DF2 - Вторая версия DIY ЦФ

[dortonyan]

Итак, обещанный проект нового ЦФ.
Опыт прошлой ветки показал, что вопросы построения ЦФ сводятся к конкретному проекту. Поэтому решил создать отдельную.

Исходная ветка с обсуждением различных реализаций ЦФ здесь.
Ветка про ЦФ DF1 здесь.

С момента публикации прошлой версии ЦФ прокачал скилл по верилогу, поэтому новый ЦФ выполнен проще, и с более сложной арифметикой. В частности добавлены опции шейпера и дополнительного апсемплера, что позволяет выводить данные в том числе на малоразрядные ЦАП, типа AK4499EX.
Получив определенный опыт понял о чем писал Сергей Агеев (на счет реализации умножителей и многовходовых сумматоров на FPGA). Если правильно выбирать длину конвейера, то нет смысла изобретать оригинальную схему умножителя. Компилятор синтезирует лучше.
То же самое касается описания сумматоров: использование многовходовых сумматоров оптимизируется лучше, чем ручная разбивка на двух-входовые.

В отличие от предыдущего проекта, новый делался как заготовка для самостоятельного применения и доработки под свои задачи. Поэтому все режимы досконально не тестировались, и проект выкладывается "как есть" в версии альфа.
В исходниках есть только пара примеров: для FPGA cyclone и lcmxo2.
Описание содержит краткое перечисление основных параметров, а так же инструкцию по самостоятельной сборке проекта и генерации собственных коэф-тов в MatLab.
Картинок много, текста мало. Все как мы любим.
Утилита и ее исходник для автоматизированной конверсии коэф-тов в формат верилога прилагается.
Так же прилагаются матлабовские модели всех каскадов фильтра, архив со сгенерированными коэф-тами фильтров, примененных в проекте и симулинк-модель. Для запуска симулинк-модели нужен матлаб версии r2018b.

- 25.09.2023 - Добавил MatLab модель шейпера в симулинке. На этот раз версии r2013b. В 2018-ом матлабе че-то намудрили со спектроанализатором, и в нем амплитуда сигнала получается зависима от порядка шейпера, или от кратности оверсемплинга.

- 27.09.2023 - Правка шейпера 3-го порядка

Шейпер 3-го порядка в проекте выполнен по схеме:

NTF шейпера на 1кГц сигнале:

Данный шейпер оптимизирован для работы на невысокой частоте семплирования (х16..х32) и с разрядностью данных не менее 7..8 бит.
На работы на более высоких ЧД при меньшей разрядности данных можно упростить коэф-т шейпера, улучшив SNR и сэкономив на логике. Для этого исключается слагаемое Gain3 (по схеме симулинка):

В проекте это слагаемое находится в файле DATA_READ.v:

Данное слагаемое отклоняет значение коэф-та от 3-х, создавая дополнительный полюс на NTF. После упрощения коэф-та NTF шейпера принимает вид классического модулятора 3-го порядка.

Можно также это слагаемое не удалять, а менять его величину (увеличивать сдвиг), двигая тем самым полюс NTF.

[свернуть]

- 28.09.2023 - Отрефакторил модули DATA_READ и SAI_OUTPUT. Поправил описание.
- 05.10.2023 - Поправил DF_CONTROL. Поправил описание.

[dortonyan]

Если одна и та же платка tda1541 подключенная по i2s к аманерке с софтовым цф показвает лучшую линейность, чем подключенная к дф2

На таком же оверсемплинге? Ну тогда не знаю.

[Михаил45]

Да на 8х. И на 4х чуть меньше. И я не знаю. Вот сделаю модуль рсм в i2s и проверю.

[dortonyan]

По просьбам трудящихся модуль I2S вывода.
Правда сильно не тестил, проверил с разными делителями клока и разрядности фрейма, вроде нормально работает.
Настройки констрейнтов и выходов должны быть как в описании проекта DF2.

[Turbo_man]

Спасибо, наверно пригодится.
Мне удалось-таки найти свой недочёт, от которого периодически потрескивал звук.
Это у меня интерфейс с внешним ОЗУ был настроен на уровни CMOS вместо 3.3LVTTL и ещё антизвонные резисторы стояли не везде. А я грешил на модуль спдиф. Сам себе буратина.

---------- Сообщение добавлено 01:32 ---------- Предыдущее сообщение было 01:30 ----------

Опять забыл, тип цф как в DF1, это какой?

[Михаил45]

По просьбам трудящихся модуль I2S вывода.
Правда сильно не тестил, проверил с разными делителями клока и разрядности фрейма, вроде нормально работает.
Настройки констрейнтов и выходов должны быть как в описании проекта DF2.

Алексей спасибо! Очень полезно для реализации и в копилку изучения верилога.

Протестировал. Работает отлично с простым цапиком на tda154. Наверное, сделаю в итоге по мотивам Грюндиг -9009 с твоим ДФ2.

[Михаил45]

С ДФ2 по i2s х4 одиночная TDA1541R1 (1541А) играет лучше, чем от аманерки, лучше чем в режиме х8 от ДФ2, лучше, чем конвейер на 2-х тда.

[карабас123]

Внимательно слежу за веткой. Сам грешил такими вещами, и на фпга и чисто софтовая обработка. А попробуйте режим двухкратной передискретизации и ЦФ помягче. Для себя я пришёл к выводу, хоть тресни поперёк, с ЦФ хуже играет

[Михаил45]

Пока именно для 1541 у меня лучший ДФ2 по i2s x4. Думаю, тут системка+индивидуальные предпочтения.

[карабас123]

Ну а 2х пробовали?

[Михаил45]

Да, хуже, звук резче, ближе к NOS режиму, который в принципе ущербный - я его не могу слушать. Даже теплая лампешка не помогает.
Тем более, режим х4 рекомендован изготовителем Филипс, а там не дураки работали.
Остальные настройки ДФ2 также минимальны: фильтр - полуполосник, шейпинг - 1.

[карабас123]

Ясно, спасибо

[dortonyan]

Протестировал. Работает отлично с простым цапиком на tda154. Наверное, сделаю в итоге по мотивам Грюндиг -9009 с твоим ДФ2.

О, отлично. А то сам в живую не тестил.
Так а что оказалось в итоге, в режиме I2S искажения ниже?
Кстати, по поводу 1541 неоднократно писали, что линейность зависит от фронтов входных сигналов. Поэтому для битклока и данных на выходе плисины можно попробовать задать режим "slow slew".

Остальные настройки ДФ2 также минимальны: фильтр - полуполосник

Полуполосник на слух получился предпочтительнее шарпа?

[Михаил45]

О, отлично. А то сам в живую не тестил.
Так а что оказалось в итоге, в режиме I2S искажения ниже?


Полуполосник на слух получился предпочтительнее шарпа?

Алексей, да, почему то ниже по i2s , чем в х8 LR. При этом искажения конвейера и одной тда одинковые. Видимо, это особенность данной мс.
А самый приятный звук у полуполосника, шарпы резче звучат.
Я еще не подключал твой ДФ2 к рсм1702 - там может быть совсем другая картинка.
Спасибо еще раз за отличный и открытый проект! (в отличии от умника из недружественной страны).

[dortonyan]

Алексей, да, почему то ниже по i2s , чем в х8 LR.

Не, так если в LR x8, а в I2S x4, то это скорее всего из-за разного оверсемплинга.

А самый приятный звук у полуполосника, шарпы резче звучат.

Интересно. Вот Сергею (Dee-Jan) новый шарп тоже "не зашел", он се переделал его как в DF1 (т.е. сделал более пологий спад переходной полосы).
Я то что-то особой разницы не слышу. Даже с минимальнофазовым.

[Михаил45]

У каждого свой слух и предпочтения. Думаю, абсолютно непринципиально, важно, что есть возможность выбора конфигурации.
Искажения не слышны практически, при переключении есть разница. Всегда лучше поменьше.

[KSM74]

С ДФ2 по i2s х4 одиночная TDA1541R1 (1541А) играет лучше, чем от аманерки, лучше чем в режиме х8 от ДФ2, лучше, чем конвейер на 2-х тда.

Приветствую.
С DF CXD1244 cравнить есть возможность?

[Михаил45]

Есть такой фильтрик. Не сравнивал. Надо платку сочинять и источник с 384фс - редкость.

[KSM74]

Михаил45, если не секрет, как реализованы I/U и выходной фильтр для 1541?

[Михаил45]

Конечно не секрет: типичный рогов на ад844+ора1611. Только без конденсатора 2200 пф на выходе цап - он не нужен.

[dortonyan]

Да, забыл еще упомянуть, что в примерах DF2 сделан автоматический режим байпасса. Т.е. если ЧД на входе ЦФ сравняется с ЧД, заданной на выход, то данные со входа передаются напрямую на выход, без обработки.
Работает только аттенюация (если включена) и округление с шейпером (если включен).
Поэтому можно сравнивать софтовый x4 ресемплер и x4 DF2 фильтр просто меняя ЧД на выходе транспорта.