проблем. Мы видим..

По тем ссылкам, где Вы апеллируете к неким "фазовым проблемам" мы видим на первом спектре "ужас-ужас" как минимум с питанием (фактически схема неисправна), на второй картинке - волнообразную шумовую полку (т.е. огромное количество непонятно как и с чем интреферирующей ВЧ/СВЧ грязи - конструкция работает в ненормальных условиях), и только третья картинка (с большими оговорками) может быть признанной похожей на нормальную.
Может "инструмент" и не оптимален, но смысл им пользоваться точно есть.

если возьмем окно огромной длительности, то усредним все динамические проблемы до среднебольничной (статической) нелинейности.

Динамическая нелинейность - детерминирована! А следовательно воспроизводится один к одному. А следовательно без ущерба для себя может быть обнаружена усреднением!
Может Вы имели в виду нечто другое? Было бы досадно спорить не дефинировав понятия.

Немного поясню смысл инструмента Букварева (думаю не все читали).
Он сигнал (произвольный). Один оригинальный трек (музыка, шум, что угодно).
Второй формирует из первого преобразуя фазы, причем преобразование это обратимо. Второй трек представляет уже другой сигнал.
Прогоняет и оцифровывает оба сигнала через измеряемый тракт.
После делает обратное преобразование второму треку и взаимно вычитает их друг из друга.
В остатке мы имеем сумму всех нелинейностей, причем линейные проблемы в разнице не присутствуют.
Ну а после хоть спектром, хоть чем смотрим на разницу.

И чем это отличается от обычного измерения, например на сумме нескольких тонов? Более замысловатой зависимостью количества продукта искажений от вида нелинейности?

---------- Сообщение добавлено 13:21 ---------- Предыдущее сообщение было 13:03 ----------

.. вдоволь наэкспериментировался с выхлопами: длиннее схема - больше юбка, грязнее верх. Низ тоже страдает.

Да не надо экспериментировать! Делайте сразу так, чтоб "юбка" была такой-же ширины как в теории - т.е. минимально возможной ширины, а усилия тратьте на другие проблемы.
Вот:

"Юбка" от кристека, от СПДИФовского ПЛЛ и напрямую из файла - без преобразования в аналог. И ООС там - выше крыши, найдете разницу?

[Audiomaniac]

Потенциометр на EMU есть, разный по фазе.

Ага, ну я так сразу и подумал. Такие измерения к сожалению "ни о чем". Потенциометр вполне может давать уширение юбки при неудачном повороте, а уж эффекты от векторного сложения-вычитания шумов-гармоник ЗК с испытуемым сигналом при его инвертировании - это вообще бездна, и все эти ваши уширения-сужения вполне могут им обусловлены.
Теории строить на таком сыром материале мяхко говоря рановато

[lionel]

Со слов человека, продавшего плату:
"Сейчас в питании SM5865CM установлены 6SEPC1500M ESR 10mΩ"

Это OsCon. По рекомендации разработчика. Я их в конце концов или выкинул или раздал. Невозможный звук.

[Rova]

По тем ссылкам, где Вы апеллируете к неким "фазовым проблемам" мы видим на первом спектре "ужас-ужас" как минимум с питанием (фактически схема неисправна), на второй картинке - волнообразную шумовую полку (т.е. огромное количество непонятно как и с чем интреферирующей ВЧ/СВЧ грязи - конструкция работает в ненормальных условиях), и только третья картинка (с большими оговорками) может быть признанной похожей на нормальную.
Может "инструмент" и не оптимален, но смысл им пользоваться точно есть.

Динамическая нелинейность - детерминирована! А следовательно воспроизводится один к одному. А следовательно без ущерба для себя может быть обнаружена усреднением!
Может Вы имели в виду нечто другое? Было бы досадно спорить не дефинировав понятия.

И чем это отличается от обычного измерения, например на сумме нескольких тонов? Более замысловатой зависимостью количества продукта искажений от вида нелинейности?

Да не надо экспериментировать! Делайте сразу так, чтоб "юбка" была такой-же ширины как в теории - т.е. минимально возможной ширины, а усилия тратьте на другие проблемы.
Вот:

"Юбка" от кристека, от СПДИФовского ПЛЛ и напрямую из файла - без преобразования в аналог. И ООС там - выше крыши, найдете разницу?

1. Там проблемы с землей были. Конечно, смысл есть, просто где нужен молоток штангенциркуль неоптимален.
2. Она не детерминирована, потому что определяется нелинейностью реактивностей и реактивной тепловой модуляцией - на большом окне динамические проблемы усреднятся, а уху важен мгновенный сигнал.
3. Чем сложнее сигнал, тем больше будет и "фазовая интермодуляция" (размер той же юбки) плюс они все сольются в единую шумовую полку. То есть сигнал нужен приближенный к боевым условиям. А вот цифровой фазовый шум будет детерминирован, он вполне останется и на амплитудном спектре.

[ViktKors]

Потенциометр вполне может давать уширение юбки при неудачном повороте

Это как? когда он износился настолько, что дает треск в сигнале?

[Audiomaniac]

Это как? когда он износился настолько, что дает треск в сигнале?

Не, уширять может и без этого.

[Rova]

Ага, ну я так сразу и подумал. Такие измерения к сожалению "ни о чем". Потенциометр вполне может давать уширение юбки при неудачном повороте, а уж эффекты от векторного сложения-вычитания шумов-гармоник ЗК с испытуемым сигналом при его инвертировании - это вообще бездна, и все эти ваши уширения-сужения вполне могут им обусловлены.
Теории строить на таком сыром материале мяхко говоря рановато

Я пока с такими не сталкивался. Фаза повлияет на статическую нелинейность (четные), но не на фазовый шум.

[antecom]

Вклад ФШ генераторов в "ширину юбки" все же можно увидеть прямой оцифровкой сигнала с ЦАП, если выбрать очень длинное FFT c окном Кайзера. При этом теоретическая ширина юбки даже при попадании частоты сигнала между бинами, будет уже чем ширина вызванная ФШ.
https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2163083

[ViktKors]

2. Она не детерминирована, потому что определяется нелинейностью реактивностей

Нет связи. В цепи есть реактивная компонента, она нелинейна, что мешает ей быть детерминированой? Точнее вопрос должен ставиться иначе, откуда там вообще взяться недетерминированой реакции?? Что, емкость переходов ("варикапный эффект") зависит от напряжения на них случайным образом? - нет, даже в датащите можно посмотреть как именно она зависит. Согласен, система нелинейностей чуть сложнее, чем статическая, но в чем проблема? Если Вы прогоните один и тот-же "квазислучайный" сигнал (ага, одну и ту-же песню) сегодня или завтра - система отреагирует на него одинаковым образом, с точностью до шума.

на большом окне динамические проблемы усреднятся

до привычных продуктов искажений, которые вполне себе показывает FFT как "палки"

на большом окне динамические проблемы усреднятся, а уху важен мгновенный сигнал.

Ага, это только значит, что малые искажения - важны. На синусе у нас средний сигнал на 3 дБ меньше максимума, на 19+20 кгц - на 6 дБ, на музыке - скажем на 20 дБ. Отсюда и пляшем.
Скажем, критичная мощность гармоник на синусе макс амплитуды -90 дБ.
тогда на 19+20 кГц та-же нелинейность даст на 3 дБ меньше мощности искажений за счет более высокого пик-фактора и еще на сколько-то меньше за счет того, что обычно искажения с падением сигнала уменьшаются. Скажем уровень ИМ в -96 дБ отобразит ту-же степень нелинейности ("искажений пиков"), что и Кг -90 дБ.
А если загнать в качестве теста многотональный сигнал (а он реально мало отличается от музыки), то и продукты искажений по уровню -130 дБ могут отображать критично большую нелинейность.

Т.е. речь о том, что на синусе 1 кГц мы не видим ничего "динамического", Смотрим ИМ 19+20 кГц ("динамическое" уже себя проявляет) видим там -100 дБ и говорим - чепуха. Но реальная нелинейность (ага, "по пикам"), оказывается гораздо сильнее, чем та, которая дает -100 дБ на 1 кГц. А мы уже успокоились и не лечим ее, хотя и стоило-бы.


Шум-же (и уширение полки, ага), например от того, что резисторы шумят под напряжением больше, чем без него - это совершенно другая история,не надо их смешивать, и лечится это иначе.

А вот цифровой фазовый шум будет детерминирован, он вполне останется и на амплитудном спектре.

Именно "цифровой фазовый шум" в исправном устройстве не должен быть виден на звуковом спектре (в силу ничтожности эффекта). А если он все же виден, то вердикт - в топку.

---------- Сообщение добавлено 14:01 ---------- Предыдущее сообщение было 14:01 ----------

Не, уширять может и без этого.

Каков механизм уширения?

[Audiomaniac]

Каков механизм уширения?

А чорт его знает, какие-то чудеса в контакте движка и резистивного слоя, очевидно.

[Alex]

3. Чем сложнее сигнал, тем больше будет и "фазовая интермодуляция" (размер той же юбки)

Вот посмотри:

юбка широкая? Широкая. Как ты думаешью сколько здесь каскадов вообще и из них с ООС?

[Rova]

Динамической нелинейности АХ на амплитудном спектре мы не видим по той же причине, по которой не видим и линейных искажений. Линейные искажения меняют форму АХ, но амплитудный спектр нам об этом не скажет.

---------- Сообщение добавлено 16:17 ---------- Предыдущее сообщение было 16:15 ----------

Вот посмотри:

юбка широкая? Широкая. Как ты думаешью сколько здесь каскадов вообще и из них с ООС?

Alex, оценивать фазовые проблемы на амплитудном спектре задача обреченная на провал, сравнивать можно только в относительно равных условиях. Это как мерять расстояние в килограммах - результат будет зависеть от размера и формы временного окна. На амплитудном спектре могут остаться только следы проблемы, а при желании можно измерить так, что и следов не останется.
Например, методика Букварева показывает весь комплекс нелинейности, вот этот инструмент уже годится.

[Alex]

Alex, оценивать фазовые проблемы на амплитудном спектре задача обреченная на провал.

Так я их и не оценивал, это же ты написал про ухудшение звука с уширением юбки.
Так что, лучше ответь на вопрос

---------- Сообщение добавлено 15:21 ---------- Предыдущее сообщение было 15:20 ----------

Там много фазовых и прочих искажений?

[ViktKors]

Вклад ФШ генераторов в "ширину юбки" все же можно увидеть прямой оцифровкой сигнала с ЦАП

~-170 дБ на отстройке в 10 Гц, поправка 10 дБ на уровеь сигнала, 21 дБ на размер fft, 69 дБ на разницу частот кварца и 11 кГц, итого 100 дБ.
Получается те кварцы, которые заметно шумят на Ваших спектрах имеют где-то - 70 dBc/Hz на отстройке в 10 Гц.
Это конечно заметно хуже чем у реально хороших кварцев (у них там под ~100 dBc/Hz), но и называть это "ужас-ужас" не стоит.

[Rova]

Так я их и не оценивал, это же ты написал про ухудшение звука с уширением юбки.
Так что, лучше ответь на вопрос

---------- Сообщение добавлено 15:21 ---------- Предыдущее сообщение было 15:20 ----------

Там много фазовых и прочих искажений?

Амплитудный спектр максимум что может показать - это следы проблемы, ну и сравнить что-то в одинаковых условиях лучше-хуже. Сколько он не скажет потому что не по этим делам.
Я сравнивал, а не оценивал абсолютную величину.

[ViktKors]

Rova, чтоб не запутаться в дефинициях, предлагаю немного определимся с терминологией.

оценивать фазовые проблемы на амплитудном спектре задача обреченная на провал,

Скажите, а если упростить "проблему", то как Вы полагаете, можно ли будет на амплитудном спектре увидеть обычные "детерминистические" фазовые искажения синуса?

Например, когда на выходе устройства фаза синуса 1 кГц линейно зависит от выходного напряжения.