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.

[ИГВИН]

Вообще оригинально - постить схему без номиналов

[Сухоруков Сергей]

Сколько в рублях? А при токе покоя бипроляра раза в 3 выше тока выхода ЦАПа?

Порядка 1 Ома. Беда в том, при изменении выходного тока ЦАПа это сопротивление будет заметно меняться.

[Серый Мыш]

У меня кажет 15мВ пик. на выходе модулятора при 4ма переменки. искажения здесь под 10%, но как это влияет на звук? На резистивной нагрузке пусть линейнее, но 100 мВ - модуляторы не в панике?

[Semigor]

Вообще оригинально - постить схему без номиналов

Особенно когда от них зависит принцип работы схемы

На резистивной нагрузке пусть линейнее, но 100 мВ - модуляторы не в панике?

15мВ - это с номиналами как у автора R1=470 Ом и С1=33 пФ? На какой частоте? А на других частотах?
Насчет паники модуляторов - Rova ведь приводил спектр.

[Серый Мыш]

это с номиналами как у автора R1=470 Ом и С1=33 пФ?

Я про схему от viktor8m, там кроме 200 Ом нагрузки ничего не дано. у автора прозрачнее - напряжение на входе по закону Ома, а дальнейшая фильтрация - обычное дело.

Тут была крамольная мысль - однополярным питанием обойтись, со съемом сигнала с резистора нагрузки в эмиттер ОБ-биполяра, но сумма токов дает большое смещение по постоянке типа 24Ом * ( 5мА + 10 мА) = 360мВ смещения на модуляторах. Многовато...

[Сухоруков Сергей]

Я про схему от viktor8m, там кроме 200 Ом нагрузки ничего не дано

Посмотрите этот пост:
https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post1756545

[Semigor]

Я про схему от viktor8m, там кроме 200 Ом нагрузки ничего не дано.

Так он же потом в посте 574 пишет:

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),...

Тут была крамольная мысль - однополярным питанием обойтись, со съемом сигнала с резистора нагрузки в эмиттер ОБ-биполяра, но сумма токов дает большое смещение по постоянке типа 24Ом * ( 5мА + 10 мА) = 360мВ смещения на модуляторах. Многовато...

Лучше бы рисунок привести - так непонятно.

[Серый Мыш]

Так он же потом в посте 574 пишет:

Ну ясно, читал, но не пробовал. Проверял как сделать нормальный интегратор на ОУ типа TL071 - добавки RC цепей с C на землю необходимы, тк выше 100кГц этот ОУ уже "дохнет".
А второе - проверил ОБ-биполяр на низкоомность входа - n2222 при 10 ма показал 3 Ома.
c разгрузкой ОУ в I/U на ВЧ каскадом с ОБ - мысль интересная, буду посмотреть.

[viktor8m]

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.

Вы забываете про наличие полевика, который изолирует выход ОУ от базы биполяра, а также об внутренней параллельной ООС, имеющейся всегда в любом каскаде ОБ на биполяре (относительно эмиттера), в итоге то что Вы пишете на самом деле не происходит, вот в симуляторе я подаю входной ток в виде меандра 1 МГц размахом 8 мА (от 2 до 10 мА), на выходе ОУ я вижу тоже меандр (с несколько закруглёнными формами из-за R1\С1), на эмиттере я вижу одиночные выбросы амплитудой 87 мВ и шириной 0.1 мкс (они всегда присутствуют в точке съёма ООС из-за конечного быстродействия петли ООС и с понижением частоты сигнала их амплитуда уменьшается, напр., при 20 кГц получается 20 мВ), а на на базе также только одиночные выбросы (только сдвинутые на 0.7 В), а не меандр (хотя по Вашему я должен видеть сигнал с выхода ОУ), так что в данном случае незаземлённая база на результат не влияет (в т.ч. на чувствительность к ВЧ помехам), да и для полезного сигнала база можно сказать заземлена (если не считать первые 0.1 мкс после перепада, то она нагружена только на постоянное выходное сопротивление полевика).

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

Опять Вы забыли про полевик, посмотрите распределение токов и поймёте Вашу ошибку, в таком составном транзисторе (Дарлингтоне) утечкой является не ток базы, а ток затвора и он ничтожен (менее 10 пкА).

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.

Во-первых, у меня не интегратор (R1=470 Ом и С1=33 пФ обеспечивает только защиту от генерации и апериодичность реакции), а во-вторых, график входного сопротивления я приводил, он такой же, как и у стандартных преобразователей ток-напряжение на ОУ (с похожими ВЧ ОУ) и меньше вряд ли требуется (уж стандартные схемы из даташита на скажем 20 кГц имеют входное сопротивление больше, чем у меня).

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

В моей схеме нет никакого I/U с общей базой, ОБ здесь исключительно изолятор с коэф. передачи практически (коэф. гармоник я приводил) 1, а преобразование в напряжение осуществляет исключительно резистор.

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).

Лично я проверял с ВЧ транзисторами (биполяр MPSH11, полевик BF244), так что паразитные емкости и на частоте 100 кГц не влияют, единственное обнаруживаемое влияние оказывает (поэтому и гармоники не нулевые) внутреннее сопротивление коллектор-эмиттер биполяра (он шунтирует схему), поэтому надо выбирать биполяр с как можно большим напряжением Эрли (для MPSH11 напряжение Эрли 90).

Кроме того, полезный сигнал выделяется на резисторе, подцепленном не к земле, а к источнику питания, импеданс которого добавляется к "идеальному" сопротивлению R3.

Сигналы с резисторов противофазных выходов ЦАП поступают на вычитатель, поэтому к чему подцеплены резисторы без разницы, главное к одной и той же шине.

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.

В десятый раз подчёркиваю, что транзисторы не участвуют в преобразовании и на их работу ВЧ помехи не влияют (главное амплитуда помех не более 1-2 В).

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?

А борьба была в отсутствии ООС при преобразовании тока в напряжение (в моей схеме это делает только резистор R3, ОУ совершенно не участвует), а входное сопротивление малое именно за счёт ООС от ОУ (а Вы знаете другой способ сделать миллиомное сопротивление?).

Вообще оригинально - постить схему без номиналов

Во-первых, схема была приведена только как иллюстрация к улучшенной концепции, а во-вторых, всё зависит от ЦАП и применённых транзисторов.

[Semigor]

В моей схеме нет никакого I/U с общей базой, ОБ здесь исключительно изолятор с коэф. передачи практически (коэф. гармоник я приводил) 1, а преобразование в напряжение осуществляет исключительно резистор.

Вначале вы запостили схему без номиналов и все без исключения предположили, что на ОУ собран интегратор, поскольку никто, как выяснилось, читать чужие мысли не умеет.
Когда номиналы обвязки ОУ прояснились, схема превратилась в тривиальный управляемый инвертирующий источник тока, (см. например Титце, Шенк, раздел "Эталонные источники тока на транзисторах"), характеристики которого определяются в том числе и характеристиками ОУ. Поэтому, говорить, об

отсутствии ООС при преобразовании тока в напряжение

и что в

...схеме это делает только резистор R3, ОУ совершенно не участвует

на мой взгляд некорректно.

[Сухоруков Сергей]

Вы забываете про наличие полевика

Опять Вы забыли про полевик

у меня не интегратор

В моей схеме нет никакого I/U с общей базой

При таком раскладе, как уже написал выше коллега Semigor, у Вас управляемый источник тока, работающий на резистор. Называть это преобразователем I/U на резисторе, на мой взгляд, нелепо, поскольку существенную роль играет ОУ и транзисторы управляемого источника. Говорить об отсутствии обратной связи в преобразователе и о независимости от свойств ОУ тоже не приходится.

ИМХО, зря Вы слишком доверяете микрокапу (он же во многом идеализирует и упрощает).

[viktor8m]

реальным ИТ, (а не в виде кружочка)

Как раз симуляторе у меня не кружочек, а реальный ГТ (на 20 мА) на мосфете 2N7000, он на рабочих частотах практически идеальный ГТ (искажения что с ним, что с идеальным кружочком одинаковые как минимум до 20 кГц), но на иллюстрации идеи не хотел загромождать схему, поэтому и показал кружочком.

схема превратилась в тривиальный управляемый инвертирующий источник тока, (см. например Титце, Шенк, раздел "Эталонные источники тока на транзисторах"), характеристики которого определяются в том числе и характеристиками ОУ.

То, что за основу схемы взят ГТ на ОУ, это и так понятно, но Вы не правы о влиянии ОУ на пропускание тока с эмиттера на коллектор или на преобразование тока в напряжение, в этом ГТ (и соответственно в моей схеме) ОУ охватывает петлёй ООС ИСТОЧНИК тока (в управляемом ГТ это токозадающий резистор, в моей схеме это модулятор ЦАП), а не нагрузку (в моей схеме это токовый резистор R3), на которую ОУ совершенно не влияет (и не может влиять, т.к. входы ОУ привязаны к другим точкам). Так что

на мой взгляд некорректно.

Именно корректно. Кстати, ещё более упростил схему, заменив составной транзистор на единственный мосфет с малыми ёмкостями переходов 5LN01SP от ON Semi (для получения апериодической реакции R1 пришлось увеличить до 1.5к и ток ГТ увеличить до 25 мА), в итоге, хотя входное сопротивление и возросло не значительно (см. левый рисунок), зато искажения упали на порядок благодаря значительно большему сопротивлению сток-исток мосфетов, чем эмиттер-коллектор у биполяров (см. правый рисунок искажений 10 кГц), так что схема приобретает окончательный вариант (один ОУ и два мосфета, где второй мосфет в ГТ).

Называть это преобразователем I/U на резисторе, на мой взгляд, нелепо, поскольку существенную роль играет ОУ и транзисторы управляемого источника. Говорить об отсутствии обратной связи в преобразователе и о независимости от свойств ОУ тоже не приходится.

Выше в этом посте, объяснил, почему Вы не правы.

ИМХО, зря Вы слишком доверяете микрокапу (он же во многом идеализирует и упрощает).

Он может ошибаться только в числах (и то в разы, а не в несколько порядков), но влияние и тенденции он показывает чётко.

[Alex]

поскольку существенную роль играет ОУ и транзисторы

Ты опять начал рассуждать о чем понятия не имеешь? Или прочитал уже наконец в букваре как ОУ устроен?

ИМХО, зря Вы слишком доверяете микрокапу (он же во многом идеализирует и упрощает).

Ты просто не понимешь, что он тебе рисует

[Сухоруков Сергей]

влияние и тенденции он показывает чётко.

Он не учитывает многих паразитных параметров (в том числе связанных с реальным монтажом), поэтому в микрокапе обычно всё получается более гладко и красиво, чем в реальной схеме.

ОУ охватывает петлёй ООС ИСТОЧНИК тока (в управляемом ГТ это токозадающий резистор, в моей схеме это модулятор ЦАП), а не нагрузку

В Вашей схеме ток через резистор определяется не только модулятором ЦАПа, но и связкой ОУ+полевой резистор - через базовый вывод биполярного транзистора. Разве нет?

[Semigor]

И в случае I/U на ОУ с резистором в обратной связи и в случае преобразователя на инвертирующем источнике тока - преобразование тока в напряжение происходит на резисторе. В обеих схемах точность преобразования определяется ОУ, охваченном обратной связью. Вторая схема сложнее, содержит больше деталей и еще требует защиты выхода ЦАП от отрицательного напряжения при переходных процессах.
Единственное, входное сопротивление схемы, неохваченной ОС, во втором случае уже достаточно низкое, в то время как в I/U на ОУ низкое входное обеспечивается исключительно ОС. Возможно - это положительно отразится на звуке, но вряд ли перевесит плюсы I/U на резисторе. Впрочем, любой может собрать и послушать.

[viktor8m]

В Вашей схеме ток через резистор определяется не только модулятором ЦАПа, но и связкой ОУ+полевой резистор - через базовый вывод биполярного транзистора. Разве нет?

Нет, ток базы биполяра полевик возвращает в коллектор, так что потерь нет. Как уже писАл, влияние тут оказывает только внутреннее сопротивление эмиттер-коллектор биполяра, поэтому решил весь составной транзистор заменить на один мосфет (искажения на порядок меньше, но выброс при перепадах вдвое больше).

И в случае I/U на ОУ с резистором в обратной связи и в случае преобразователя на инвертирующем источнике тока - преобразование тока в напряжение происходит на резисторе. В обеих схемах точность преобразования определяется ОУ, охваченном обратной связью.

Надоело спорить, странно, что именно Вам не доходит то, что я уже десять раз пояснил, ОУ может влиять только на то, что внутри её петли ООС и определяется разницей потенциалов на входах ОУ, поэтому в стандартном преобразователе I/U на ОУ с резистором в обратной связи это влияние огромно (искажения на выходе практически полностью определяются ОУ), а в моей схеме токовый резистор R3 вне петли ООС ОУ (это же видно невооружённым глазом, и симулятор не нужен) и искажения практически полностью (если не считать искажения самого резистора) определяются утечкой через ёмкости (поэтому применяю только ВЧ приборы) и сопротивление эмиттер-коллектор или сток-исток, к примеру с мосфетом искажения менее 1 мкВ, такое ни один преобразователь, на который влияет ОУ, не обеспечивает (ну только, если какая нибудь сложная композитная схема). Более того, противофазные стандартные преобразователи I/U на ОУ с резистором в обратной связи выдают на смеситель сигналы с разными значительными искажениями, а по моей схеме искажения очень малы и практически одинаковые (хватает отобрать пару мосфетов).

[Semigor]

Спорить мне тоже надоело.

ОУ может влиять только на то, что внутри её петли ООС

Модуляторы ЦАПа внутри ОС или нет?

а в моей схеме токовый резистор R3 вне петли ООС ОУ (это же видно невооружённым глазом, и симулятор не нужен)

И что с того?

и искажения практически полностью определяются утечкой через ёмкости

Нет, искажения определяются тем, насколько хорошо ОУ удается поддерживать "нулевое" входное сопротивление. Если бы это было не так, то идеальным преобразователем, (с точки зрения искажений), был бы просто резистор. Подумайте над этим.

[viktor8m]

Модуляторы ЦАПа внутри ОС или нет?

Конечно внутри (как и в стандартном преобразователе на ОУ), я уже об этом писАл, в этом смысле (но только в этом) моя схема не отличается от стандартной, но а как иначе добиться малого сопротивления на выходе модуляторов?

И что с того?

Так в этом всё отличие.

Нет, искажения определяются тем, насколько хорошо ОУ удается поддерживать "нулевое" входное сопротивление. Если бы это было не так, то идеальным преобразователем, (с точки зрения искажений), был бы просто резистор. Подумайте над этим.

Вы говорите про искажения модулятора ЦАП, с этим ясно, собственно целью моей схемы и было уменьшить искажения модуляторов ЦАП по сравнению с методом автора этой темы, но при этом не затронуть преобразование ток-напряжение (не сунуть в ООС, как в стандартных схемах) на резисторе, вот эти два зайца моя схема и обеспечивает разделением этих двух функций между разными цепями, в отличие от стандартных, где всё в одной цепи (петле ООС) и где поэтому ОУ влияет на обе функции.

[Серый Мыш]

Там, где ОУ уменьшает входное сопротивление ОБ или ОЗ каскада - ОУ работает с сигналом и определяет и характер звука. На ВЧ, где ОУ "не усиливает" за счет местной ООС или изза внутренних свойств - работает "собственное низкое" входное сопротивление каскада OБ или ОЗ.
На типовых схемах с ОУ делают так же , фильтруя ВЧ часть на входе ОУ, и "заземляя" ее конденсатором на выходах модуляторов.
Вот конденсатор или ОБ - что лучше окажется? кстати у мосфетов изза низкой крутизны входное сопротивление на ВЧ может оказаться недопустимо высоким.

[Semigor]

собственно целью моей схемы и было уменьшить искажения модуляторов ЦАП по сравнению с методом автора этой темы, но при этом не затронуть преобразование ток-напряжение

Раз ОУ влияет на работу модуляторов он не может не влиять на полезный сигнал, неужели это непонятно?