Простой и качественный выхлоп для токовых выходов типа PCM1794. Советы и рекомендации.

[Rova]

Приобрел на ибее DAC на PCM1794. Доработка привела к решению на одном ОУ вместо четырех. Руководствовался только прослушиванием. Опасался, что увеличится нелинейность из за ненулевой нагрузки токового выхода микросхемы дака. Реально практически не изменилась - RMAA на 1 килогерце намерил 0.0003%.

Может кому будет полезна схема.
Схему стоит рассматривать комплексно вместе с подсистемой питания.
Внесение, скажем, реактивности в питание в виде конденсаторов, конечно, не ухудшит формальных параметров, но изрядно изменит звук.

p.s. И вариант без общей обратной связи. Нелинейность порядка 0.002%.
p.p.s. И лучший вариант по звуку. Нелинейность порядка 0.01%.
p.p.p.s. И балансный вариант.
p.p.p.p.s. И вариант пассивный.

[Alex]

Offтопик:

Ты столько киселя не выпил, Alex, сколько я разных книг прочитал.

Я не пью кисель вообще
А книжечки почитай, тобы не обси..ся как на днях
Начни с простых, с большими буквами и картинками. И не вздумай до этого тут что-то писать про схемотехнику, особенно на ОУ. Это тебе лучше делать на известном портале - там основная масса народу, такие-же "спесьялисты"

[Сухоруков Сергей]

OFF:

не вздумай тут что-то писать

Не дождешься.

[Alex]

Offтопик:

Не дождешься.

Тогда не обижайся

P.S. Любой ламер должен быть повален и отодран.

[Rova]

Скорее всего - последствие повышенного уровня IMD, при снижении искажений басовитость субъективно уменьшается (как и вообще громкость, при одинаковых измеренных уровнях на выходе). Есть возможность посмотреть спектр тестового сигнала 19+20кГц?

Субъективно количественно низа становится как раз меньше - уходит гул и бУханье, низ как бы восстанавливает натуральный рельеф.
Есть возможность, но уже лишь в последней схеме.

[Rova]

Да, хорошо было бы ещё разобраться, откуда на первой спектрограмме такой лес из гармоник недофильтрованного питания. Улучшение в звучании с очень большой вероятностью могли быть вызваны не "плохой ООС" или "убивающими звук ОУ", а неоптимальной разводкой и компоновкой устройства в первом варианте и плохо справляющимся со своими функциями блоком питания.

Там разобрался - это китайская земля и Y конденсаторы на корпус. Пришлось резать и сводить аналоговую землю в звезду. Реально изменения топологии земли с очисткой спектра я не услышал. После было выкидывание буфера, и это уже улучшило прозрачность звука, главным образом верхняя середина и высокие, но больше в этом плане повлиял переход на резисторный I/U. Интермодуляцию последней схемы приведу вечером, пока на работе.

[pyos]

Реально изменения топологии земли с очисткой спектра я не услышал

Значит одно из двух - или топология так и осталась далёкой от идеала, или сама схема является бутылочным горлышком, потому что как раз земляные дела (особенно с учётом того, что на спектр оно повлияло очень заметно) слышны очень хорошо.

[Rova]

Значит одно из двух - или топология так и осталась далёкой от идеала, или сама схема является бутылочным горлышком, потому что как раз земляные дела (особенно с учётом того, что на спектр оно повлияло очень заметно) слышны очень хорошо.

Скажем так - изменения были, но несоизмеримые даже выкидыванию буфера. В общем-то ушли некоррелированные с сигналом гармоники 100 герц. Но они ушли, когда просто перекинул землю выхода с цифровой части на аналоговую и выкинул Y конденсаторы сетевого фильтра на корпус. То есть очистки спектра слышно не было, слышно было, когда все свел в звезду, но как раз этого на спектре не увидел.

IMD третьей схемы.

[Semigor]

Вроде не так уж и плохо.

Да ну? Все забываю спросить тебя, как ты смог получить от практически аналогичной схемы

...десятые доли-единицы процента...

?

Упс..., похоже ответа ждать прийдется долго...

[sherif]

В транзисторных схемах "юбка" уже практически не угадывается. По звуку ее состояние коррелирует с чистотой верхней середины (в частности верхней части голоса) и высоких.
Но есть еще один аспект - рельефность низа. Она растет по мере уменьшения количества узлов. Похоже, там работает другой фактор, видимо тепловые искажения. Непонятно только, куда смотрит ОООС в случае схем на ОУ.

1. В схемах с ООС тепловые искажения косвенно определяются по увеличению коэффициента гармоник на низких частотах 20 гц относительно 1 кгц. Увеличение может быть в 10 раз.
2. Также тепловые искажения определяются при подаче пачек импульсов, например 1гц 1кгц. Огибающая сигнала изменяется.
3. Схемы с ООС могут искажать динамический диапазон. Например, на входе изменяешь сигнал в 1000 раз, а на выходе имеешь изменение сигнала в 100 раз.
Тепловые искажения дифференциального каскада ООС не исправляются.
Субъективно, наибольшие искажения вносит преобразователь тока в напряжение на ОУ. Проявляется в потере низких частот. Очень хорошо заметно на композиции Space "Just blue".
Я сравнивал AD811 + AD825 и безоосный выход.

[Rova]

1. В схемах с ООС тепловые искажения косвенно определяются по увеличению коэффициента гармоник на низких частотах 20 гц относительно 1 кгц. Увеличение может быть в 10 раз.
2. Также тепловые искажения определяются при подаче пачек импульсов, например 1гц 1кгц. Огибающая сигнала изменяется.
3. Схемы с ООС могут искажать динамический диапазон. Например, на входе изменяешь сигнал в 1000 раз, а на выходе имеешь изменение сигнала в 100 раз.
Тепловые искажения дифференциального каскада ООС не исправляются.
Субъективно, наибольшие искажения вносит преобразователь тока в напряжение на ОУ. Проявляется в потере низких частот. Очень хорошо заметно на композиции Space "Just blue".
Я сравнивал AD811 + AD825 и безоосный выход.

Интересные наблюдения, при возможности попытаюсь выщемить.

Offтопик:

А вообще, я уже давно не испытывал такого удовольствия от прослушивания музыки. Переслушиваю все старые вещи и испытываю те же ощущения, что и лет 30 назад, а ведь думалось, что уже никогда это слушать не стану, так все плохо. Даже спутниковый тюнер пустил через DAC - оказывается музыкальные каналы не так и дурны по звуку, как мне казалось... слушать хочется все .

[Сухоруков Сергей]

А вообще, я уже давно не испытывал такого удовольствия от прослушивания музыки.

Это главное. Значит, движение было в правильном направлении.

[viktor8m]

Субъективно, наибольшие искажения вносит преобразователь тока в напряжение на ОУ.

И это естественно, и конечно же наименьшие искажения вносит преобразователь тока в напряжение на просто резисторе, проблема обеспечить малое напряжение на выходе модулятора ЦАП, поэтому я планирую использовать более сложный преобразователь тока в напряжение (см. рисунок), здесь вся схема обеспечивает малое напряжение на выходе модулятора ЦАП, а весь ток ЦАП проходит на выход, т.е. преобразование тока в напряжение здесь обеспечивает исключительно токовый резистор R3, а ОУ влияние не оказывает (симулятор показывает искажения ниже 10 мкВ на 10 кГц при размахе тока ЦАП от 2 до 10 мА на токовом резисторе 200 Ом и абсолютно апериодическую реакцию на меандр как на выходе, так и на входе при выходной ёмкости ЦАП 100 пФ с ОУ AD825).

[Semigor]

viktor8m, ваша схема соединяет в себе недостатки как ос так и пчел
По измеряемым характеристикам она однозначно будет хуже схем с преобразователем I/U на хорошем ОУ.
А субъективно будет хуже схемы Rova из-за нелинейности преобразователя I/U на транзисторе и подгаживания серво на ОУ, на вход которого долбит ВЧ помеха с ЦАПа.

[misha88]

viktor8m, ваша схема соединяет в себе недостатки как ос так и пчел
По измеряемым характеристикам она однозначно будет хуже схем с преобразователем I/U на хорошем ОУ.
А субъективно будет хуже схемы Rova из-за нелинейности преобразователя I/U на транзисторе и подгаживания серво на ОУ, на вход которого долбит ВЧ помеха с ЦАПа.

Вы не правы, в данной схеме входной ток От цап практически идеально (есть только пикоамперные утечки затвора полевика и через емкости переходов, что я думаю порядка 10 пф в сумме, то есть не существенно на рабочих частотах) проходит на выход , причем без какой-то оос (viktor8m ничего не изобрел, это схема идеального генератора тока, я ее во многих даташитах видел) и поэтому искажений практически нет (уж меньше -120 дб), только от токового резистора, как и у rova, а что касается влияния оу, то и в этом вы не правы, оу здесь совершенно не влияет на прохождение тока через транзисторы и соответственно на искажения, а только на напряжение на входе цап, да и viktor8m предлагает туда ad825, а он выдерживает значительные вч сигналы на входах. В общем мне схема нравится, хотя несколько громозко, но что не поделаешь, чтобы добиться наилучшего качества (впрочем стаНдартные преобразователи не намного проще).

[viktor8m]

viktor8m, ваша схема соединяет в себе недостатки как ос так и пчел

Совершенно наоборот, она убивает два зайца (обеспечивает минимальные искажения при преобразовании ток в напряжение и минимальные искажения модулятора ЦАП), причём оба зайца не влияют друг на друга, полезный сигнал (выходной ток ЦАП) проходит от эмиттера составного транзистора на коллектор (т.е. это режим ОБ без внешней ООС, как Вы и любите) практически без потерь за счёт полевика и преобразуется в напряжение на токовом резисторе (меньшие искажения не обеспечивает никакая другая схема преобразования с нулевым потенциалом на входе), а ОУ образует свою местную цепь ООС, поддерживающую малое напряжение на входе (см. на картинках входное сопротивление схемы для AD825, R1=470 Ом и С1=33 пФ), и влияние на преобразование оказывает только по утечкам на входах, поэтому выбрал ОУ с полевиками на входе (плюс требуются высокое быстродействие и большой запас по фазе, причём с учётом ёмкости нагрузки, поэтому AD825 вне конкуренции в данном случае).

[Сухоруков Сергей]

т.е. это режим ОБ без внешней ООС

Но ведь база не заземлена. Потенциал базы зависит и по постоянному, и по переменному току от потенциала на выходе ОУ. На выходе ОУ могут появиться ВЧ-компоненты (например, напрямую через С1). Эти компоненты появятся и на базе Q1. Коллега Semigor совершенно прав в отношении ВЧ-помехи от ЦАПа.

весь ток ЦАП проходит на выход

А как же ток базы? Ведь бета не равно бесконечности, поэтому ток коллектора отличается от тока эмиттера.

---------- Добавлено в 11:07 ---------- Предыдущее сообщение в 10:59 ----------

ОУ образует свою местную цепь ООС, поддерживающую малое напряжение на входе

Нужно поддерживать не столько нуль на выходе ЦАПа, сколько невысокий и стабильный в широком диапазоне частот (хотя бы до 100 кГц) импеданс. Насколько успешно с этим справится интегратор на ОУ - отдельный вопрос. Допустим, если R1 велик по сравнению с входным сопротивлением каскада на БТ, задача выполнена не будет.

[Серый Мыш]

Насколько успешно с этим справится интегратор на ОУ - отдельный вопрос.

Интегратор должен таковым оставаться во всем диапазоне частот. Если есть сомнения изза выходного сопротивления или усиления ОУ на ВЧ, можно "разумно" заменить R1 на цепочку RCR, или сделать RC цепь между выходом ОУ и входом jfet.

---------- Добавлено в 09:48 ---------- Предыдущее сообщение в 09:36 ----------

Нужно поддерживать не столько нуль на выходе ЦАПа,

как то читал от Lynx, что модуляторы PCM179x очень чувствительны к нулю на токовых выходах. найти правда не удалось. Так что резистор в нагрузке чипа ЦАП - компромисс.
То, что звук при резистивной нагрузке кого то радует - приятная новость, надо пробовать. Но нуль по постоянке на выходе ЦАП, правильно схемотехнически организованный, тоже приветствуется с моей стороны.

[Сухоруков Сергей]

Интегратор должен таковым оставаться во всем диапазоне частот. Если есть сомнения изза выходного сопротивления или усиления ОУ на ВЧ, можно "разумно" заменить R1 на цепочку RCR

Да дело в том, что в данной схеме входной импеданс нагрузки ЦАПа будет формироваться не интегратором, а импедансом биполярника со стороны эмиттера (не рискую назвать это каскадом ОБ, поскольку база-то "плавающая"). А этот импеданс нелинеен и не такой уж и маленький.

[Серый Мыш]

А этот импеданс нелинеен и не такой уж и маленький.

Сколько в рублях? А при токе покоя бипроляра раза в 3 выше тока выхода ЦАПа?
у меня вышло 3 Ома в широкой полосе при токе покоя биполяра 10ма , и при размахе тока ЦАП +-4ма искажений только 10uV на выходном 200 Ом резисторе выходит. И это без компенсации тока базы. Это n2222 в симуляторе

[Semigor]

Совершенно наоборот, она убивает два зайца (обеспечивает минимальные искажения при преобразовании ток в напряжение и минимальные искажения модулятора ЦАП), причём оба зайца не влияют друг на друга, полезный сигнал (выходной ток ЦАП) проходит от эмиттера составного транзистора на коллектор (т.е. это режим ОБ без внешней ООС, как Вы и любите)

Да я то как раз люблю преобразователь I/U на резисторе, поскольку на мой вслух он играет лучше, чем I/U с общей базой.

...практически без потерь за счёт полевика и преобразуется в напряжение на токовом резисторе (меньшие искажения не обеспечивает никакая другая схема преобразования с нулевым потенциалом на входе),...

Потери есть всегда, хотя бы за счет паразитных емкостей, и степень их влияния можно будет оценить только на схеме с конкретными деталями, с конкретными номиналами и реальным ИТ, (а не в виде кружочка).
Кроме того, полезный сигнал выделяется на резисторе, подцепленном не к земле, а к источнику питания, импеданс которого добавляется к "идеальному" сопротивлению R3.
Еще, транзисторам преобразователя I/U приходится иметь дело с сигналом, содержащим значительные ВЧ помехи, в отличие от резистивного преобразователя, в котром ФНЧ стоит до активных элементов.

...ОУ образует свою местную цепь ООС, поддерживающую малое напряжение на входе (см. на картинках входное сопротивление схемы для AD825, R1=470 Ом и С1=33 пФ), и влияние на преобразование оказывает только по утечкам на входах, поэтому выбрал ОУ с полевиками на входе (плюс требуются высокое быстродействие и большой запас по фазе, причём с учётом ёмкости нагрузки, поэтому AD825 вне конкуренции в данном случае).

Опа! Я то думал, что у вас ОУ работает интегратором, а с такими номиналами - это преобразователь, нулевое напряжение которого на входе поддерживается за счет глубокой ОООС в звуковом диапазоне частот. За что боролись?