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

[Фэн-клуб "Звездочка"]

Так это с точки зрения стабильности, а я спрашиваю с точки зрения звука (т.е. не ухудшится ли звук ЦАП, если после такого стабилизатора не ставить электролит, а поставить рядом со стабилизатором скажем 10мкФ X7R, а около ЦАП, т.е. на ножке питания цифры, 10-33нФ NPO)?

Окола вывода питания цапа маленький (геометрически) керамический конденсатор необходим, причём очень желательно, чтобы второй вывод конденсатора соединялся с "земляным" контактом ЦАПа по максимально короткому пути (даже если общий провод выполнен полигоном на отдельном слое, а не дорожками). ТКЕ конденсаторов в "цифре" не сильно важен.
А вот низкоимпедансная емкость в непосредственной близости от вывода стабилизатора может привести к его неустойчивой работе (актуально для распространённых серий 7800/7900 и некоторых других).

Ещё вопрос, а будет ли лучше такой вариант (опять же с точки зрения звука) питания цифровой части сигмаЦАП - после стабилизатора дроссель (сопротивлением DC не менее 0.1 Ом для его стабильности), а далее электролит с малым ESR (скажем 820мкФ) и керамика 10-33нФ NPO непосредственно на ножке питания цифры, или и в этом случае вместо электролита лучше поставить керамику 10мкФ X7R (не знаю хватит ли её, чтобы сгладить пульсации от сопротивления DC дросселя)?

Что значат фразы "пульсации от сопротивления DC дросселя", "стабильность дросселя", и как на последнюю влияет активное сопротивление дросселя?

Цифровое питание (особенно CMOS) это очень пульсирующий

Рад, что вам это известно

если на шине питания есть импенданс, то и напряжение станет пульсирующим. На кГц-ах индуктивное сопротивление дросселей ещё маленькое, поэтому импенданс шины питания определяет выходное сопротивление стабилизатора и активное (DC) сопротивление дросселя (при этом последнее меньше 0.1 Ом я выбрать не могу из-за требований к устойчивости TC1262-3.3).

Это всё замечательно, но так и не раскрывает смысла фразы "пульсации от сопротивления DC дросселя", т.к. на DC (и на НЧ) импеданс ферритовых бусин близок к нулю, и сколь-нибудь заметных колебаний падения напряжения на дросселе вызвать не может (да и нет обычно низкочастотных компонент в спектре тока, потребляемого скоростными ИМС), а на ВЧ активное сопротивление дросселя - это совершенно мизерная часть от его полного сопротивления.

Что же до устойчивой работы стабилизатора, то ставить после него в таких случаях надо резистор, а не дроссель.

но мой опыт с цифровыми микросхемами говорит, что они значительно превышают средний ток, поэтому я ставлю стабилизатор TC1262-3.3 с макс. током 500мА

Это полнейшая глупость и незнание элементарных правил и законов - от стабилизатора потребляется средний ток каждой ИМС, брать его с более чем десятикратным запасом не нужно. Все эти многозвенные фильтры и нужны для того, чтобы никакие пики потребления не доходили до стабилизатора, а сглаживались на них.

Offтопик:
Другой вопрос, если эти стабы поставлены не из условия запаса по току, а по какой-то другой причине, например стабы на меньший ток дороже, или в разных узлах с разным потреблением решено использовать одинаковые стабы, и тогда выбор идёт по максимальной величине потребления, или, банально, "какие были под рукой - такие и поставили".

чтобы сгладить возможные пульсации и нужен конденсатор с довольно большой ёмкостью, поэтому и странно не использовать электролит (на шине питания, т.е. после дросселя).

Не нужен, достаточно посмотреть по даташитам импеданс керамики на 10-100 нан на мегагерцовых частотах (единицы-доли ом) и литов (они за редким исключением вообще не работают на ВЧ, а те, что работают, типа Осконов, всё равно хуже керамики, и к тому же дороже). Дальше - рисуется схема узла, вспоминаются законы Ома и Кирхгофа, и делается вывод, что ёмкость большой величины тут просто не нужна.

---

А зачем спросили, просто поболтать?

Опять началось Виктор, следите уж за собственной речью, а то так и будете зубоскалить каждый раз, когда кто-нибудь поинтересуется, что вы имели ввиду, сказав непонятную или безграмотную фразу.

Во-первых, тогда пульсации образуются от резистора

Не образуются Потому что, как сказано выше, до стабилизатора никаких пульсаций, тем более - полуамперных, вообще доходить не должно.

во-вторых зачем две детали (резистор и дроссель или бусинка), если можно один дроссель с нужным сопротивлением DC.

Дроссели с таким активным сопротивлением (к слову, что за дурацкая манера - говорить "сопротивление DC" вместо общепринятой фразы "активное сопротивление"?) имеют заметную межвитковую емкость, и могут иметь резонанс как раз в области десятков мегагерц, а кроме того - они, в силу своей конструкции (ферритовая "гантелька" с многовитковой обмоткой в районе "талии"), являются неплохими антеннами. Напротив, ферритовые бусины имеют "обмотку" из всего пары-тройки витков, которая полностью экранируется ферритом.

Это полнейшая глупость и незнание элементарной практики. Средний ток образуется только, если есть усреднение с помощью конденсатора с определённой (соответствующей току) величиной, именно поэтому я и говорю об электролите.

И опять зубоскальство и демонстрация собственной глупости. Рассмотрим простой пример. ИМС потребляет ток в пульсирующем режиме c максимумом спектральной плотности тока в районе 30-50Мгц. Амплитуду тока примем 0.5А. На указанных частотах импеданс конденсатора, шунтирующего питание ИМС, примем 0.1-0.2 ома (это вполне реально для SMD-конденсаторов емкостью в несколько десятков-пару сотен нанофарад в 0603 или 0805), а ферритовой бусины, которая стоит после - 20-40 ом (это BLM21). Задача по физике для восьмого класса: какие часть тока пульсаций пойдёт через бусину?

Если бы Вы кроме знания названий взяли бы и посчитали по этим законам, то увидели бы, что для ЦАП 10-100 нан мало

Вполне достаточно, вгляните на схемы существующих ЦАП.

цифровые узлы работают на разных частотах, включая кГц-ы, а номинал ёмкости считают исходя из макс. тока потребления ЦАП и миним. рабочей частоты переключений ячеек ЦАП.

Сама по себе частота работы не очень интересна, важен спектр тока потребления, а он содержит массу ВЧ-компонент и очень мало - НЧ, даже если ЦАП - параллельный, на который приходит максимум битклок 188/192кГц. Если сразу на вывод цапа поставит лит, то он, во-первых, не будет фильтровать ВЧ-помеху (которая наиболее опасна), во-вторых - в силу своих размеров лит будет ещё и излучать эту помеху во все стороны. Поэтому лит если и ставят, то после LC- или CLC-фильтра для фильтрации ВЧ-помех, а если устройство чисто цифровое (тогда НЧ-помеха некритична для функционирования) и/или если питание аккумуляторное (у многих аккумуляторов сопротивление в диапазоне десятков килогерц составляет доли ома), то литы оказываются вообще ненужными.

Добавлю: максимум нужны для того, чтобы скомпенсировать импеданс дорожки, если это необходимо.

Вряд ли тут литы уместны, скорее уж "гирлянды" из запараллеленных керамических через небольшой расстояние (или по штучке у конкретного потребителя). Импеданс дорожек - он же только в ВЧ-области начинают играть значимую роль. Хотя, могу ошибаться.

Так предлагают отказаться от электролита, поэтому дойдут (100нФ скорее всего не достаточно для ЦАП).

Не "скорее всего недостаточно", а "точно вполне достаточно".

Так Вы же предлагали не ставить электролит (как я понял).

Сразу на вывод питания цапины - и я, и все остальные предлагают не ставить. После фильтра ВЧ-помех - зависит от ситуации, иногда нужен небольшой лит или тантал, иногда не нужен и он, хватит ещё одной керамики на 0.1-1uF.

---

в других случаях (не ЦАП) могут бьіть килогерцьі...

Понятно, это я и имел ввиду, но в силу слабой грамотности не знал нужных терминов.
По-моему, ход рассуждений чисто такой же - если потребление происходит только в момент переключения, а он - краток, то НЧ-компонентам спектра взяться неоткуда, разве что на нелинейностях логики что-нибудь сдетектируется, и то - не факт.

К слову, тут парой страниц выше упоминалась внутренняя ёмкость микросхем на подложку - а её, оказывается, используют во благо, микросхемы быстрой памяти без неё вообще были бы неработоспособны.

Только он без керамики конечно нет (и естественно керамику я ставлю непосредственно между цифровыми выводами плюса и минуса, благо они соседствуют), но мне боязно оставить только эту керамику, учитывая разную частоту (и видимо и кГц-евую) работы ячеек в ЦАП (я всё время говорю только о реальной работе ЦАП, а не вообще про цифровые микросхемы).

Ещё раз, медленно.
КМОП-логика потребляет ток только в момент переключения.
Крутизна фронтов цифровых сигналов велика, их специально стараются не занижать.
Длительность фронта - нано-, а то и пикосекунды. Переключение происходит в этот период времени. И не важно, как часто эти переключения происходят.
Как только элемент переключился - он болше не потребляет ток.

Откуда килогерцовые частоты в спектре тока потребления?

Ещё раз, медленно. Ячеек в ЦАП (я уже говорил, я рассматриваю только ЦАП) тысячи

Смотря в каком. Запросто может даже одной тысячи не набраться, причём с сильным таким недобором... Это всё-таки не МК и не ПЛИС с сотнями макроячеек.

не все работают одновременно

И что дальше?

(во всяком случае, судя по осциллограмме на последовательном 1 Ом резисторе, я вижу как густой шум, а не отдельные пички фронтов).

Ну правильно, судить-то надо по спектрограмме

---------- Добавлено в 17:15 ---------- Предыдущее сообщение в 17:07 ----------

нуууу, например, если идут килогерцовьіе пачки импульсов с частотой заполнения мегагерцьі. нет?(єто я так, придумал только что)

В смысле прямоугольный сигнал с частотой в килогерцы? Ну так про него было выше сказано.

---

гм тогда я не понимаю, зачем ставить мощньіе стабилизаторьі на гигагерцовьіе процессорьі в компах? если мелкий конденсатор все сгладит... на гигагерцах-то с пикосекундньіми фронтами
Ладно фиг с ним, попробуем посмотреть на "среднее" потребление, что єто? и каково оно будет, при том сигнале, что я показал вьіше?

Наверное, затем, что он много потребляет Как раз из-за очень высоких частот переключений, огромного количества транзисторов, и, как следствие - большой энергии, которая в моменты переключения тратится на заряд паразитных емкостей, а потом переходит в тепло.
Там же в шунтах самого процессора только керамика и стоит, а стоящие рядом литы АФАИК - нужны для сглаживания пульсаций от преобразователей напряжения (они работают на десятках-сотнях килогерц).

Хотя, если я ошибаюсь - буду рад, если меня поправят.

наверное в єтот ____ момент оно будет очень маленькое а в єтот ШШШШШ - большое, да?

Наверное, да, и, полагаю, величину "большого" потребления как раз и можно прочесть в даташите в графе "средний потребляемый ток".

дальше остается некая огибающая среднего потребления микросхемой, так?

Получается, так Но девиация тока потребления будет даже заметно меньше, чем его средняя величина, и стабилизатор вполне сможет работать на нагрузку, которая изменяется подобным образом. О полуамперных пиках при потреблении в 45мА и речи не идёт.

[Serge_L]

Offтопик:

сделанные указанным Риголом не являются объективными

А Вы в курсе, что дешёвые модели Agilent (HP) на самом деле являются Риголом внутри? Вы про такую аббревиатуру ОЕМ в курсе? А наука метрология - так она вообще для всех общая, хоть для Китая, хоть для Тека.

---------- Добавлено в 15:34 ---------- Предыдущее сообщение в 15:33 ----------

Offтопик:

Яуже когда-то рассказывал как у меня 142ЕН5А генерила на нескольких мегагерцах

а у меня 1084 на 1,8 фиксированная на 60МГц.

[viktor8m]

Рад, что вам это известно

А зачем спросили, просто поболтать?

Что же до стабильной работы стабилизатора, то ставить после него в таких случаях надо резистор, а не дроссель.

Во-первых, тогда пульсации образуются от резистора (что же меняется), а во-вторых зачем две детали (резистор и дроссель или бусинка), если можно один дроссель с нужным сопротивлением DC.

Это полнейшая глупость и незнание элементарных правил и законов - от стабилизатора потребляется средний ток каждой ИМС, брать его с более чем десятикратным запасом не нужно.

Это полнейшая глупость и незнание элементарной практики. Средний ток образуется только, если есть усреднение с помощью конденсатора с определённой (соответствующей току) величиной, именно поэтому я и говорю об электролите.

Не нужен, достаточно посмотреть по даташитам импеданс керамики на 10-100 нан на мегагерцовых частотах (единицы-доли ом) и литов (они за редким исключением вообще не работают на ВЧ, а те, что работают, типа Осконов, всё равно хуже керамики, и к тому же дороже). Дальше - рисуется схема узла, вспоминаются законы Ома и Кирхгофа, и делается вывод, что ёмкость большой величины тут просто не нужна.

Если бы Вы кроме знания названий взяли бы и посчитали по этим законам, то увидели бы, что для ЦАП 10-100 нан мало, цифровые узлы работают на разных частотах, включая кГц-ы, а номинал ёмкости считают исходя из макс. тока потребления ЦАП и миним. рабочей частоты переключений ячеек ЦАП.

А Вы в курсе, что дешёвые модели Agilent (HP) на самом деле являются Риголом внутри?

Значит и эти модели Agilent не объективны для того, о чём я говорил. Вы что думаете, что я специально на Ригол нападаю, я на любые цифровые подобного уровня.

[Alex]

Ммм дааа..

[viktor8m]

Ммм дааа..

А конкретней? И если есть ошибка, не иронизировать, а исправить и дать свой правильный вариант (а то часто Ваши посты только один сарказм и наезд без помощи и объяснений)?

[scarp]

Средний ток потребления цифровой шины в моём случае 45 мА при сигнале BPZ и 192кГц, а вот пики не известны (но мой опыт с цифровыми микросхемами говорит, что они значительно превышают средний ток, поэтому я ставлю стабилизатор TC1262-3.3 с макс. током 500мА)

Если импульсы тока питания от цифровой схемы доходят до стаба, то такая конструкция достойна помойки.

цифровые узлы работают на разных частотах, включая кГц-ы, а номинал ёмкости считают исходя из макс. тока потребления ЦАП и миним. рабочей частоты переключений ячеек ЦАП.

КМОП микросхемы потребляют только в момент переключения, чем ниже частота, тем меньше средний ток потребления.

[Serge_L]

и/или если питание аккумуляторное (у многих аккумуляторов сопротивление в диапазоне десятков килогерц составляет доли ома), то литы оказываются вообще ненужными.

Добавлю: максимум нужны для того, чтобы скомпенсировать импеданс дорожки, если это необходимо.

[viktor8m]

Если импульсы тока питания от цифровой схемы доходят до стаба, то такая конструкция достойна помойки.

Так предлагают отказаться от электролита, поэтому дойдут (100нФ скорее всего не достаточно для ЦАП).

Потому что после него после него в любом случае стоит электролит (для снижения сопротивления шины питания на НЧ), который устраняет те пульсации, которые недодавили керамические конденсаторы у ног питания ИМС и бусины между ними и литом.

Так Вы же предлагали не ставить электролит (как я понял).

[Alex]

А конкретней?

А "конкретней" уже scarp написал:

Если импульсы тока питания от цифровой схемы доходят до стаба, то такая конструкция достойна помойки.

именно поэтому я и говорю об электролите.

Который (за исключением танталов да и то) совершенно не работает на этих частотах.

то литы оказываются вообще ненужными.

У меня есть несколко mixed signal (т.е. смешанных аналогово-цифровых) проектов, без единого электролита.

[Serge_L]

Импеданс дорожек

Не совсем корректно написал: в некоторых случаях, именно за счёт активного сопротивления возможна просадка тока и не в области ВЧ.

[scarp]

Так предлагают отказаться от электролита,

Правильно предлагают.

поэтому дойдут

Не дойдут, если правильно спроектировано. Еще раз: КМОП микросхемы потребляют только в момент переключения. Какие фронты у сигналов? Электролит там поможет, как мертвому припарки.

[viktor8m]

Какие фронты у сигналов? Электролит там поможет, как мертвому припарки.

Только он без керамики конечно нет (и естественно керамику я ставлю непосредственно между цифровыми выводами плюса и минуса, благо они соседствуют), но мне боязно оставить только эту керамику, учитывая разную частоту (и видимо и кГц-евую) работы ячеек в ЦАП (я всё время говорю только о реальной работе ЦАП, а не вообще про цифровые микросхемы).

[scarp]

но мне боязно оставить только эту керамику

Ну и не ставьте, если боязно. Ставте электролиты, чо нам тут голову морочить.

[Wired]

Откуда килогерцовые частоты в спектре тока потребления?

нуууу, например, если идут килогерцовьіе пачки импульсов с частотой заполнения мегагерцьі. нет?(єто я так, придумал только что)

[viktor8m]

Ещё раз, медленно.
КМОП-логика потребляет ток только в момент переключения.
Крутизна фронтов цифровых сигналов велика, их специально стараются не занижать.
Длительность фронта - нано-, а то и пикосекунды. Переключение происходит в этот период времени. И не важно, как часто эти переключения происходят.
Как только элемент переключился - он болше не потребляет ток.

Откуда килогерцовые частоты в спектре тока потребления?

Ещё раз, медленно. Ячеек в ЦАП (я уже говорил, я рассматриваю только ЦАП) тысячи, не все работают одновременно, так что что там в потребляемом токе неизвестно (во всяком случае, судя по осциллограмме на последовательном 1 Ом резисторе, я вижу как густой шум, а не отдельные пички фронтов).

Ну и не ставьте, если боязно. Ставте электролиты, чо нам тут голову морочить.

Так я хотел поставить, а это мне начали морочить голову об ненужности его (хотя и в даташите стоИт, просто вопрос мой был, не увеличить ли из-за конкретных моих условий).

[Wired]

В смысле прямоугольный сигнал с частотой в килогерцы? Ну так про него было выше сказано.

нет, прямоугольньій понятно, я имею ввиду случай, когда идут с килогерцовой частотой мегагерцовьіе пачки импульсов:
шшшш______шшшш_______шшшш____ - типа такого.
В цапах єто тот-же "рваньій" битклок, Дата, правда дата более шумоподобна, но тем не менее.

[Сухоруков Сергей]

например, если идут килогерцовьіе пачки импульсов с частотой заполнения мегагерцьі

Там всё-таки не килогерцы, а десятки килогерц (например, 44.1 кГц).

---------- Добавлено в 17:27 ---------- Предыдущее сообщение в 17:26 ----------

но мне боязно оставить только эту керамику

Поставьте параллельно керамике электролит подходящей серии.

[Wired]

Там всё-таки не килогерцы, а десятки килогерц (например, 44.1 кГц).

в других случаях (не ЦАП) могут бьіть килогерцьі...

[Wired]

логика чисто такая же - если потребление происходит только в момент переключения, а он - краток,

гм тогда я не понимаю, зачем ставить мощньіе стабилизаторьі на гигагерцовьіе процессорьі в компах? если мелкий конденсатор все сгладит... на гигагерцах-то с пикосекундньіми фронтами
Ладно фиг с ним, попробуем посмотреть на "среднее" потребление, что єто? и каково оно будет, при том сигнале, что я показал вьіше?

[Serge_L]

Wired, а в них почти синхронное переключение в соответствии с тактовой частотой. Элементарно считается, кстати и сходится. Энергия переключения в расчёте на одну ячейку х количество ячеек х число переключений в единицу времени. Мощность соответствует. А конденсаторы и так там мелкие. Вот плату взял от бука, 2х330мкФ и стоят они на выходе ШИМа, это при токе потребления в 40А. Остальное - керамика мелкая.