ЦАП своими руками (пятая ветка)

[Kompros]

Очередной виток в Спирали

Предистория:
Первая ветка и ее окончание
Вторая ветка и ее окончание
Третья ветка и ее окончание
Четвертая ветка и ее окончание

[Alecs]

Я бы запроектировал сразу 4-тый порядок. При желании его можно будет уменьшить.

После I-U,на LT1227 и RC,хочу поставить LT1363 в неинвертирующем подключении,по причине меньшей нагрузки на выход LT1227,ну и эксперементально показалось,что I-U на LT1227 работает лучше с более низким выходным напряжением.По этому хочу также на LT1363 усилить по напряжению,в 2-3 раза.Дальше думаю поставить LT1468 или OP42 с буфером на транзисторах,или как буфер AD811.Ну это что есть в наличие.Покритикуйте или предложите что либо.

Перед входом чревато, ибо цап видит высокое сопротивление на ВЧ и плодит помехи... Если предварительно не нагружен на кондер, с сопротивлением на частоте среза ниже чем у катушки/входа I/U.

Пробовал немного на выходе LT1227 шум увеличиваеться,возможно заводиться,может и можно было подобрать комбинацию.

[dortonyan]

хочу поставить LT1363 в неинвертирующем подключении,по причине меньшей нагрузки на выход LT1227

ФНЧ MFB нагружает источник не более Салена-Кея, все зависит от выбранных номиналов.
Первый каскад как раз выгоднее сделать MFB 2-го порядка, т.к. его первое звено как раз и есть R-С цепь, которая облегчает работу ОУ, а заним можно уже и Салена-Кея 2-го порядка пристроить.

По этому хочу также на LT1363 усилить по напряжению,в 2-3 раза.

MFB фильтром так же сфободно корректируется усиление.

Покритикуйте или предложите что либо.

Я для себя аналогичный вариант тоже рассматривал. Тут видится два вариента:
- Два MFB фильтра последовательно.
- MFB + Сален-Кей.
Для первого каскада MFB я бы выбрал FET ОУ, например OP42 или LT1122 (их же для унификации можно и в I/U). Для Салена-Кея думаю неплохо будет LME49710 или т.п. LMEххххх.

[Alecs]

ФНЧ MFB нагружает источник не более Салена-Кея, все зависит от выбранных номиналов.

На номиналах в фильтре больше 3-4 ком, на слух не очень понравилось,правда там стоит неинертирующее подключение,Сален-Кей.Все равно есть сомнения относительно больших номиналов R,и в даташитах на некоторые ОУ это указываеться,хотя может больше для неинвертирующего режима.

Я для себя аналогичный вариант тоже рассматривал. Тут видится два вариента:
- Два MFB фильтра последовательно.
- MFB + Сален-Кей.

Неинвертируещее подключение ОУ критично к большой амплитуде входного напряжения,мне показалось на вход LT1363 больше 1,5-2в лучше не подавать,меняеться микродинамика на больших уровнях.Так что в этом Сален-Кей лучше спереди,где меньше амплитуда напряжения,но у него хуже фильтрация вч,а спереди это критично.Так что либо два MFB фильтра последовательно,но вопрос о нагрузке на ОУ I-U,а резисторы 10-15ком в фильтре ставить не хочеться,либо: фильтр первого порядка-неинвертирующее подключение ОУ,с низким входным и усиленым выходным напряжением,и запасом тока для нагрузки на последующий фильтр-выходной буфер MFB.

Для первого каскада MFB я бы выбрал FET ОУ, например OP42 или LT1122

А чем лучше FET ОУ?Полевой вход меньше перегружает ВЧ помеха?Я исходил из мысли,где больше ВЧ составляюших,туда и более высокочастотный ОУ,ну и LT1363 лучше работает неинверсном режиме.
OP42 в общем мне в фильтре понравилась,только умощнять ее нужно.LME49710 интерестно было бы попробовать,правда надо ее гдето взять.Возможно дествительно стоит попробовать в первый каскад после I-U поставить на OP42.
Спасибо за ответы.

[dortonyan]

На номиналах в фильтре больше 3-4 ком, на слух не очень понравилось

А больше и не надо, это небольшая нагрузка для ОУ. К тому же в MFB нет синфазного напряжения, поэтому величина сопротивления по большому счету влияет только на шум.

Неинвертируещее подключение ОУ критично к большой амплитуде входного напряжения,мне показалось на вход LT1363 больше 1,5-2в лучше не подавать,меняеться микродинамика на больших уровнях.

Все логично у 1363-го небольшая величина CMRR и большой входной ток, поэтому для Сален-Кея я и предлагал LMExxxxx.

но вопрос о нагрузке на ОУ I-U,а резисторы 10-15ком в фильтре ставить не хочеться

10-15 и не обязательно. В общем при нагрузке до 1к переживать не стоит. Для пущей надежности можно применить в I/U AD811, он и 0,5к потянет.

либо: фильтр первого порядка-неинвертирующее подключение ОУ,с низким входным и усиленым выходным напряжением

Тоже неплохой вариант: можно применять ОУ с мин. усилением больше 1, меньше синфазка. Но зато 4-го порядка не получится.

и запасом тока для нагрузки на последующий фильтр-выходной буфер MFB.

Не надо там никакого особого запаса тока. Входное MFB можно и 10к сделать.

А чем лучше FET ОУ?Полевой вход меньше перегружает ВЧ помеха?

Это одно. Другое, FET ОУ хорошо для инвертированного включения, т.к. у них больше входное сопротивление и меньше токовый шум.

Я исходил из мысли,где больше ВЧ составляюших,туда и более высокочастотный ОУ

Это тоже правильно. Поэтому предложенные FET ОУ - одни из самых шустрых. Есть еще пошустрее, но они и подороже: AD845 и ADA4627-1, THS4601.
Еще, неплохой и недорогой вариант для инвертированного включения - AD8065 (+/-12V), правда его следует оберегать от емкостной нагрузки.

[Сухоруков Сергей]

А чем лучше FET ОУ?Полевой вход меньше перегружает ВЧ помеха?

Меньше. Перегрузочная способность полевого транзистора примерно в Uотс/Ft раз больше, чем у биполярного транзистора. Здесь Uотс - напряжение отсечки полевого транзистора (обычно несколько вольт), а Ft - температурный потенциал (25 мВ для комнатной температуры для кремния). То есть, разница на два порядка. Делайте выводы.

Кроме того, полевой транзистор позволяет повысить максимальную скорость нарастания, поскольку у него ток стока можно выбрать достаточно большим, не снижая входное сопротивление и не увеличивая входной ток.

[Alecs]

Сообщение от Alecs


На номиналах в фильтре больше 3-4 ком, на слух не очень понравилось



А больше и не надо, это небольшая нагрузка для ОУ. К тому же в MFB нет синфазного напряжения, поэтому величина сопротивления по большому счету влияет только на шум.

На самом деле,мне кажеться,ситуация на практике несколько тоньше,чем в теории.К примеру,вч составляющая и резкие фронты-спады,на входе OP42 ,в инвертирующем режиме хороше видны,она их не отрабатывает по выходу,так что здесь сопротивление резисторов в фильтре будет иметь значение.Возможно более высокоомные резисторы работают с ВЧ сигналом хуже,также в условиях некоторых помех на плате ЦАП,стоит придерживаться значений не больше определенных,чтобы не наловить этих помех.Наверное стоит расмотреть взаимодействие определеных отношений значений C и R,в фильтре.
Если посмотреть на схему фильтра MFB,то если ВЧ составляющая пробьеться через первую RC цепочку,то через вторй кондесатор она может попасть на выход ОУ,если он не имеет низкий импенданс на этих частотах.,помеха уйдет дальше.Наверное композит из OP42 и высокочастотного буфера,с низким выходным сопротивлением в широкой полосе частот,хороше с MFB получиться.OP42 имеет высокую перегрузочную способность на ВЧ по входу,но ВЧ по выходу она не повторяет,это дополнительный фильтр,а хороший буфер погасит то что пробилось со входа.Правда есть у меня небольшие сомнения,не потеряються ли на OP42,быстрые мелкие детали.
Смотрел схему и картинки D60,по схеме композит LT1468-AD811,по картинкам LT1468-BUF634P и похоже OP42-LME49713,о последней комбинации автор отзываеться,как о самой понравившейся.Народу также нравиться связка OP42-BUF03,только где они его берут.
В общем с оконечным фильтром есть некоторое определение,спасибо трудам Lynx.Но после I-U всеже пока склоняюсь к простому RC фильтру,(в составе расчета общего третьего порядка),и усилительный-согласующий ОУ в прямом включении.

---------- Добавлено в 13:36 ---------- Предыдущее сообщение в 13:29 ----------

Меньше. Перегрузочная способность полевого транзистора примерно в Uотс/Ft раз больше, чем у биполярного транзистора. Здесь Uотс - напряжение отсечки полевого транзистора (обычно несколько вольт), а Ft - температурный потенциал (25 мВ для комнатной температуры для кремния). То есть разница на два порядка. Делайте выводы.

Понятно,Спасибо.А как у полевго входа ОУ зависимость входной емкости от приложеного напряжения,относительно биополярного.Интересено также поведение полевого транзистора в неинверсном режиме работы,амплитудой около вольта.

[dortonyan]

вч составляющая и резкие фронты-спады,на входе OP42 ,в инвертирующем режиме хороше видны,она их не отрабатывает по выходу

Это из-за относительно невысокого быстродействия ОУ. Но как писал Сухоруков Сергей перегрузочная способность FET входа больше, потому это не страшно.

так что здесь сопротивление резисторов в фильтре будет иметь значение.

Не будет. Фильтр это R-C цепь, и срез фильтра определяется соотношением R и C.

Возможно более высокоомные резисторы работают с ВЧ сигналом хуже

Не важно, нам ведь нужна линейность в звуковой полосе, а не на мегагерце.

также в условиях некоторых помех на плате ЦАП,стоит придерживаться значений не больше определенных,чтобы не наловить этих помех.

Согласен. Но во первых: помех у параллельных цапов очень немного, во вторых: номиналы в 2..5к вполне допустимы.

Наверное стоит расмотреть взаимодействие определеных отношений значений C и R,в фильтре.

О чем и речь. Фильтр это их соотношение, а не абсолютная величина. Поэтому сопротивления можно выбрать исходя из минимально допустимого номинала, а под них уже подобрать емкости.

Если посмотреть на схему фильтра MFB,то если ВЧ составляющая пробьеться через первую RC цепочку,то через вторй кондесатор она может попасть на выход ОУ,если он не имеет низкий импенданс на этих частотах.,помеха уйдет дальше.Наверное композит из OP42 и высокочастотного буфера,с низким выходным сопротивлением в широкой полосе частот,хороше с MFB получиться.OP42 имеет высокую перегрузочную способность на ВЧ по входу,но ВЧ по выходу она не повторяет,это дополнительный фильтр,а хороший буфер погасит то что пробилось со входа.

В принципе после первой R-C цепи MFB уровень ВЧ помехи уже будет значительно ослаблен, так что то что придет на выход ОУ будет небольшой величины. Для надежности можно применить более широкополосный ОУ: ADA4627-1.
А так рассуждения вполне логичны, возможно неинвертированный ФНЧ 1-го порядка + MFB действительно будет лучше. Но в целом на выходе параллельных цапов нет таких помех из-за которых стоит переживать и городить хитрые фильтры. Все это стоит мудрить только для улучшения фазо-частотных хар-к, т.е. например для реализации аппроксимации Бесселя.

не потеряються ли на OP42,быстрые мелкие детали.

Не потеряются, разве что утонут ВЧ помехи.

А как у полевго входа ОУ зависимость входной емкости от приложеного напряжения,относительно биополярного.

Обычно хуже, но но это зависит от конкретного типа ОУ. Для нивелирования этого эффекта следует минимизировать выходное сопротивление источника.

[Ромыч]

Как вариант можно в MFB на вход добавить RC-фильтр. Будет RCRC и далее. В этом случае больше вч-мусора будет замыкаться на землю, а не пролазить на выход. Хотя это актуально больше для дельтасигм, для параллельников при частоте среза фильтра в 35-40 кгц уже пофигу.
Хочу заметить. это все рассуждения в идеале. На практике от разводки цапа многое зависит, и при кривой разводке (которая местами имеет место быть даже в раскрученных цапах) может быть только хуже.

[Alecs]

Но во первых: помех у параллельных цапов очень немного, во вторых: номиналы в 2..5к вполне допустимы.

Ну я тоже пришел к максимальным значениям в фильтре на LT1363 около 3ком по входу,другой вопрос для нагрузки на OP42,по выходу,это наверное близко к пределу,хотя в инверсном режиме,по входу OP42 наверное больше можно ставить,в схеме D60 4,7ком стоит,но с выхода буфера.
Т.е. оталкиваемся в минимальных значениях сопротивлений резисторов в фильтре от 1) режима работы входа ОУ,ивертирующий или нет,2)тип входа,биополярный или полевой,3)возможности нагрузки выхода ОУ,4)для I-U,наверное еще стоит учитывать емкость внутри микросхемы ЦАП,приложеную к инверснуму входу.

Но в целом на выходе параллельных цапов нет таких помех из-за которых стоит переживать и городить хитрые фильтры.

Есть очень неприятное проникновение ворд и бит клоков с внутрених регистров

Все это стоит мудрить только для улучшения фазо-частотных хар-к, т.е. например для реализации аппроксимации Бесселя.

О чем и речь,батерворд мне показался неестественно звонким и с малой микродинамикой,а на бесселе второго порядка немного не хватает.

[dortonyan]

хотя в инверсном режиме,по входу OP42 наверное больше можно ставить

От включения это не зависит. Тут главное чтобы ВК ОУ имел как можно больший ток покоя. Косвенно о нем можно судить по току покоя ОУ.
Поэтому пункт 1) - не катит. По остальным пунктам согласен.
Проблему 4-го пункта можно решить включением последовательно с емкостью в ОС резистор. Но это еще зависит от типа примененного ОУ. В ДШ можно посмотреть картинки ПХ при работе на емкостную нагрузку.

Есть очень неприятное проникновение ворд и бит клоков с внутрених регистров

По сравнению с модуляциями на выходе дельта-сигма цапов этим несчастным проникновением можно принебречь.

[Alecs]

Как вариант можно в MFB на вход добавить RC-фильтр. Будет RCRC и далее. В этом случае больше вч-мусора будет замыкаться на землю, а не пролазить на выход.

А есть разница в одном RC или 2хRC подряд,если в обоих случаях срез одинаковый.Я набирал С сумарно,из трех приблизительно одинаковых емкостей,так показалось лучше.

Хочу заметить. это все рассуждения в идеале. На практике от разводки цапа многое зависит, и при кривой разводке (которая местами имеет место быть даже в раскрученных цапах) может быть только хуже.

Согласен,зависит сильно и от схемотехники,и от конструкции.

Хотя это актуально больше для дельтасигм, для параллельников при частоте среза фильтра в 35-40 кгц уже пофигу.

Надо погасить помехи около 350кгц и выше.Какое подавление считаем приемлемым?Если 60дб,то приблизительно 3 порядок на 35кгц,или я неправильно считаю?

[dortonyan]

А есть разница в одном RC или 2хRC подряд

Конечно есть. 2хRC - это уже второй порядок.

Надо погасить помехи около 350кгц и выше.Какое подавление считаем приемлемым?Если 60дб,то приблизительно 3 порядок на 35кгц,или я неправильно считаю?

В микрокапе все это элементарно моделится.

[Ромыч]

Проблему 4-го пункта можно решить включением последовательно с емкостью в ОС резистор.

Если не ставить в ООС конские емкости, то этого и не нужно. Да и емкостная нагрузка там немного условная - ведь выход работает на "виртуальную" землю. Реально в этой точке всегда будет некоторая "болтанка" отличного от 0 напряжения.

[dortonyan]

Да и емкостная нагрузка там немного условная - ведь выход работает на "виртуальную" землю.

Я не про емкость в ОС, а про емкость выхода ЦАП. Через эти две емкости выход ОУ работает именно на землю.

[Alecs]

От включения это не зависит. Тут главное чтобы ВК ОУ имел как можно больший ток покоя. Косвенно о нем можно судить по току покоя ОУ.
Поэтому пункт 1) - не катит.

В инверсном режиме на входе ОУ гораздо меньше амплитуда сигнала,не надо прокачивать входную емкость,сопротивление резистора может быть больше,как я понял большее приемущество получаеться у ОУ с полевым входом.

Проблему 4-го пункта можно решить включением последовательно с емкостью в ОС резистор. Но это еще зависит от типа примененного ОУ.

Да только в этом случае мы уже нагрузим выход через небольшее сопротивление кондесатора,я пробовал такое на LT1363 и PCM63,плохо получилось,без емкости небольшой возбуд,с емкостью в ОС возбуда не видно но звук плохой.Нормально получилось если уменьшить резистор в ОС до 500ом и ниже и соответственно уменьшить амплитуду на выходе.Думаю через меньший резистор емкость по инверсному входу прокачиваеться достаточно для устойчивой работы ОУ, и быстродействия на малой амплитуде выходного напряжения хватает,но напряжение на выходе до 1вольта.LT1227 в этом отношении быстрее и устойчивее получился.
Может тут композит тоже поможет,типа относительно медленой OP42, и буфера на AD811,с емкостью паралельно резистору общей ОС,выход AD811через емкость в ОС хороше прокачает емкость по инверсному входу OP42,а что по быстродействию не сможет,то более медленной OP42 для устойчивости уже и не надо.Просто OP42 втыкал вместо LT1227,получилось хуже,наверное выход не тянет.

[dortonyan]

В инверсном режиме на входе ОУ гораздо меньше амплитуда сигнала

Точнее ее там нет вообще.

не надо прокачивать входную емкость

Надо, просто напряжение на входной емкости будет неизменно, а значит и сама емкость будет неизменна.

сопротивление резистора может быть больше,как я понял большее приемущество получаеться у ОУ с полевым входом.

Именно.

Нормально получилось если уменьшить резистор в ОС до 500ом и ниже

А зачем так много. Достаточно десятка - сотни Ом. А по хорошему нужно подбирать по форме ПХ под конкретный ОУ.

Может тут композит тоже поможет

Тут поможет не композит, а ОУ с хорошим запасом устойчивости. Я уже писал, что работу ОУ на емкость в разных включениях можно посмотреть в ДШ.

Просто OP42 втыкал вместо LT1227,получилось хуже,наверное выход не тянет.

Наверное дело в том, что для OP42 нужно довешивать корректирующую емкость в ОС. А у LT1227 ее нет (не должно быть), т.к. он ТОС ОУ.

[Alecs]

А зачем так много. Достаточно десятка - сотни Ом. А по хорошему нужно подбирать по форме ПХ под конкретный ОУ.

Стандартный резистор для ОС I-U,в составе PCM63, стоит на на 1,5ком.Ставился отдельный резистор в ОС,с LT1363 нужно было 500 ом и меньше,AD811 хороше работала с 670 ом,с LT1227 стоит 722 ома,думаю можно и до килоома.
Имееться в виду резистор межу ЦАП и инверсным входом?Ставил 5-10 ом,явных улучшений с помехами не было,а на слух немного показалось хуже,поставил бусину.

Наверное дело в том, что для OP42 нужно довешивать корректирующую емкость в ОС. А у LT1227 ее нет (не должно быть), т.к. он ТОС ОУ.

На OP42 довешивал,по 33пф,2-3шт.Надо еще раз все попробовать,возможно не все коректно тогда получилось.Но 2ма, и еще работать на следущий каскад,для ее выхода многовато.

[dortonyan]

Стандартный резистор для ОС I-U,в составе PCM63, стоит на на 1,5ком.

Ээм, недоразумение вышло. Я думал мы говорим про резистор, включенный последовательно с емкостью в ОС.

На OP42 довешивал,по 33пф,2-3шт.

А, ну тогда все норм.

Но 2ма, и еще работать на следущий каскад,для ее выхода многовато.

Да, вполне возможно так и есть.

[Ромыч]

Через эти две емкости выход ОУ работает именно на землю.

Ну если так ставить вопрос, то можно сделать вывод, что емкость в ООС можно увеличивать сколь угодно много (а это не так), так как эти емкости стоят последовательно, а выходная емкость ЦАП не более 100-150пф, тоесть суммарная емкость никогда не превысит этого значения. На 100-150 пф кстати должны без проблем работать почти все операционники, даже ОР42.

[dortonyan]

Ну если так ставить вопрос, то можно сделать вывод, что емкость в ООС можно увеличивать сколь угодно много

Хм, я считал что так и есть, просто слишком большая емкость в ОС сильно урежет полосу. Или я ошибаюсь?

На 100-150 пф кстати должны без проблем работать почти все операционники, даже ОР42.

Согласен, но есть и экземпляры типа AD8065, которым пара десятков пик уже много.