Повторяем ЦАП Виктора Корсакова на AD1955

[Analog]

Здравствуйте, заинтересовал данный ЦАП https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=59390.
Но из-за невозможности приобрести авторские платы решил повторить самостоятельно с некоторыми изменениями. В общем концепция авторская, основные отличия следующие: изменение цепей MUTE, RESET, добавлен псевдобалансный выход (XLR на плате), отдельный стабилизаторы для цифровой части 1955, МК, транспорта, цепь питания генераторов выполнена с полным гашением неактивного гена, и т д.
Предполагается работа с транспортом Болеро В3 https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=80280.
Предполагается изготовление 4х слойной ПП, черновой вариант трассировки Altium на рендере. Схема в ПДФ также приложена.

Прошу опытных товарищей проверить подключение цепей питания генераторов, MUTE (нужно ли заводить ее на АД1955), RESET.
Возможно появятся предложения и замечания по схеме (основная работа по разводке ПП предстоит позже), прошу озвучить.
full.pdf

[Analog]

Если можно, прокомментируйте внесённые изменения, и свое видение доработок-улучшений

---------- Сообщение добавлено 19:39 ---------- Предыдущее сообщение было 19:37 ----------

Кроме внесения источника тока и моновключения ЦАП.
Эх, схемку бы…

[Analog]

Выполнил трассировку ПП в четыре слоя. Схема и плата в ПДФ.
SCH0.pdf
PDF.pdf
Замечания и пожелания приветствуются!

Еще в виде картинок (качество так себе, в ПДФ лучше):

[dortonyan]

4 слоя анализировать головоломно, может что-то упустил, но из того что насмотрел:

1. Выходные диф. сигналы нужно сблизить, С69/С70 должны быть рядом и "землиться" в одной точке. То же самое в другом канале.
2. С63, R102, R126 должны землиться так же в одной точке. R107 туда же, но не понятно зачем он в схеме вообще. То же самое в другом канале.
3. Если соединения сигнальной земли выполнены правильно, то такая жесткая сегментация полигонов не нужна. Разве что в цифре можно что-то порезать.
4. В цифровом питании 1955 параллельно 47мк следует добавить емкость помельче, 0,1мк.
5. Шунты FILTR, FILTB должны землиться прямо на пины AGND. Поэтому диф. выходы лучше вывести из под ЦАП по центру, по бокам поставить шунты. Или хотя бы расширить землю между шунтами по центру ЦАП.

[Analog]

dortonyan, спасибо, что участвуете!
По п.2 вопрос, R107 заложу, но можно не распаивать потом. Уверенны, что именно С63, R102, R126 соединять в одной точке? Обвел их красным цветом. Возможно, имели в виду точки, обозначенные синим? (для каждого канала).
На ПП изначально старался сгруппировать в одну точку, по факту получилось две (см рис ниже)... Идею понял, пробую доработать.


---------- Сообщение добавлено 16:39 ---------- Предыдущее сообщение было 16:30 ----------

5. Шунты FILTR, FILTB должны землиться прямо на пины AGND

Выполнено, как на фото крупно. Этого не оптимально?

---------- Сообщение добавлено 16:40 ---------- Предыдущее сообщение было 16:39 ----------

Или хотя бы расширить землю между шунтами по центру ЦАП.

Не понял, что можно расширить? На слое 2 и 3 сплошной полигон под 1955.

[dortonyan]

Уверенны, что именно С63, R102, R126 соединять в одной точке? Обвел их красным цветом. Возможно, имели в виду точки, обозначенные синим?

Сигнал на выходе ОУ всегда линеен только относительно его опорного входа (+ вход). Соот-но для схемы сумматора - относительно выходной земли сумматора.
Точка заземления R102 C63 - это точка, относительно которой на выходе ОУ линейное напряжение. Т.е. это мекка сигнальной земли. Соот-но снимать диф. сигнал на XLR разъем нужно с этой мекки и с выхода ОУ. В общем полигоне никаких аналоговых сигналов быть не должно.
Назначение R93/94/107, с52/54 мне не понятно. Наверное какие-то балластные элементы, тогда их сажать на землю можно где угодно.

На ПП изначально старался сгруппировать в одну точку, по факту получилось две (см рис ниже)... Идею понял, пробую доработать.

С55/56 должны быть соединены в одной точке друг с другом, соединять их в точку с остальными компонентами не обязательно.

Этого не оптимально?

Это электролит. А керамика повернута далеко от пина AGND.

Не понял, что можно расширить? На слое 2 и 3 сплошной полигон под 1955.

1. Соединения через внутренние слои имеют повышенную индуктивность относительно соединения на верхнем слое, прямо под ИМС ЦАП.
2. Общий полигон на то и общий, что по нему бегают абы какие токи. Поэтому шунты опорных напряжений должны в идеале соединяться с пином AGND в одной точке, ну или хотя бы максимально близко к пину. Или не близко, но отдельным полигоном в слое ИМС ЦАП (в вашем проекте синий).

[Pest]

AD1955 с его питаниями лучше физически подальше держать от аналоговых каскадов.
К развязке её AVDD желательно подойти основательно в плане создаваемых этой цепью кондуктивных и излучаемых помех. В первом случае имеется ввиду правильное подключение развязок и точек подключения к полигону земли. Второе это минимизация контуров протекания тока пульсаций (на рисунке эти контуры в красных прямоугольниках). Конденсаторы с IOUT на землю - в этой же системе, т.к. судя по всему немалая часть ВЧ пульсаций должна и через них проходить.

Один полигон в плате я бы сделал более менее цельным и без больших разрезов (вырез между цифровой и аналоговой частью с широкой перемычкой под 1955 оставить). Такой полигон имеет смысл использовать под землю питания и "помеховую" землю (по которой течет ток "межблочных" синфазных помех). Не изрезанный полигон хорошо работает как КЗ виток и уменьшает уровень магнитных наводок, излучаемых и принимаемых цепями на плате.
Под сигнальные земли аналоговых каскадов сделать отдельный полигон земли в другом слое. Над его подключением и использованием еще нужно подумать принимая во внимание все аспекты на всех интересующих частотах.

[Analog]

Сигнал на выходе ОУ всегда линеен только относительно его опорного входа (+ вход). Соот-но для схемы сумматора - относительно выходной земли сумматора.
Точка заземления R102 C63 - это точка, относительно которой на выходе ОУ линейное напряжение. Т.е. это мекка сигнальной земли. Соот-но снимать диф. сигнал на XLR разъем нужно с этой мекки и с выхода ОУ. В общем полигоне никаких аналоговых сигналов быть не должно.

Тут несколько сложнее, есть ещё буфер на транзисторах. Действовать аналогично?)

---------- Сообщение добавлено 21:35 ---------- Предыдущее сообщение было 21:30 ----------

1. Соединения через внутренние слои имеют повышенную индуктивность относительно соединения на верхнем слое, прямо под ИМС ЦАП.
2. Общий полигон на то и общий, что по нему бегают абы какие токи. Поэтому шунты опорных напряжений должны в идеале соединяться с пином AGND в одной точке, ну или хотя бы максимально близко к пину. Или не близко, но отдельным полигоном в слое ИМС ЦАП (в вашем проекте синий).

Что-то мне подсказывает, что индуктивность возвратного тока для полигона на слое 3 ( ближнем к керамике) даже с учетом нескольких переходных будет достаточно мала, ведь расстояние между слоями всего ~0,2 мм. Если индуктивность переходного через весь стек ПП примерно 1 нГн, тут можно поделить на 8. Еще несколько переходных снизят индуктивность. Ведь многослойки именно этим и хороши, верно? )

---------- Сообщение добавлено 21:48 ---------- Предыдущее сообщение было 21:35 ----------

Pest, можете уточнить, какой вырез рекомендуете оставить ( на каком слое)? Более менее цельный полигон в цифровой части и под 1955 на внутренних слоях (L2, L3), это можно увидеть выше в приложенном пдф. Про линии питания тоже старался соединить их к общему полигону, в основном на L3 в одной точке ( чтобы не «пачкать» землю

---------- Сообщение добавлено 21:50 ---------- Предыдущее сообщение было 21:48 ----------

Pest, если не сложно, посмотрите ПП со схемой. )

---------- Сообщение добавлено 21:55 ---------- Предыдущее сообщение было 21:50 ----------

2all, есть смысл удалять «землю» в области инвертирующих входов ОУ? Можно видеть во вложении поста 22 )

[m_r_pan]

vt19, vt20 реально 2n7002?

[Analog]

m_r_pan, те, которые в цепи питания генераторов? Если да, то irlml2502.
На всякий случай уточню, что актуальная схема в посте 22. В первом-устарела.

[dortonyan]

Тут несколько сложнее, есть ещё буфер на транзисторах. Действовать аналогично?)

А что меняет буфер? Схема на входах от него не зависит.

Что-то мне подсказывает, что индуктивность возвратного тока для полигона на слое 3 ( ближнем к керамике) даже с учетом нескольких переходных будет достаточно мала, ведь расстояние между слоями всего ~0,2 мм. Если индуктивность переходного через весь стек ПП примерно 1 нГн, тут можно поделить на 8. Еще несколько переходных снизят индуктивность. Ведь многослойки именно этим и хороши, верно? )

На счет индуктивности может и так. Но все равно ток по земле должен идти не через общий полигон, а отдельной дорогой/полигоном на земляную мекку под ЦАП или на пины AGND.
А минимальная индуктивность будет если разместить керамику вдоль корпуса 1955.

AD1955 с его питаниями лучше физически подальше держать от аналоговых каскадов.

Это с одной стороны, а с другой - растягивать токовые выходы тоже нежелательно. Я бы ИУ каскады наоборот делал как можно ближе к ЦАП.

К развязке её AVDD желательно подойти основательно в плане создаваемых этой цепью кондуктивных и излучаемых помех. В первом случае имеется ввиду правильное подключение развязок и точек подключения к полигону земли. Второе это минимизация контуров протекания тока пульсаций (на рисунке эти контуры в красных прямоугольниках). Конденсаторы с IOUT на землю - в этой же системе, т.к. судя по всему немалая часть ВЧ пульсаций должна и через них проходить.

Проще говоря контуры тока шунтов должны как можно меньше "бегать" по общему полигону, о чем я писал выше. То что они должны быть минимальной площади - это само собой.

Один полигон в плате я бы сделал более менее цельным и без больших разрезов (вырез между цифровой и аналоговой частью с широкой перемычкой под 1955 оставить). Такой полигон имеет смысл использовать под землю питания и "помеховую" землю (по которой течет ток "межблочных" синфазных помех). Не изрезанный полигон хорошо работает как КЗ виток и уменьшает уровень магнитных наводок, излучаемых и принимаемых цепями на плате.
Под сигнальные земли аналоговых каскадов сделать отдельный полигон земли в другом слое. Над его подключением и использованием еще нужно подумать принимая во внимание все аспекты на всех интересующих частотах.

Тоже спорное решение.
При правильном заземлении сигнальных цепей (что обсуждалось выше) резать полигон вообще особого смысла нету (т.к. в нем нет аналоговых сигнальных токов, только цифровые). Разрезы только увеличивают индуктивности между разными участками полигона и усилят влияние земляных петель и синфазных помех. Если их и делать, то только для цифровой части или питания, и очень аккуратно, без узких перешейков.

2all, есть смысл удалять «землю» в области инвертирующих входов ОУ? Можно видеть во вложении поста 22 )

Зависит от ОУ. Для 8066 думаю не помешает.

[Analog]

Отредактировал плату по мере понимания, выкладываю
PCB 11042023.pdf.
Коллеги, спасибо, что комментируете

ПС. Старался использовать слой L3 для "мекки", поэтому так хитро оформлен вырез на полигоне.

[dortonyan]

Все равно не так, как я объяснял.
Мекка, это когда соединения проводников выполняется в точке соединения с общим полигоном. Должна быть именно точка (ну или небольшая площадка), а не просто выделенный полигон, абы где соединенный с основным. И выходных мекк у вас две (у каждого канала своя).
Можно свести их и в одну общую мекку, например три GND виаса, как у вас сейчас (между C69/C71). Но тогда нужно к этим виасам тянуть отдельными дорогами (или полигонами) выходные сигнальные земли сумматоров DA4 (т.е. R102/104, C63/64). И соединение с общим полигоном делать в этой же мекке, т.е. этими тремя виасами.
Никакого отдельного полигона под разъемами делать не надо. Надо правильно свести в точку (или в точкИ) сигнальные земли.

Ну и еще касяки:
1. Силовую землю DA1/2 нужно отделить от сигнальной в синем слое.
2. Переходы ко внутренним слоям следует дублировать. В некоторых местах всего один виас. Надо минимум пару, лучше 3..4. И лучше пару диаметром помельче, вместо одного большого.
3. Выходные Т-фильтры каналов лучше сделать подальше друг от друга, иначе разделение каналов будет не очень.

[tomtit]

А если не заморачиваться с мекками, а просто отвести второй слой целиком под землю, без разделения на сигнальную и цифровую, то с большой вероятностью получится ещё гораздо лучше.
Надо только немного разнести друг от друга питание, аналоговые и цифровые части устройства.
Насчет разделения каналов - померьте сначала разделение каналов у ваших ушей по воздуху .

[dortonyan]

А если не заморачиваться с мекками, а просто отвести второй слой целиком под землю, без разделения на сигнальную и цифровую, то с большой вероятностью получится ещё гораздо лучше.

Лучше не получится. Сигналы же по земле нужно разделять не только от питания или цифры, но и друг от друга.
К тому же, сделать правильные мекки не сложно, даже в двух слоях. Здесь вся схема дифференциальная, сигнальные мекки нужны только на выходе ФНЧ/сумматоре.

Насчет разделения каналов - померьте сначала разделение каналов у ваших ушей по воздуху

На счет нужности максимального разделения не спорю, просто на замерах может получиться не так как ожидалось.

[Analog]

dortonyan, спасибо, пробую учесть замечания.
1. А с коллектором vt13 как поступить, по задумке туда земляной ток возвращается, с этой точки автором задумывалось снимать землю на xlr?
2. Контакт 2 xlr тоже должен заземляться, и точка соединения земель Т-фильтра находится на некотором расстоянии от этого контакта, это не проблема?

А если не заморачиваться с мекками, а просто отвести второй слой целиком под землю, без разделения на сигнальную и цифровую, то с большой вероятностью получится ещё гораздо лучше.
Надо только немного разнести друг от друга питание, аналоговые и цифровые .

В данном случае достаточно разнесены цепи питания, аналоговые и цифровые? Второй слой имеется в виду L2 или L3?

[dortonyan]

А с коллектором vt13 как поступить, по задумке туда земляной ток возвращается, с этой точки автором задумывалось снимать землю на xlr?

Analog, ну как так, я же столько выше объяснял? Ну при чем здесь коллектор?
Попробуйте разобраться по этой статье.

Контакт 2 xlr тоже должен заземляться, и точка соединения земель Т-фильтра находится на некотором расстоянии от этого контакта, это не проблема?

Т-фильтр дифференциальный. Поэтому главное чтобы фильтрующие емкости соединялись с общим полигоном в одной точке, не важно в какой.

[Инквизитор]

AD1955 с его питаниями лучше физически подальше держать от аналоговых каскадов.
К развязке её AVDD желательно подойти основательно в плане создаваемых этой цепью кондуктивных и излучаемых помех. В первом случае имеется ввиду правильное подключение развязок и точек подключения к полигону земли. Второе это минимизация контуров протекания тока пульсаций (на рисунке эти контуры в красных прямоугольниках). Конденсаторы с IOUT на землю - в этой же системе, т.к. судя по всему немалая часть ВЧ пульсаций должна и через них проходить.

Один полигон в плате я бы сделал более менее цельным и без больших разрезов (вырез между цифровой и аналоговой частью с широкой перемычкой под 1955 оставить). Такой полигон имеет смысл использовать под землю питания и "помеховую" землю (по которой течет ток "межблочных" синфазных помех). Не изрезанный полигон хорошо работает как КЗ виток и уменьшает уровень магнитных наводок, излучаемых и принимаемых цепями на плате.
Под сигнальные земли аналоговых каскадов сделать отдельный полигон земли в другом слое. Над его подключением и использованием еще нужно подумать принимая во внимание все аспекты на всех интересующих частотах.

Прорези в полигонах я бы забивал низкоомными резисторами по всей длине, чтобы снизить добротность получившейся щелевой антенны

[Analog]

dortonyan, извините, моя инерция мышления очень сильная штука…
Статья, безусловно, мастхев, спасибо)

---------- Сообщение добавлено 22:18 ---------- Предыдущее сообщение было 22:14 ----------

Прорези в полигонах я бы забивал низкоомными резисторами по всей длине, чтобы снизить добротность получившейся щелевой антенны

Имхо, излучение минимально, если вырез в полигоне соседствует со сплошным полигоном земли (как толщина препрега).
Про снижение добротности резисторами идея интересная, но реализация громоздкая…

[tomtit]

Лучше не получится. Сигналы же по земле нужно разделять не только от питания или цифры, но и друг от друга.

Сигнальные «Мекки» обязательны, полигоны для них не нужны, а вот земляную плоскость лучше не делить.

[Serge_L]

Чистое ИМХО
Я бы сделал земляной полигон сплошным, а вот сигнальную землю объединял бы в верхнем слое (мекку) и прошил бы ее на полигон в одном месте.