Мой опыт создания идеальной послецаповой схемы

[misha88]

Эту тему, как и предыдущую (про УМ), посвящаю своему отцу, и она отражает мой личный опыт создания "идеальной" звуковой системы. В своих темах про усилители я рассказывал про свои усилители, которые реализованы по многополосной структуре (свой УМ для каждого динамика), а физически реализованы как моноблоки и расположены недалеко от колонок. Соответственно ЦАП расположен сравнительно далеко от усилителей, поэтому есть проблема качественной подачи сигнала с ЦАП на усилители. Ниже я привожу схематически моё решение данной проблемы. На рисунке слева это выход токового ЦАП с вытекающим током (показан один канал), где каждый ОУ поддерживает напряжение на выходе ЦАП близко к нулевому, но при этом к сигналу отношения не имеет и весь выходной ток проходит только через мосфеты, что обеспечивает идеальную (абсолютно без искажений) передачу тока от ЦАП в усилитель. Справа показана схема, находящаяся в каждом моноблоке, входные полевики обеспечивают низкое входное сопротивление и без потерь передают ток на резисторы.

Что даёт такая схема? Во-первых, полностью решена проблема межблокового соединения. Не требуются дорогущие провода и разъёмы, поскольку их качество не важно при подаче тока, в отличие от стандартной передачи напряжения. Во-вторых, получаются рекордно высокая точность и рекордно низкие искажения, поскольку только один ОУ (вычитатель Х5) участвует в получении нужного сигнала. Понятно, резисторы должны быть высокоточные, я использовал фольговые 0.01% точности, но можно взять и на 0.1% и отсортировать. Мосфеты на выходе ЦАП использовал 5LP01C (как и в своих усилителях) из-за их малой ёмкости переходов. Полевики на правой части любые с большой крутизной (для получения малого входного сопротивления) и малыми ёмкостями, я использовал CPH3910. Конденсаторы фольговые FKP-2 на 2.5% и отсортированы по пАрам. Выходной ОУ советую OPA828.

[misha88]

Т.к. эти помехи (помимо вычитания) будут шунтироваться низким выходным импедансом источника.

А в моей схеме будут шунтироваться низким входным импедансом приёмника.

На счет "рекордной" точности и искажений тоже не соглашусь. Точность вычитания в любой схеме суммирования будет определяться точностью компонентов в диф. плечах и CMRR усилителя-сумматора. А искажения, например, в псевдо-диф. схеме суммирования будут даже ниже, за счет отсутствия синфазного входного напряжения.

На счет "рекордной" точности и искажений я имел ввиду часть схемы от выхода ЦАП до входа вычитателя. В отличие от стандартного метода использования преобразователей ток-напряжение на ОУ, в данном случае искажения и точность определяются исключительно двумя резисторами, т.е. лучше некуда. Что касается вычитателя, то ничто не мешает и в данной случае его сделать по псевдо-диф. схеме.

[dortonyan]

На счет "рекордной" точности и искажений я имел ввиду часть схемы от выхода ЦАП до входа вычитателя. В отличие от стандартного метода использования преобразователей ток-напряжение на ОУ, в данном случае искажения и точность определяются исключительно двумя резисторами, т.е. лучше некуда.

Если вы имеете ввиду точность преобразования, то она в стандартной схеме так же определяется двумя резисторами, просто они включены по другому (в ООС ОУ I/U). Ну т.е. Х3, Х4 они же тоже участвуют в преобразовании. Точно так же как и в классической схеме, просто ток течет не через ВК ОУ, а через внешний полевик.

Что касается вычитателя, то ничто не мешает и в данной случае его сделать по псевдо-диф. схеме.

Я зря приплел сюда псевдо-дифф. схему. Т.к. выход ЦАПа дифференциальный, то суммировать в любом случае придется с синфазным входным напряжением (по крайней мере если хочется суммировать на одном ОУ).

---------- Сообщение добавлено 23:43 ---------- Предыдущее сообщение было 22:45 ----------

misha88, все, дошло. В классическом I/U сигнал снимается с выходов ОУ, а здесь прямо с ног резисторов.
И вспомнил, что такая схема уже предлагалась на форуме. Но как-то не прижилась, видимо из-за сложности.

[misha88]

И вспомнил, что такая схема уже предлагалась на форуме. Но как-то не прижилась, видимо из-за сложности.

Нет, такой схемы я не видел. Были схемы с прямым подключением резисторов к выходу ЦАП, но все ЦАП требуют нулевого или близко к этому напряжения на их выходе, иначе увеличиваются искажения и ухудшается точность преобразования ЦАП, поэтому я и использовал данный вариант с мосфетами, чтобы и ноль получить и одновременно преобразовать ток в напряжение на голом резисторе без применения ОУ, а заодно такой вариант за счёт изолирования выхода ЦАП позволяет организовать токовый интерфейс.

[dortonyan]

Нет, такой схемы я не видел.

Было, было. Только с JFET транзистором на токовом выходе ЦАП. Давно, лет 5 тому, в виде схемки в микрокапе (идея-набросок). Пробовал найти - не получилось.
Нашел только похожую.

Были схемы с прямым подключением резисторов к выходу ЦАП, но все ЦАП требуют нулевого или близко к этому напряжения на их выходе, иначе увеличиваются искажения и ухудшается точность преобразования ЦАП

Не ну нуль будет примерно такой же как и в классической схеме, все определяется полосой и скоростью ОУ. Когда этот вариант предлагался ранее, то тогда основной смыл как раз позиционировался в том, чтобы в кач-ве Х3 Х4 использовать быстрые ОУ с малым усилением (т.к. резистор вынесен из ООС линейность не нужна). Обеспечивая таким образом низкий импеданс в широкой полосе и высокую линейность преобразования одновременно.
Хотя, как оказалось, ДС ЦАП достаточно толерантны к напряжению на токовом выходе, и PCM1794 в частности. Даже если делать преобразование на совсем "голом" резисторе: была соотв. ветка

поэтому я и использовал данный вариант с мосфетами, чтобы и ноль получить и одновременно преобразовать ток в напряжение на голом резисторе без применения ОУ, а заодно такой вариант за счёт изолирования выхода ЦАП позволяет организовать токовый интерфейс.

А вы эту схему реализовали в железе? Просто нефильтрованные токовые сигналы с выхода ЦАП выглядят, мягко говоря, не подходящими для организации межблочного интерфейса.

[misha88]

Не ну нуль будет примерно такой же как и в классической схеме

А лучше и не надо, но на самом деле будет получше, чем в классической схеме. Здесь мосфет изначально обеспечивает малое входное сопротивление до очень высоких частот, плюс его уменьшает ОУ, для которого в отличие от классической схемы не важны искажения и можно поставить любые, в т.ч. достаточно высокочастотные (я использовал AD8034 из-за их высокой стабильности при усилении 1), т.е. получается аналог токового ОУ, но без искажений и потери части тока.

Хотя, как оказалось, ДС ЦАП достаточно толерантны к напряжению на токовом выходе, и PCM1794 в частности.

Это если говорить об искажениях в десятые или сотые доли процентов, а если про десятитысячные, то без стабилизации напряжения никак.

А вы эту схему реализовали в железе? Просто нефильтрованные токовые сигналы с выхода ЦАП выглядят, мягко говоря, не подходящими для организации межблочного интерфейса.

Конечно реализовано и давно, у меня нет другого ЦАП. Благодаря малому входному сопротивлению приёмника никаких излучений нет, проверено ВЧ спектроанализатором. Более того, похожий (на одну линию) интерфейс я использовал в разных датчиках на заводе, никаких проблем, хотя длина проводов в десятки метров, а на датчики и провода воздействуют частоты вплоть до СВЧ.

[mellowman]

Это если говорить об искажениях в десятые или сотые доли процентов, а если про десятитысячные, то без стабилизации напряжения никак.

А 2 ОБ J1/J2 без оос позволяют говорить о десятитысячных процента?

[misha88]

А 2 ОБ J1/J2 без оос позволяют говорить о десятитысячных процента?

Да, учитывая, что источником сигнала является генератор тока (а у данной схемы с мосфетом сотни МОм выходное сопротивление на постоянке и остаётся огромным до сотен кГц, благодаря малым ёмкостям переходов). Симуляция в Микрокапе показывает 0.00023% на 20 кГц и 0.00006% на 2 кГц.

Кстати, данную схему не обязательно разделять, как у меня. Кому нужен ЦАП с готовым выходом, может реализовать обе части в одном блоке как единую схему (тогда диоды D1 и D2 не нужны).

[mellowman]

Да, учитывая, что источником сигнала является генератор тока (а у данной схемы с мосфетом сотни МОм выходное сопротивление на постоянке и остаётся огромным до сотен кГц, благодаря малым ёмкостям переходов). Симуляция в Микрокапе показывает 0.00023% на 20 кГц и 0.00006% на 2 кГц.

В лтс с идеальными источниками тока тоже -133дб на 20к, неплохо. Оптически конечно когда видишь и диоды в цепи и без-оосные жфеты, небольшой шок увидеть такие низкие искажения Хотя логически понятно, что току некуда деваться

[Dieselboy]

Ну вот, Михаил создал и свой идеальный буфер, осталось создать идеальный цап и вся система в споре.

Если я правильно понял суть схемы, то после цапа нет преобразователя т/н, а выходной ток отправляется на сторону приёмника сигнала (усилителя) и там уже преобразуется в напряжение, правильно? А что за цап с вытекающим током, что-то из сеймества pcm179x? А то мне почему-то представился лестничный, у которых нет парафазных выходов.

Может стоило как-то режать проблему по-другому? На стороне цапа Т в Н и после обратно Н в Т и в канал передачи?

Все цапы работали через эзернетовские кабели от одного отдельного USB-транспорта и контроллера.

А на сколько при таком способе передачи тактовые сигналы окажутся одинаковые в двух концах? К тому же, если я правильно понимаю, тактирование в эзеренте получается встроенным (смешанным/чередующимся с данными) и имеет прерывный характер, как у спдиф или юсб. Т.е. тактовый сигнал надо восстанавливать, как результат - он в каждом из разнесённых цапов быдь разным, даже запуск ТГ в каждом из цапов произойдёт в свой индивидуальный момент времени - будут сдвинуты начальные точки обсчёта.

Разнесенные ЦАП создают проблему синхронизации.

Да, везде не идеал: длинные сигнальные анал. провода - плёхо, разнесённые цифровые провода по каналам - плёхо, одинаковый приход цифры в оба канала (единый блок с цапом для всех каналов) - тоже плёхо - длинные акустические провода. С это точки зрения идеал только 1 - 1-канальный монорежим.

Т.к. эти помехи (помимо вычитания) будут шунтироваться низким выходным импедансом источника.

Можно сделать ещё и низкое входное - в виде ОБ.

[КоАП]

Входное сопротивление микроомы и сразу с требуемым усилением по напряжению. Для сохранения низких искажений дальше ставим буфер с полевиком на входе.

[Alex]

А на сколько при таком способе передачи тактовые сигналы окажутся одинаковые в двух концах?

Одинаковые.

К тому же, если я правильно понимаю, тактирование в эзеренте получается встроенным (смешанным/чередующимся с данными) и имеет прерывный характер, как у спдиф или юсб.

Так у меня-ж там не сам эзернет, а только разъемы и кабель эзернетовские.

[Dieselboy]

Одинаковые.

Тогда почему тебе не удалось сделать по просьбе заказчика систему из двух моно-цпо-усей с длиной разноса 10 и более метров?

[Alex]

Тогда почему тебе не удалось сделать по просьбе заказчика систему из двух моно-цпо-усей с длиной разноса 10 и более метров?

Кто сказал что не удалось?

я решил задачу еще более кардинально - перенес ЦАПы в усилители, стоящие у АС.
Делалось не для себя, в 2-х экземплярах для двух заказчиков. Работает отлично.

Только не "двух моно-цпо-усей", а 2-х 4-х канальных и без усей, уси они сами.

[Zvuk.]

а так пойдёт? Тонкокомпенсаию отключил (временно, ФЧХ...)

---------- Сообщение добавлено 27.02.2022 в 11:52 ---------- Предыдущее сообщение было 26.02.2022 в 21:08 ----------

Все цапы работали через эзернетовские кабели от одного отдельного USB-транспорта и контроллера.

Здравствуйте, не поделитесь ссылкой на теорию, практические схемы в реализации?
Спасибо.

[Alex]

Это коммерческий проект.

[Zvuk.]

коммерческий

принято, давно пора монетизировать. А КИТ в продаже будет?

[Alex]

Offтопик:

А КИТ в продаже будет?

Может быть.
Когда будут опять доступны нужные для этого компоненты (сейчас их в продаже нет, а у меня запас только на 1-2 комплекта).

[Zvuk.]

сейчас их в продаже нет,

у китайцев есть, как посреднк -запрос к проверенному продавану.

---------- Сообщение добавлено 13:18 ---------- Предыдущее сообщение было 13:06 ----------

проект

а как решили с крутилкой на 6 каналов и где пары на удаленке?

[Alex]

у китайцев есть, как посреднк -запрос к проверенному продавану.

Во 1-х нету, если уж их у производителя нет, во вторых - я у китайцев микросхемы не покупаю.

а как решили с крутилкой на 6 каналов

На 8. "Крутилка" это что, регулятор громкости? Так это вообще не вопрос.
Еще до этого был другой проект, где транспорт и ЦАпы вместе, а РГ вынесены к усилителям:
https://www.altor.co/products/audio/analogue-audio/dvcs
тут тоже обсуждалось:
https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=87612

и где пары на удаленке

Какие "пары"?

[Zvuk.]

Какие "пары"?

... стерео

---------- Сообщение добавлено 14:31 ---------- Предыдущее сообщение было 14:27 ----------

тут тоже обсуждалось:
https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=87612

Спасибо, то, что надо.