Построение аудио АЦП для себя любимого

[svolkovoy]

про ЦАПы уже 2 ветки наплодили - начнем про АЦП.
Итак первое - какие изделия из сигма дельт лучше? Вообше и из имеющегося в наличии (ад1871 и пцм1804).
если делать на АЦП последовательного приближения (есть ад7679 и адс8382) то надо ли делать передискретизацию и цифровую фильтрацию для понижения частоты до нужной? Пока все, потом начнем про входные каскады и т.д. и т.п.

[Эзотехник]

Наверное пора ветку делить на "синицу в руках" - низкочастотный дельтасигма АЦП и "журавля в небе" - широкополосный SAR для наблюдения 16-ой гармоники сигнала 16 кГц и программным повышением разрядности после децимации.
Если денег жалко, то остаётся покупать что-то готовое или делать "синицу" - простую схему из буфера, генератора, дельтасигма чипа, SPDIF передатчика. Документации от производителей для этого достаточно.
Про "журавля в небе" - нужно подобрать "железо", которое с минимальными затратами (или переделками) позволит заливать в компьютер
2канала * 576кГц * 18бит = 20,7 Мбит/с
Интерфейс может быть Ethernet (через готовый switch или самостоятельно сделанную схему на микроконтроллере), USB (переделать веб-камеру?), или firewire.
Сеть на витой паре привлекает гальванической развязкой с двух сторон и низкой ценой. Также нет лицензионных "заморочек" firewire, много исходных текстов программ (например снифферов) и документации по железкам.

[VasilyN]

Наверное пора ветку делить на "синицу в руках" - низкочастотный дельтасигма АЦП и "журавля в небе" - широкополосный SAR для наблюдения 16-ой гармоники сигнала 16 кГц и программным повышением разрядности после децимации.
Если денег жалко, то остаётся покупать что-то готовое или делать "синицу" - простую схему из буфера, генератора, дельтасигма чипа, SPDIF передатчика. Документации от производителей для этого достаточно.
Про "журавля в небе" - нужно подобрать "железо", которое с минимальными затратами (или переделками) позволит заливать в компьютер
2канала * 576кГц * 18бит = 20,7 Мбит/с
Интерфейс может быть Ethernet .

Насчёт синицы/журавля, предлагается в качестве "синицы" подумать над стандартом DVD-A 192кГц/16бит/96 дБ динамического диапазона/стерео - единственный, позволяющий получить сквозной тракт без дельтасигм : SAR AЦП -> стандартный носитель -> R2-R ЦАП, частота среза 24 кГц , собственно для реализации идеи:

Гораздо правильней, было бы цифровать сигнал честным мультибитным АЦП на повышенной (80...200кГц) частоте дискретизации с аналоговым ФНЧ Бесселя на входе, с Fср=20...30кГц. Никуда ничего потом не надо конвертировать, а в таком виде хранить и воспроизводить через такой же аналоговый фильтр.
Собственно, все это вполне укладывается в формат DVD-аудио.

А вот по поводу "повышения разрядности после децимации" не понял
Зачем? 18 бит недостаточно?

[155ла3]

Также нет лицензионных "заморочек" firewire

А какие у 1394 лицензионные заморочки?
Просто не в курсе...

[sia_2]

а может они фронты и прочую "остроту" в звуке съедают?.

А фронты и остроту всегда съедает anti-alias фильтр, просто при создании "классических" АЦП его "недоделывали", не обеспечивая такого крутого спада. Типа да, фронты с меньшим звоном (субъективно они при этом "острее"), но зато больше биения на ВЧ.

Ну так учебников по построению АЦП не нашёл, вот и приходится искать жемчуг в кучах. Покажите мне другие руководства от АЦП на 52 страницы
Для 1992-96 годов хорошие конструкции. Например искажения+шум входного усилителя менее 0.001% в полосе до 24 кГц и на современных ОУ получить трудно.
Я много вариантов на микросхемах прикидывал - при входном сопротивлении 10...20кОм точность 20 бит не получается, мешает что-то из списка:

0.001% - это всего 100 дБ, или 16,5 бит. Это получалось еще на правильно применнных микросхемах 70-х годов.

малое быстродействие (рост искажений на ВЧ)
высокий шум, широкополосный или фликкер.
низкое напряжение питания
низкоомный вход
Нестабильность при Ку<=2

Даже редкости типа BUF04 при работе на AD811 или THS4131 свои искажения увеличат.
Сочетания параметров, достигнутого в дискретных ОУ 1980 года Jensen JE-990 (входной дифкаскад на согласованной паре транзисторов LM394), до сих пор в монолитном исполнении нет.

А это просто никому не реально нужно.
Смотри LT1028, он практически то же самое..
У меня самого модульных конструкций полно.. Толку-то.

А Long про внутренности AD-1000 рассказать может?
Насчёт плохих характеристик - может он лимитер и сатуратор при измерениях не отключал?

Слава богу, Миша отнюдь не идиот .

А вот звуковой SAR ADC помоложе, искажения меньше. Применены 20 бит модули фирмы Ultra Analog:
http://www.weiss.ch/adc1/images/adc1_manual.PDF

АЦП (не ЦАП, а именно АЦП!) у Ultra Analog были как раз сигма-дельта, именно они первые сделали хорошую сигмадельту как коммерческое изделие.

Тогда 96кГц не были стандартом.
EXTERNAL SAMPLING RATE RANGE: Any frequency from 32KHz to 54KHz via External Sync Input
INTERNAL SAMPLING RATE: 32kHz, 44.056kHz, 44.1kHz, 44.144kHz, 47.952 kHz, 48kHz or 48.048kHz

почему всего 288кГц? Вот на 600ksps микросхемы:
http://www-s.ti.com/sc/ds/ads8382.pdf
http://www-s.ti.com/sc/psheets/slau143/slau143.pdf
Паять их легче, чем близко похожую AD7674 (800ksps) - выводов меньше и их шаг 0,65, а не 0,5 мм.
Правда как затем усреднить, отфильтровать данные и получить что-то приземлённое (типа выхода SPDIF) - загадка.
вот похожая рекомендация с асинхронным пересчётом:
http://www.cirrus.com/en/pubs/appNote/AN270REV1.pdf
Features: Greater Digital Stopband rejection over the CS5381 - The digital filter in the CS8421 dominates the filter response in this application. As a result, the minimum stopband rejection is 125 dB.

А ещё можно сразу 176,4 кГц записывать и в компе программно фильтровать. Ограничивается звуковой платой - не все драйвера и SPDIF приёмники могут до 192 кГц.

А это все лишено какого бы то ни было практического смысла. Реально формат, в котором работают редакторы и прочий софт, в лучшем случае 24/96. Из этого и надо исходить. Остальное - ну сделал ты файл, дальше-то что ? Редактировать толком нечем, обрабатывать нечем, издавать не на чем. Ну и на фига это надо. Конечно, я бы вообще предпочел DSD, но там вся обработка реально делается перегонкой в 24/192 и обратно..

[Костя Мусатов]

Конечно, я бы вообще предпочел DSD, но там вся обработка реально делается перегонкой в 24/192 и обратно..

Интересно, а SONY, хотя бы для себя не сделала DSD софт без перекодировки в PCM? Когда я рассматривал один ихз свежих Соундфорджев, одним из первых посмотрел, а нет ли среди форматов DSD, не нашлось.

[VasilyN]

Реально формат, в котором работают редакторы и прочий софт, в лучшем случае 24/96. Из этого и надо исходить. Остальное - ну сделал ты файл, дальше-то что ? Редактировать толком нечем, обрабатывать нечем, издавать не на чем.

???
Тот же WavLab прекрасно работает 384/24, не говоря уж о 192/16 с которым даже SoundForge справляется.
Да, с 18 бит - проблема, но мы же говорим о "журавле" .
На самом деле, на частотах 192/288/384 те самые 24 бита не то что не нужны, но и {шёпотом} вредны....

[sia_2]

Интересно, а SONY, хотя бы для себя не сделала DSD софт без перекодировки в PCM? Когда я рассматривал один ихз свежих Соундфорджев, одним из первых посмотрел, а нет ли среди форматов DSD, не нашлось.

Они сделали железо. И хотели продавать его студиям. Те сказали "а нам и так хорошо - мы все равно пишем CD". Поэтому оно законсервировано. Повторяется история с HDTV - все оборудование было сделано 15 лет назад, но реального внедрения нет, поскольку это никому в массе не надо.

[sia_2]

???
Тот же WavLab прекрасно работает 384/24, не говоря уж о 192/16 с которым даже SoundForge справляется.
Да, с 18 бит - проблема, но мы же говорим о "журавле" .
На самом деле, на частотах 192/288/384 те самые 24 бита не то что не нужны, но и {шёпотом} вредны....

А дальше-то что с ними делать ? В бочке (то есть на винчестере) солить?

[DigBit]

truly DSD мастеринг софт-хард, если кому интересно: http://www.studioconsultants.com/man...ic/sonic_d.htm

[ADDED=DigBit]1129588538[/ADDED]
The Sonic Studio DSD.1 software environment includes all of the editing features and functionality that made Sonic Studio the industry leader for CD production, including multi-EDL projects, four point source/destination editing and the powerful Edit Fade Mode. Sonic Studio DSD.1 is a truly native DSD system; all tracks remain entirely in the DSD domain from record through editing and mixing to final output.

[Эзотехник]

А вот по поводу "повышения разрядности после децимации" не понял
Зачем? 18 бит недостаточно?

Из них 3 младших бита могут быть ошибочными. Сложением 6 соседних отсчётов увеличим полезный сигнал в 6 раз, а шум АЦП ввиду его случайной природы вырастет только в sqrt(6)=2,44 раз.
Таким образом понижение частоты с 576 до 96 даёт прирост ДД около 7,8дБ. Ну и входной ФНЧ сильно упрощается.

Остальное - ну сделал ты файл, дальше-то что ? Редактировать толком нечем, обрабатывать нечем, издавать не на чем. Ну и на фига это надо.

Можно сделать FFT (исходников которого в сети полно) и вывести спектр сигнала на экран. Читать из файла по 6 или 12 отсчётов, а их сумму записывать в формат WAV - тоже задачка для студентов-программистов 1-го курса.
Если нужно качество, то совместимость "по барабану". Ваш УВ или платы ЦАП Д.Андронникова тоже не в каждый аппарат влезут.
Можно вообще по мотивам SACD создать новый формат 768 кГц, 18 бит без всяких даун/оверсэмплингов и цифровых фильтров, только для связки AD7674 и (AD1862, PCM63/1702/1704). Назвать хоть Super Sound Resolution™
Сжимать его можно обычным RAR*ом, обрабатывать только регуляторами громкости на входе АЦП и выходе ЦАП.
Осталось подождать удешевления носителей, поскольку объём 207 МБ на минуту несжатого стереозвука ещё слишком велик...

Offтопик:
Если некоторые глухие или несознательные лица захотят добавить в запись компрессии, частотной коррекции, ревера-дитера и т.п., то у них не получится, ибо нефиг.
Главное формат никому не открывать, а то коммерчески озабоченные звуковредители понапишут звукоВРЕЖиссёрам ВРЕДакторов

А какие у 1394 лицензионные заморочки?
Просто не в курсе...

Может ещё и не все гайки закручены, но поползновения были:
http://www.1394ta.org/Press/2002Press/august/8.a.htm
http://focus.ti.com/docs/prod/folder...sb43ca43a.html
TSB43CA43A - iceLynx-micro-5C with Streaming Audio and Content Protection
Половина функций - шифровка и расшифровка передаваемых данных.

[155ла3]

http://focus.ti.com/docs/prod/folder...sb43ca43a.html
TSB43CA43A - iceLynx-micro-5C with Streaming Audio and Content Protection
Половина функций - шифровка и расшифровка передаваемых данных.

Но есть и TSB43CB43A - те же 8, но вид сбоку -
"DTLA Encryption Support for MPEG2-DVB, DSS, DV, and Audio (TSB43CA43A and TSB43CA42 Only) ".

На сколько помню, это соня обязывала всех в своем лицензионном на SACD не изготавливать консамерских плееров с цифрой отличной от криптованного i-Link ...
Вообще имхо бред, что они там защищают - ведь по I2S выдернуть ничего не стоит хоть после 150 обменов ключами и самАго жОсткАго криптования

[VasilyN]

Из них 3 младших бита могут быть ошибочными. Сложением 6 соседних отсчётов увеличим полезный сигнал в 6 раз, а шум АЦП ввиду его случайной природы вырастет только в sqrt(6)=2,44 раз.
Таким образом понижение частоты с 576 до 96 даёт прирост ДД около 7,8дБ. Ну и входной ФНЧ сильно упрощается..

Ну, так и взято 18, дабы честных 16 получить на самом деле, 96 Дб динамического диапазона - более чем достаточно, а вот понижать до 96 кГц частоту категорически нельзя...Если уж очень хочется, может пару штук (на канал) в диф. режиме включить? {хотя АЦП в диф. включении - это сильно }

Если нужно качество, то совместимость "по барабану". Ваш УВ или платы ЦАП Д.Андронникова тоже не в каждый аппарат влезут.
Можно вообще по мотивам SACD создать новый формат 768 кГц, 18 бит без всяких даун/оверсэмплингов и цифровых фильтров, только для связки AD7679 и AD1862, PCM63/1702/1704. Назвать хоть Super Sound Resolution ™
Сжимать его можно обычным RAR*ом, обрабатывать только регуляторами громкости на входе АЦП и выходе ЦАП.
Осталось подождать удешевления носителей, поскольку объём 207 МБ на минуту несжатого стереозвука ещё слишком велик.....

Во-во! На самом деле, 288/18 уже "с запасом" (фильтр на 36 кГц), а для коньсюмеров - 192/16, дабы гражданам цифровые "мастера" не давать
Попробовал, кстати, 192/16 - вполне совместимый формат, даже голимый SPDIF прокачивает, а качество, если добиться бездельтасигмового тракта, оставит SA-CD курить на лестнице.... Единственная сложность - поток 12 Мбит/с(стерео), без MLP компрессии, боюсь, не обойтись, хотя попробую замастерить без MLP, посмотрю.

[VasilyN]

Про "журавля в небе" - нужно подобрать "железо", которое с минимальными затратами (или переделками) позволит заливать в компьютер
2канала * 576кГц * 18бит = 20,7 Мбит/с
Интерфейс может быть Ethernet (через готовый switch или самостоятельно сделанную схему на микроконтроллере), USB (переделать веб-камеру?), или firewire.
Сеть на витой паре привлекает гальванической развязкой с двух сторон и низкой ценой. Также нет лицензионных "заморочек" firewire, много исходных текстов программ (например снифферов) и документации по железкам.

Тут посоветовался с знающим человеком, он сказал, что USB 2.0 вполне подойдёт (про буфер не забываем, естественно) как самое дешевое решение, а тонкость именно в остальном тракте - плата PCI и особенно жёсткий диск, для обычных конфигураций которых скорость 16-18 Mбит/с является максимальной.
Ethernet отпадает по другим причинам....

[Эзотехник]

плата PCI и особенно жёсткий диск, для обычных конфигураций которых скорость 16-18 Mбит/с является максимальной.

про PCI вообще речи не шло. Встроенные в "мамку" USB контроллеры бывают подключены к другим скоростным шинам (hypertransport и т.п.), но это совершенно пофиг.
А ещё кто-то из вас мегабиты и мегабайты перепутал. Или тысячелетье на дворе

Ethernet отпадает по другим причинам.

дешёвые микроконтроллеры умеют только 10 мбит?

P.S. А чем MLP сжатие лучше RAR, Monkey*s audio, FLAC или TTA? Может тем, что миллионы дешёвых "железных" проигрывателей его поддерживают? Но по этой логике нужно вообще на mp3 ориентироваться.
А откуда получена частота 288 кГц?

[VasilyN]

А ещё кто-то из вас мегабиты и мегабайты перепутал.

Есть такое дело - это я

А откуда получена частота 288 кГц?

Т-с-с-с! Из секретной формулы, для получения полосы в 36 кГц

[VadimSCH]

sia_2,

"Травы" на спектре, несмотря на то, что платы стоят в современном ПК, НЕТ ВООБЩЕ (ровная шумовая дорожка на БПФ длиной 1048576). Вход истинно дифференциальный, АЦП с аналоговой частью гальванически изолированы от ПК, предусмотрена встроенная калибровка, позволяющая гарантировать воспроизводимость статических характеристик на уровне 0.02% и смещение нуля не более 0.002%. Есть исполнение с пренебрежимо малым джиттером (со специально разработанным модулем кварцевого генератора, имеющего сверхмалый фазовый шум, при его использовании джиттер не поддается измерению, во всяком случае, он ниже 0.5 пс RMS).

sia_2, можно поинтересоваться, где Вы? (может быть, по почте?). У Вас очень серьезный проект.
Сам началь делать для себя АЦП на AD76xx серии. Только вот финансировать разработку приходится из собственного кармана .

На сколько помню, это соня обязывала всех в своем лицензионном на SACD не изготавливать консамерских плееров с цифрой отличной от криптованного i-Link ... Вообще имхо бред, что они там защищают - ведь по I2S выдернуть ничего не стоит хоть после 150 обменов ключами и самАго жОсткАго криптования

155ла3, это не бред, это то, что, судя по всему, ждет массового потребителя в ближайшие годы. . Похоже на то, что скоро I2S просто не будет - дельта-сигма ЦАП (дешевый) встроят в чип декодера-криптовальщика. И в связи с этим Соня потребует законодательно запретить применение мультибитовых ЦАП, так как встроить в декодер мультибитник на тот же кристалл нельзя при всем желании, а существование I2S выхода подрывает авторские права RIAA ассоциации.
Это, конечно шутка. Но если всем этим "Соням" дать волю, то так и будет

[155ла3]

это не бред, это то, что, судя по всему, ждет массового потребителя в ближайшие годы. . Похоже на то, что скоро I2S просто не будет - дельта-сигма ЦАП (дешевый) встроят в чип декодера-криптовальщика.

Тогда потеряется сам смысл делать межкомпонентные соединения - дещевый дак и так можно разместить внутри прибора... (как впрочем и не дешевый )
Все заморочки i-link именно на передачу меду компонентами!

И в связи с этим Соня потребует законодательно запретить применение мультибитовых ЦАП,

Это, конечно шутка. Но если всем этим "Соням" дать волю, то так и будет

Да было уже все это. история повторяется - вспомните бит копирайта в S/PDIF... соне полегчало ?
Фигня, прорвемся!

[VadimSCH]

почему всего 288кГц? Вот на 600ksps микросхемы: http://www-s.ti.com/sc/ds/ads8382.pdf http://www-s.ti.com/sc/psheets/slau143/slau143.pdf Паять их легче, чем близко похожую AD7674 (800ksps) - выводов меньше и их шаг 0,65, а не 0,5 мм.

Немного звукотехник, "паять удобно" - не аргумент для большого проекта .
Немного не понимаю, почему Вы, (и pokos тоже) на TI/BB смотрите?
Имхо, сравнение AD7674 и ADS8382 явно в пользу AD7674.
Посмотрите на странице 10 даташита на ADS8382 гистограмму (шум) и сравните для АЦП от АналогДевайса AD7674 гистограмму (шум, на странице 12 даташита, AD7674, картинки 6 и 9).

[ADDED=VadimSCH]1130261139[/ADDED]

Да было уже все это. история повторяется - вспомните бит копирайта в S/PDIF... соне полегчало ? Фигня, прорвемся!

ОК.

[ADDED=VadimSCH]1130261460[/ADDED]

Offтопик:

Тогда потеряется сам смысл делать межкомпонентные соединения - дещевый дак и так можно разместить внутри прибора... (как впрочем и не дешевый ) Все заморочки i-link именно на передачу меду компонентами!

Нет, смысл межблочной передачи - это проект "умный дом". Передача музыки по FireWire или по беспроводным сетям, но зашифрованное, и с оплатой контента за каждое прослушивани. А выход (выхлоп) - в виде декодера/дешифратора со встроенным ЦАП (низкого качества), чтобы потребитель при всем желании не мог даже оцифровать исходный материал без потери качества - вот их жадные планы (в каждой шутке есть доля шутки).

[ADDED=VadimSCH]1130264933[/ADDED]

Второй - экстремальный. Купить полностью параллельный АЦП (на компараторах) с 100МГц тактовой на 10 разрядов. Сделать честную дельта-сигму с частотой среза сигма звена за пределами звуковых частот. Это несложно даже при первом порядке дельты, поскольку надо "добрать" 6-10 разрядов, а это значит Ft=44,1*1024=45,1584МГц. На входе - ФНЧ третьего порядка, вместо УВХ - ФНЧ с переключаемой КМОП-ключом с нулевым вносимым зарядом частотой среза в соотношении 1/(256...1024). Личная гигиена разводки плат, экранирования и подключения источников позволит добиться неплохих параметров. При этом, выходной код будет совершенно без артефактов, свойственных именно дельта-сигме в её ширпотребных применениях, от параллельного АЦП не отличишь.

pokos, имхо, Дмитрий Андронников единственный реально работающий вариант выше обсуждал (https://forum.vegalab.ru/showthread....2538#post82538).

Дело в том, что все "цифровики" забывают, что нужно еще чтобы не было грязи в аналоговом сигнале. В том варианте, который предлагаете Вы, имхо, из-за цифровых ВЧ помех вытянуть конфетку звукового сигнала - увы, нереально, так что использовать 10-бит 100МГц АЦП, увы, для звука не получится.
Опять таки, не будем забывать, что АЦП не идеальный, не из учебника. Например, имеет место тепловой дрейф параметров у этого 10 бит АЦП. Причем для такого АЦП он будет очень большой. Как нелинейность будете компенсировать? Тем более если она нестабильна во времени?
Дельта-сигма 1 бит модулятор свободен от нелинейности. Для "мультибитовых дельта сигм" ЦАП/АЦП основная проблема, которую решали буржуи - это калибровка "мультибит" дельта-сигма модулятора, чтобы обеспечить линейность преобразователя.

[155ла3]

Нет, смысл межблочной передачи - это проект "умный дом". Передача музыки по FireWire или по беспроводным сетям, но зашифрованное, и с оплатой контента за каждое прослушивани.

Вы путаете вещательное шифрование и межблочное. Для вещательного есть свои стандарты и свои люди, которые с этим борятся
назначение i-Link именно межблочное соединение.

[VadimSCH]

Offтопик:
Не путаю. Я имел в виду локлальные беспроводные сети, вроде вроде IEEE 802.15.4. или IEEE 802.11(остальное в привате)