Помехи- одна из причин разного звучания ЦАПа

[Analog]

Здравствуйте, коллеги!
Решил поделиться измерением спектра помех. Как известно, звук сильно может поменяться при смене компа, ноута, и т.д... В настоящее время есть доступ к анализатору спектра R&S FSC3 (на абсолютные значения уровней прошу не смотреть, прибор не калиброван, поэтому только относительные замеры), решил померить, что видим на вводе цифрового питания ПП ДАКа (сам он макет на 4490) и шине ЮСБ. Транспортом являлся Фламенко Алексея Самсонова. Формат вывода- 24 бит, 96 к. Источники: одноплатник Распберри Пи 3, ноут, обычный ПК. Результаты ниже. Картинки подписаны в файле.

---------- Сообщение добавлено 00:17 ---------- Предыдущее сообщение было 00:15 ----------

На цифровом питании ЦАПа:


---------- Сообщение добавлено 00:19 ---------- Предыдущее сообщение было 00:17 ----------

На шине ЮСБ транспорта:


---------- Сообщение добавлено 00:20 ---------- Предыдущее сообщение было 00:19 ----------

Как видим, одноплатник самых тихий в плане помех. Как думаете, с какого компа лучше звук?
ПС. Что-то последняя фота отдельно прикрепилась..

[Analog]

А с обратной синхрой сейчас какой транспорт по spdif или оптике работает, чтобы один тослинк лля данных, а второй в обратку с клоком от ЦАПа?
Есть спецы, кто пробовал прикрутить стандартные оптические патчкорды fc-lc или подобные для передачи аудиопотока?

[maxssau]

Тем не менее, оно лечится.

а как быть с задержкой от fifo?

[Вергилий]

а как быть с задержкой от fifo?

Это один из трех хороших варинтов решения проблемы. Есть еще VCXO и обратная синхра.

[ViktKors]

ViktKors, miniDSP USBStreamer умеет 192 по тослинку?

У меня на 192 кГц клок он не принимает нормально.
Там на самом деле куча глюков в софте. Например, он показывает только 44 или 48 кГц, независимо от того, что из 44-192 приходит на вход. Может как-то его можно заставить это делать.

Добавляет ли он служебную инфу в поток?

Как ни странно - без понятия. Из-за своеобразия его софта воспользоваться ею все равно не получается.
Реально работает нормально только
перейти на его внутренний клок,
сменить fs в проигрывателе,
начать воспроизведение,
выставить выходной мастер поток ЦАП на нужную частоту,
перевести стример на внешний клок
иногда после этого нужно рестартовать воспроизведение.

Но вот после такого шаманства он работает (и стабильно) до момента выключения компа или следующей смены Fs.

Т.е. это вариант для тех, кто слушает только CD формат

[Вергилий]

У меня на 192 кГц клок он не принимает нормально.
Там на самом деле куча глюков в софте. Например, он показывает только 44 или 48 кГц, независимо от того, что из 44-192 приходит на вход. Может как-то его можно заставить это делать.


Как ни странно - без понятия. Из-за своеобразия его софта воспользоваться ею все равно не получается.
Реально работает нормально только
перейти на его внутренний клок,
сменить fs в проигрывателе,
начать воспроизведение,
выставить выходной мастер поток ЦАП на нужную частоту,
перевести стример на внешний клок
иногда после этого нужно рестартовать воспроизведение.

Но вот после такого шаманства он работает (и стабильно) до момента выключения компа или следующей смены Fs.

Т.е. это вариант для тех, кто слушает только CD формат

Печально, ведь задача не выглядит чрезмерно сложной.
Но всегда можно запилить свой велосипед)
Спасибо за инфу.

[maxssau]

Это один из трех хороших варинтов решения проблемы. Есть еще VCXO и обратная синхра.

Есть примеры практической реализации spdif с vcxo?

[Analog]

Уважаемые коллеги, есть вопрос.
Для шунтирования SMD генератора размером 2.5*2.0 мм какая величина и типоразмер конденсатора оптимален, 0,1-2,2 мкФ 0805? Может 0603 взять или 0402 типа X7R

[maxssau]

Уважаемые коллеги, есть вопрос.
Для шунтирования SMD генератора размером 2.5*2.0 мм какая величина и типоразмер конденсатора оптимален, 0,1-2,2 мкФ 0805? Может 0603 взять или 0402 типа X7R

с Вашим анализатором, хоть и во временном пользовании есть отличный шанс узнать, какой лучше

[Analog]

Никогда не сталкивался в подобной задачей

[maxssau]

Никогда не сталкивался в подобной задачей

это напрямую связано с подавлением излучаемых помех

[Analog]

Производитель такую развязку рекомендует (10 нФ)

[maxssau]

Увидеть бы на практике, как меняется спектр помех на линиях питания от ёмкости шунтирующего конденсатора и наличия индуктивности/бида. Обычным осликом такое не увидеть, т.к. полоса маленькая

[ViktKors]

Производитель такую развязку рекомендует (10 нФ)

Для двусторонней платы - без вариантов так и делать.

На четырехслойке, если под кварцем сразу земляной слой (т.е. зазор 0.15-0.25 мм) можно земляной вывод кварца сажать на этот слой через пару виа, конденсатор присоединять к пину питания кварца короткой толстой дорожкой, а земляной вывод конденсатора тоже сажать на земляной слой через пару виа.
Причем виа конечно не на выносах по паре мм, а буквально сразу возле пада (можно по разные стороны от пина), ну оставить сколько-то на маску.
(впрочем, учитывая, что вытравить дорожку не стоит ничего, даже в таком случае ничто не мешает продублировать на внешнем слое указанный паттерн. Два пути для тока - и индуктивность поменьше, и излучающий контур)

Конденсатор более 100 нФ ставить смысла нет. Все равно индуктивность монтажа съест все остальное. Точно так-же нет смысла ставить совсем мелкие - их малая индуктивность не играет роли на фоне монтажной, а вот повышенный ESR (чем больше объем конденсатора - тем меньше ESR) может сыграть в минус.
Ну и конечно, конденсатор - как можно ближе к кварцу. Индуктивность дорожек - плохо, но когда дорожки замыкаются в контур (одновитковая катушка индуктивности кварц-конденсатор-дорожки), чем больше площадь такой катушки - тем хуже. Причем самое паршивое, что такая катушка - это излучающая антенна.
И кстати, рекомендованный паттерн - это как раз минимальный контур, даже если индуктивность дорожки в 0.2-0.3 мм шириной оказывается заметно ненулевой.


П.С.
Analog,
Не сочтите за труд, посмотрите внимательнее, а вот расстояние между иголками у Вас на спектрах - это не разность ли тактовых частот кварцев, которые не одновременно ли молотят?

[Analog]

ViktKors, спасибо за ответ. Буду пробовать снимать спектр с одним и двумя генами. У них не полное гашение реализовано, а отключение выхода. По факту сообщу.

[ViktKors]

По факту сообщу.

А наверное и не нужно.
Я посмотрел внимательнее, там явно что-то вроде 5.6 МГц - это, например похоже на частоту работы модуляторов ЦАП. Но едва-ли это пролезет в I2S, и будет зависеть от его длины.
Скорее это что-то вроде битклока при Fs 88.2 кГц (может оно как-то вылазит второй гармоникой и с 44.1 кГц).
Это конечно ближе к шлейфу, и вероятно не стоит искать сложные объяснения там где не исключены простые.

Если это так, "дата" тоже может лезть помехами. Обычно это заметно на каких-то сигналах с простыми паттернами на этой линии (какая-нибудь частота, которой будет кратна Fs, например Fs/4.

Извиняюсь, что поофтопил.

[Вергилий]

Есть примеры практической реализации spdif с vcxo?

Offтопик:
https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=83143

[Pest]

Конденсатор более 100 нФ ставить смысла нет. Все равно индуктивность монтажа съест все остальное. Точно так-же нет смысла ставить совсем мелкие - их малая индуктивность не играет роли на фоне монтажной, а вот повышенный ESR (чем больше объем конденсатора - тем меньше ESR) может сыграть в минус.

Прошу прощения что встреваю, но беспокоит этот вопрос. Не понятны рекомендации ставить 100 или тем более 10нФ блокировку. Да, в теории у них выше частота собственного резонанса чем у таких же конденсаторов с бОльшей ёмкостью, но это ведь без учета монтажа. Да и сама по себе частота резонанса контура не решает, а решает конечный импеданс видимый со стороны потребителя. И на ВЧ он больше определяется монтажом (в случае использования керамики в развязке). Мне кажется, можно смело ставить что-то максимальной ёмкости в 0603 - 0805. Это мое личное мнение, которое не совпадает с большей частью рекомендаций из тех. документации. В чем-то я видимо заблуждаюсь?

[ViktKors]

Pest, благодарю, что подвигли задуматься над вопросом, с которым вроде как уже давно определился.

Прошу прощения что встреваю, но беспокоит этот вопрос. Не понятны рекомендации ставить 100 или тем более 10нФ блокировку. Да, в теории у них выше частота собственного резонанса чем у таких же конденсаторов с бОльшей ёмкостью, но это ведь без учета монтажа. Да и сама по себе частота резонанса контура не решает, а решает конечный импеданс видимый со стороны потребителя. И на ВЧ он больше определяется монтажом (в случае использования керамики в развязке). Мне кажется, можно смело ставить что-то максимальной ёмкости в 0603 - 0805. Это мое личное мнение, которое не совпадает с большей частью рекомендаций из тех. документации. В чем-то я видимо заблуждаюсь?

Прошу прощения за несколько невнятный стиль изложения.
Думаю, мы говорим об одном и том-же. Только чуть разными словами.
"нет смысла" должно было значить "можно, но едва-ли будет лучше".

На нынешнее время маловероятно, что кварц будет на частоту ниже 22 МГц.
Индуктивность монтажа (всей токовой петли кварц - дорожки - конденсатор), полагаю, можно оценить где-то в пару наногенри. Причем это если не особо "раскидываться" по плате (иначе и десяток нГ можно намотать). Да, на совсем уж ВЧ добавятся положительные эффекты от полигона внутри платы - но это не очень сильно меняет дело.
Модуль импеданса такой индуктивности на частоте 22 МГц
~ 0.3 Ома
Другой ориентир - частота порядка 150 МГц ("меандровская" третья гармоника для ходового кварца с резонансом 45-49 МГц)
~ 1.9 Ома

Модуль емкостного сопротивления конденсатора на 33 нФ на таких частотах составит, соответственно
~ 0.2 Ома и ~ 0.03 Ома
Т.е. ток по контуру будет ограничиваться не столько емкостью конденсатора, сколько индуктивностью контура. И соответственно, сколько импульсов тока пролезет через бусину, будет определяться именно паразитами монтажа и бусины, а не емкостью конденсатора.
Т.е. емкость конечно можно увеличить, но лучше не станет.
Поправка/добавление: это верно для "импеданса, который видит потребитель" и для помех от излучения индуктивностью контура питания, но я упустил из виду, что остается влияние емкости на еще один источник помех - пролаз клока через бусину дальше по плате вплоть до питания. Это я оценивал практически, просто тыкаясь осциллографом в плату
На практике наблюдал, что при прочих равных амплитуда переменки на бусине практически не зависит от емкости конденсатора (из того, что смотрел - 33 нФ, 100 нФ, 1мкФ в 0805).
На кварцах в корпусах вроде 5х7 мм у меня практически всегда оставалось что-то видимое осциллографом после бусины. Поэтому там, где на плате могут быть два одновременно работающих кварца, или если частота кварца (опора для PLL) отличается от частоты клока, я обычно ставлю подобие ФНЧ второго порядка - две последовательных цепочки конденсатор+бусина.
Поправка/добавление: вообще-то, индуктивность самого конденсатора поменьше чем у контура. Если изначально разводить плату не забывая подавая питание именно на конденсатор (с другой стороны относительно кварца) для конденсаторов большей емкости пролаз помех через бусину должен быть меньше. Т.е. логически рассуждая, Вы правы, в аспекте проникновения клока в питание, имеет смысл увеличивать емкость и уменьшать размер конденсатора (при правильной разводке платы!). Не уверен, что это эффективнее, чем двойной набор конденсаторов/бусин, но в некритичных случаях должно быть оправданным


У керамики в 0805 ESR обычно куда ниже десятых долей Ома, потому его не приходится принимать в расчет. Но насчет корпусов 0402 я далеко не так уверен, никогда их не применял, но ожидал бы esr в доли Ома - единицы Омы, что уже сопоставимо с реактивными импедансами и может ухудшить ситуацию с шунтированием. Конденсаторы становятся все лучше. Посмотрел актуальные данные, получается, что теперь типично, что ESR даже такой мелкой керамики уже ~0.1 Ом или меньше для емкостей в интересующем диапазоне.

[serzhant808]

К примеру частотная характеристика 10nF 0805 C0G конденсатора GRM2195C1H103JA01.



а это к примеру 100nF 1206 C0G конденсатора GRM31C5C1H104JA01

[EDDiE]

Блокировка Ген Golledge 1/2 в Lynx d43