Full DigitAll

[A.B.ANTONOV]

В преддверии Нового года хочу показать результаты измерений и возможности разработанного алгоритма цифровой модуляции, на
примере тестового варианта унч. Отличительная особенность разработанного алгоритма от известных мне в его простоте и
минимальных вычислительных затратах, а также возможность регулировать коэффициент передачи не ухудшая при этом качество
выходного сигнала.
Структурную схему, фото унч и спектры прикрепил ниже.


Тестовый унч реализован с использованием модуля DE0-Nano фирмы Terasic c ПЛИС Altera FPGA Cyclone IV. Ресурсы плис распределены
следующим образом - алгоритм модуляции 190 LEs, S/PDIF декодер 800 LEs, регулятор громкости 2000 LEs, FIR фильтр 4000 LEs.
Схема включения силовых элементов выходного каскада выполнена по рекомендациям производителя. Для согласования сигналов
плис и силового каскада усиления применён корректор на двух дифференциальных ОУ, который также компенсирует нелинейность
выходного каскада и стабильность напряжения источника питания. Частота переключения силовых ключей 450 кгц. Регулировка громкости
осуществляется программно, подключенным к ПЛИС валкодером. Питание унч от импульсного блока питания Omron 24Vdc.

Измерения проводились звуковой картой ESI Juli@. На графиках спектров - верхний канал звуковая карта, нижний унч.

Дополнительно сделал измерения работы цифрового регулятора громкости для режимов 96 кгц 16 бит, 96 кгц 24 бит.
Spectr_vol_16bit.pdf
Spectr_vol_24bit.pdf

[next sound]

всё красиво и не плохо
основная проблема - СОВЕРШЕННО не понятно что, как и чем достигается
поскольку не приведены ни алгоритым, не пояснена суть работы плис и прочая ...
а так да - хороший подарок к новому году

[Alex]

основная проблема - СОВЕРШЕННО не понятно что, как и чем достигается
поскольку не приведены ни алгоритым, не пояснена суть работы плис и прочая ...

А не допускаешь мысли, что это может быть авторским ноу хау"?


A.B.ANTONOV, отличная разработка. Разве что я бы тослинк приемник и энкодар ставил бы на разных сторонах.
И еще - интересно было бы графики THD/IMD при снижении цифровым регулятором до -6, -20 и -40дб. (по напряжению).

[Wired]

A.B.ANTONOV,

[Electrovoicer]

Очень любопытно!
Если можно, вопросы
1. Как достигнута подобная линейность без общей ОС, охватывающей выходной демодулирующий фильтр? Или используется параметрическая линеаризация какая-то? Не придется ли в каждом конкретном случае настраивать, что может быть интересным только в случае личного пользования.
2. Как справедливо заметил Алекс, пока не все ясно с ДД. А точнее, на сколько он уменьшается при регулировке громкости?
3. Какое значение PSRR получилось?
4. Хотелось бы пожелать улучшить дизайн силовой части. Уверен, это возможно (судя по некоторым моментам графиков). Готов предложить посильную помощь.

Одним словом, очень интересный и нужный проект!

[Nota Bene]

Что будет на выходе усилителя, если этот агрегат где-нибудь/как-нибудь "зависнет"?

[A.B.ANTONOV]

Alex, сделал интересующие тебя измерения.
Spectr_vol.pdf

- - - Добавлено - - -

Electrovoicer,

Общей ОС нет. Плис генерирует эталонный сигнал, который по гармоникам на порядок ниже гармоник выходного каскада и фильтра.
По поводу повторяемости и настройки проблем нет.
ДД плис не изменяет, этим занимается irs20957. Сейчас минимум по pdf.
PSRR не измерял и честно говоря меня он не особо беспокоит.

Какие моменты на графиках говорят о плохом дизайне силовой части?

- - - Добавлено - - -

Nota Bene,

Зависание плис это интересно, но не встречал пока в практике.

[Nota Bene]

Зависание плис это интересно

Раз эта хрень чем-то тактируется, то и зависнуть может Это я к тому, что по выходу хорошо бы защиту от постоянки прикрутить...

[Electrovoicer]

Общей ОС нет. Плис генерирует эталонный сигнал, который по гармоникам на порядок ниже гармоник выходного каскада и фильтра.

Вот с этого места поподробнее. Я не зря спросил про общую ОС после фильтра. И я утверждаю, что на нагрузке 4 Ом, при мощности 40 (или 10, не важно) Ватт, заявленную линейность (THD~<10^-5) не получить в принципе, НЕ используя общую ОС, непосредственно с нагрузки. Виной тому ненулевой дедтайм, нелинейность магнитопровода и прочее прочее. А еще и нагрузка обычно комплексная Аминь.
Ну и временами THD+N меньше THD... Это уже похоже уперлись в возможности измерительного тракта.

По поводу улучшений - вижу характерную грязьку на спектрах, к тому же, плавающую от измерения к измерению, которая рождается при неоптимальной, или неудачной топологии силовой части. Грязька небольшая, но, на мой взгляд, можно и от нее избавиться (если интересно, пообщаться, пишите в ЛП). И я почти уверен, при небольших напряжениях питания (до 50В) оптимальный выбор - TAS5162 (или 5352). Не громоздко, малый делэй, нулевой дедтайм. Опыты показали, что сделать то же самое на рассыпухе довольно затруднительно.

Вообще меня терзают смутные сомнения, Вы то ли показываете проинтегрированный выход самого модулятора, а не выход усилителя мощности, то ли все-таки есть общая ОС. Ну не дано третьего! Или развейте как-то недоверие... Ноу-хау, если оно реально есть, можно и стороной обойти, но при этом рассказать чуть больше...

[Alex]

Alex, сделал интересующие тебя измерения.
Spectr_vol.pdf

Спасибою. Неплохо!

[A.B.ANTONOV]

Electrovoicer,
Хорошо, по подробнее.
Алгоритм модуляции в мат. модели имеет уровень THD=~0.003%, при частоте обновления 10 мгц. Сейчас в плис алгоритм
обновляется с частотой 50 мгц. Я знаю теоретический THD модулятора и он стремится к нулю. Поэтому плис вне ОС.
Дальше про ОС. Этот вопрос решен использованием корректора на двух диф оу. Если порыть землю, то можно найти какой
теоретический THD можно получить в данной топологии оконечника. Я только реализовал в железе известные уже решения.
Мне казалось, что это ни для кого не секрет и особо на оконечнике не сосредотачивался. Я больше программер.
Дальше выходной фильтр. Использование комплексного дросселя благотворно повлияло на проблему не нулевого дедтайма
в мостовом включении, а использование моста решило некоторые проблемы с БП.
Есть еще один момент. Моделирование паузы ключей применительно к данному типу модуляции показало, что дедтайм мало
влияет на результат интегрирования в плане увеличения гармоник.
Ну и по поводу измерительного тракта. Да, уперся. Сейчас spdif 96 kHz 24 bit, а на 48 kHz 16 bit все гораздо
драматичнее.
На TAS заглядывался, но уже был опыт использования IRS и переход на новый чип не рассматривался.

Надеюсь, я развеял Ваши сомнения.

- - - Добавлено - - -

Nota Bene,

ПЛИС это не проц и зависнуть она может только в случае выхода из строя. Да, есть внешний клок, надеюсь по его надежности нет сомнений?
Защита по выходу обеспечивается irs20957. Посмотри pdf.

[IVX]

A.B.ANTONOV, нагружали действительно на резистор?

[A.B.ANTONOV]

IVX,

ПЭВР-25 выставил на 4 ома.

[IVX]

A.B.ANTONOV, если это действитель оупенлуп усил, выходит вся фишка вашего дизайна в чумовой линейности аутпут стэйджа, которая вроде как выше интегральных техасских TAS решений в 70 раз и люто стабилизированном питателе? Ой, не верю..

[Arena]

которая вроде как выше интегральных техасских TAS решений в 70 раз и люто стабилизированном питателе?

А мне кажется все дело в алгоритме и мостовом выходе - с плис выходит сигнал с предискажениями (это и есть ноу хау) для выбранной топологии, которые при дифф выходе мостовом включении выхода и выходного фильтра такой конструкции самоподавляются. Другого варианта без ООС я не вижу. А вообще нужно макет измерить нормальными приборами.

[crowHunter]

с плис выходит сигнал с предискажениями (это и есть ноу хау)

Я не специалист, но всеже, для того чтобы с высокой точностью прогнозировать "предискажения" и вводить в сигнал необходима обратная связь, смоделировать точно искажения выходного каскада так просто не получится, может вся хитрость в интеграторах на входах 20957?

[IVX]

моё мнение: такой фидфорвард прокатит только на синусе и на одной и той же нагрузке, никакой модуляцией влияние дт не снизить, а TASs и так полномостовые и THD у техасских модуляторов топикстартеру даже не замерить, насколько они низкие. Если у него такой ацки линейный пауэр стэйдж(опять не верю), то можно его тупо прикрутить к TI модулятору(100руб) и получить столько же, если не лучше. ОС до фильтра вообще не проблема добавить, даже после берут, но считать придётся больше(DSP).

[Arena]

для того чтобы с высокой точностью прогнозировать "предискажения" и вводить в сигнал необходима обратная связь, смоделировать точно искажения выходного каскада так просто не получится,

для синуса можно смоделировать.

[crowHunter]

для синуса можно смоделировать.

Но мы же не синус слушаем )))

[Arena]

Но мы же не синус слушаем )))

Offтопик:
зато измеряем кни на синусе. Это второе ноу хау