"Простейший" ЦАП на PCM58P

[dee-jan]

Всем привет.
(Да простит меня Serg138 за шутку в названии темы )
Поехали...
В первую очередь хотел передать огромную благодарность Алексею dortonyan ! за бесценные советы по УВХ, ПЛИС, за дефицитные детальки. Без него этот ЦАП бы не состоялся.
Проект в целом долго строился по причине некоторого дефицита деталек в магазах и свободного времени.
Что хотелось в целом попробовать: в первую очередь деглитчер, далее ЦФ с толковым подавлением на Найквисте (спасибо Алексею за проект ЦФ!), дифференциальную землю с УВХ в выхлопе. В роли транспорта - мини болгарин на XMOS.
Из интересного - добавлен узел на 595, который калибрует еще дополнительно 5-8биты.
ЦФ поддерживает 32х, но PCM58 увы такое не тянет. Поэтому все измерения даны в 16х режиме.
В роли ИУ - LM6171, УВХ - OPA828, ФНЧ - OPA1611.
Схема выхлопа и спектры основные ниже - соотвественно с деглитчером и без.
В архиве расширенные измерения. В роли АЦП - АК5388.

[pyos]

Delta213, 1G157.

[Alex]

Или 74LVC1G97.

[pyos]

Offтопик:

Или 74LVC1G97.

Прикольная микросхемка, даже забыл, что конфигурируемые многофункциональные вентили вообще есть, спасибо!

[Delta213]

Offтопик:
Всем спасибки, да 157 скорее всего, по ногам подходит

[Alex]

Прикольная микросхемка,

Ага! Она у меня много где стоит, и очень часто именно как аналог 1G(3)157.

[Montix]

Не думал, что начну такую ​​дискуссию. Пока все "на бумаге". Менять можно.

думаю о деглитчере, и получается так:

- в системе, где используется деглитчер, все характеристики АС даются деглитчером,
- джиттер такой системы дается деглитчером и джиттером сигнала DG,
- единственной качественной частью ЦАП, передаваемой на выход такой системы, является точность установки напряжения на основе введенного цифрового кода.

Если теоретически поместить деглитчер позади ЦАП сигма-дельта и сравнить его с ЦАПом R2R с деглитчером, у R2R лучше тональность, баланс и глубина звука. В то же время сигма-дельта ЦАП по измерениям выходит лучше. Однако измерение выполняется только для простого синусоидального сигнала с одной гармоникой. Однако в случае сложного сигнала с большим количеством гармоник (аудио) сигма-дельта начинает отставать от R2R. Интересно, что высокоточные калибраторы напряжения всегда используют ЦАП R2R, а не сигма-дельта. Означает ли это, что сигма-дельта не может установить выходное напряжение с такой высокой точностью, как R2R?
Может поэтому такая разница в звуке.

[Alex]

Если теоретически поместить деглитчер позади ЦАП сигма-дельта

Зачем он ему?

и сравнить его с ЦАПом R2R с деглитчером, у R2R лучше тональность, баланс и глубина звука.

Из-за чего?

Означает ли это, что сигма-дельта не может установить выходное напряжение с такой высокой точностью, как R2R?

С такой НЕвысокой как у R2R - не все, но могут.
А хорошие, могут и с более высокой - типа 21-23 бит, R2R до такого не дотягиваются.

Может поэтому такая разница в звуке.

Разница в звук обуславливется двумя с половиной вещами:
1) Некоторые параллельные ЦАПы (включая и R2R) действительно очень хорошо звучат, особенно когда им на вход дают что-то, не выше чем CD-DA.
2) Достаточно большое число слушателей предпочитает искаженный разукрашенный звук, которые они называют "лучший", и это касается не только цапов.
2.5 - сущестует отличное от нуля число записей, которым подобная "раскраска" и в самом деле очень не помешает, и это также касается далеко не только цапов. Подробности тут, внизу про "Шмакадявку": http://altor1.narod.ru/Trivia/Misc/misc.html

[Montix]

А для чего нужна дифференциальная земля (C26, R51, R52)?

[dortonyan]

Если теоретически поместить деглитчер позади ЦАП сигма-дельта и сравнить его с ЦАПом R2R с деглитчером, у R2R лучше тональность, баланс и глубина звука. В то же время сигма-дельта ЦАП по измерениям выходит лучше.

Деглитчер - это лишь один из способов устранения нелинейностей глитча. В ДС ЦАПе нелинейности глитча тоже устраняются, просто другими способами. Иначе он бы не был лучше по измерениям.

Однако в случае сложного сигнала с большим количеством гармоник (аудио) сигма-дельта начинает отставать от R2R.

Спорное утверждение.

Интересно, что высокоточные калибраторы напряжения всегда используют ЦАП R2R, а не сигма-дельта. Означает ли это, что сигма-дельта не может установить выходное напряжение с такой высокой точностью, как R2R?

Основная особенность ДС ЦАП - наличие внеполосного шума, который может мешать на этапе калибровки.
А так прецизионные ДС ЦАП тоже бывают, например DAC1220.

А для чего нужна дифференциальная земля (C26, R51, R52)?

Выравнивание выходных импедансов для симметричного выхода.

[dee-jan]

А хорошие, могут и с более высокой - типа 21-23 бит, R2R до такого не дотягиваются.

Все пытаемся, но походу с текущими 58 лучше уже не получить.
Уровень R2R конешно держат как вкопанные )

[Montix]

Все пытаемся, но походу с текущими 58 лучше уже не получить.
Уровень R2R конешно держат как вкопанные )

А что если все-таки использовать алгоритм DPD в ПЛИС с обратной связью с выхода ФНЧ? Я где-то читал, что с помощью деглитчера и этого метода Analog Devices выжала -130 дБ THD на частоте 1 кГц и 2 Врмс из R2R ЦАПа.

Но даже ваши -117дБ - это отлично.

[dortonyan]

Да любой R2R можно откалибровать до любой точности, на сколько позволяет тепловая стабильность матрицы. Причем есть способы как аппаратной подстройки внешними потенциометрами, так и чисто софтовой, с помощью компенсации погрешностей через ООС в шейпере.
Соответствующая ветка тоже есть, но мало кому интересна.

[Montix]

В делеглитчере в этой теме: есть ли смысл вместо резисторов R9, R15, R26, R30 ставить одну матрицу прецизионно согласованных резисторов на 0,01 процента 0,2ppm/градус (4х1кОм в одном корпусе)?

[dortonyan]

Матрица лучше всего.
Только использовать такую мега-точную в данном случае особо смысла нет (я так понял речь про LT5400). Т.к. разбаланс плеч на ВЧ упрется в точность емкостей C9, 11, 15, 16. А емкости точнее 1% не бывает.
Я в подобных схемах пользую вишаевские матрицы типоразмера 1206 (4х0603), типа ACASA, ACASN.

[Montix]

Да, я имел в виду LT5400. И емкости скорее всего будут типа C0G (NP0).

[dortonyan]

И емкости скорее всего будут типа C0G (NP0).

Главное выбирать поточнее. Я использую 1% емкости.
Еще можно подобрать в пары мультиметром, если точность прибора позволяет.

[Analog]

Даже в партии np0 легко подобрать пару с помощью Е7-22)

[Turbo_man]

Тогда уж и резисторы тоже можно подобрать ещё легче. Зачем матрица в этом случае?

[Alex]

А Хоровиц и друг его Хилл, еще 40+ лет назад в своем бессмертном произведении писали:
"не пытайтесь выбрать омметром точные значнеия из не точных резисторов - они все равно уйдут, при пайке, от температуры, со временем".

[dortonyan]

Тогда уж и резисторы тоже можно подобрать ещё легче.

Можно.

Зачем матрица в этом случае?

Матрица - недорого, компактно и подбирать не надо. Единственное что - менее доступно, чем отдельные резисторы.

"не пытайтесь выбрать омметром точные значнеия из не точных резисторов - они все равно уйдут, при пайке, от температуры, со временем".

Это кстати тоже повод использовать именно матрицу, т.к. у нее разбежка при старении меньше.
Но я думаю, что в данном случае и с отдельными резисторами проблем не будет. Здесь же вопрос - о какой точности речь. Сотые доли процентов может и уплывут, но такая точность и не требуется.
К тому же в те времена когда писалась книга таких тонкопленочных резисторов наверное еще и не было.