Проектируем аналоговый фильтр для DSD512

[tomtit]

С чего начать?
Характеристики модулятора:
Тактовая частота - 1024х
Оверсемплинг - 512 раз
Усиление в петле ОС - 140дБ в полосе до 80КГц
Частота единичного усиления - 4.8МГц
Частота начала роста шума - 80КГц
Выход шума на полку - 330КГц

Предлагается следуюший фильтр - проектируем числитель и знаменатель передаточной функции раздельно.
Для знаменателя - полином Бесселя 8-го порядка с завалом -0.1дБ на 20КГц.
В числитель ставим 3 комплексно сопряженных пары нулей, для получения резкого спада АЧХ до 330КГц.
Очевидно, что первая пара нулей стоит близко к 300КГц, остальные - подальше, чтобы получилось некое подобие
фильтра Чебышева 2-го рода. В результате имеем фильтр с низкодобротными полюсами, очень линейной фазовой х-кой
и подавлением около -60дБ на 300КГц. Дальше идет полка с переходом на ассимптоту -40дБ/дек.
Red - designed filter
Blue - original Bessel filter
Green - phase

[vladimir sim]

Да я уж как 20 лет реализовал такое, и не единожды. После сравнительных прослушиваний пришел к следующим выводам- оптимальный материал сердечника- пресс-пермаллой МП140 либо похожий нанокристаллит на основе Fe фирмы Гаммамет , колечки12-15 мм, кондеры- фольговый полистирол, тип фильтра- односторонне нагруженный с нулевым затуханием Чебышев с пульсациями 0,028 дб 6 порядка со срезом 38 кгц , Ro =2.5к , по выходу- бесконечность. Фильтр начинается с резистора 2,5ком и катушки, что полезно для I-V конвертора, заканчивается емкостью, что благоприятно для с/шум системы и снижает требования к линейности входной емкости буферного повторителя. Делов вместе с расчетом- на пару вечеров и такой фильтр субьективно неслышим, заметность выброса ГВЗ в 14 мкс - сказки досужих любителей безООСников.

[tomtit]

Пассивный фильтр тоже рассматривался. Но лучше всего подходит опять-таки
инверсный Чебышев 4-го порядка.
Вот примерный вариант с входным имредансом ~600ом.

Недавно распотрошил импульсный источник, там используется миниатюрный дроссель 1мГ на 200Вольт - это 100 витков
на китайском торе из молибденового пермалоя диаметром 12мм.
Где еще найти такие - не знаю. Если в России продают в розницу МР140 или Гаммет, то я вам завидую.
Вообще-то мотать 4 тора по 100-220 витков неохота, да и результат не гарантируется.
Есть еще мой любимый способ добывания изюма из булочек - купить высококачественные индуктивности с сердечниками из нужного материала,
раскурочить и перемотать.
Но стоит ли овчинка выделки? Я скорее меломан, чем аудиофил, и отсутствие/присутствие в схеме ОУ мне глубоко фиолетово,
лишь бы результат был нормальный.

[vladimir sim]

Да меня тоже наличие ОУ не пугает. Преимущество вашего варианта - скорее, эллиптического, чем инв Чебышев- полюс затухания можно подогнать под 8 или 16 Fs, там где висит наибольшая неподавленная DF cпектральная плотность мощности. Колечки из аналогов МП140 и у вас должны быть в изобилии , это для любых дросселей с существенным подмагничиванием, бонус нанокристаллитов- стабильная Мю от частоты.

[tomtit]

Да меня тоже наличие ОУ не пугает. Преимущество вашего варианта - скорее, эллиптического, чем инв Чебышев- полюс затухания можно подогнать под 8 или 16 Fs, там где висит наибольшая неподавленная DF cпектральная плотность мощности. Колечки из аналогов МП140 и у вас должны быть в изобилии , это для любых дросселей с существенным подмагничиванием, бонус нанокристаллитов- стабильная Мю от частоты.

Нет это не эллиптический, а именно инверсный Чебышева, или, если быть строгим,
инверсный эквириппл. Можно спроектировать фильтр не используя Чебышевские полиномы,
результат будет - менее крутой спад, но более линейная фазовая х-ка.
Дело в том, что у него нет волн в полосе пропускания.
Волны АЧХ в полосе пропускания - это отражения (очень слабое электрическое эхо), которые,
как говорят некоторые авторитеты (Бруно П.), нежелательны в звуковой технике.
Нули в полосе задержания сильно увеличивают крутизну спада, но не портят
фазу. Это как бы дополнительный "КИХ фильтр". Платить за это приходится
уменьшением крутизны затухания на ВЧ, но то что лежит ниже 80дБ не должно сильно
беспокоить, влияние паразитов платы и компонентов будет того же порядка.

[LexaryStyle]

Может пермаллоевый транс...

[vladimir sim]

LexaryStyle, зачем вы так. Помните анекдот- Штурман, приборы! Штурман в ответ--80! Пилот- что 80? Штурман- А что приборы?

[LexaryStyle]

LexaryStyle, зачем вы так. Помните анекдот- Штурман, приборы! Штурман в ответ--80! Пилот- что 80? Штурман- А что приборы?

Я использовал AFIR+транс.)

[tomtit]

Если вы не реализовали RZ на выходе AFIR, который почти удваивает к-во логики при реализации на дискрете,
то транс уже ничего не испортит. Хотя - на вкус и цвет ...

[putin]

Если вы не реализовали RZ на выходе AFIR

можете осветить в двух словах примерную реализацию RZ? .спасибо.

[tomtit]

можете осветить в двух словах примерную реализацию RZ? .спасибо.

Каждый бит на выходе DSD должен быть представлен калиброванным импульсом с коэффициентом заполнения < 100%.
Обычно это 50% или 75%. Обычно умножается в 2-4 раза длина и тактовая частота сдвигового регистра, что очень
неудобно для дискретного исполнения.

[putin]

услышал....какой профит применения Возврат к нулю???

[tomtit]

услышал....какой профит применения Возврат к нулю???

Увы, нет времени на ликбез, учите матчасть - http://ispg.ucsd.edu/wordpress/wp-co...ching-DACs.pdf

[putin]

спасибо

[155ла3]

Игорь, приветствую!

Волны АЧХ в полосе пропускания - это отражения (очень слабое электрическое эхо), которые, как говорят некоторые авторитеты (Бруно П.), нежелательны в звуковой технике.

Не улавливаю связь между волнами АЧХ и "отражениями". Считаю погоню за идеально ровной полосой пропускания некоторым фетишем (всё сказанное имхо).
З.Ы. Очень нравится эта твоя идея в целом!

[LexaryStyle]

Если вы не реализовали RZ на выходе AFIR, который почти удваивает к-во логики при реализации на дискрете,
то транс уже ничего не испортит. Хотя - на вкус и цвет ...

Реализовал.

[tomtit]

Похоже, при высоком оверсэмплинге дискретный AFIR невыгоден.
Прикинем монстра на 32 отвода(64 для дифф), при всех одинаковых коэффициентах подавление всего -10дБ на 500К и
дальше идет "огурцами" по -30дБ. При попытке сделать оптимальные коэффициенты,
центральный "огурец" расползается вширь, боковые падают, но надо ли оно нам?
Без аналогового фильтра не обойтись никак. И далеко не факт, что АФИР ему сильно поможет,
до 500-700кГц надо все убирать в аналоге.
Совсем другое дело, если сделать 150-250 точных коэффициентов ...

[tomtit]

Фильтр с требуемыми х-ками (4-ый порядок, мнимые нули на 300К, -80дБ) получился весьма простым. Один ОУ и дюжина резисторов и конденсаторов.
Стандартными программами он не считается, пришлось рыться в патентах, решать систему из 8 нелинейных уравнений,
вывести и решить которые, помог пакет компьютерной алгебры (Вольфрам).
Чувствительность к номиналам низкая, собственный шум на выходе ~ 6мкВ в полосе 20-20К и ~23мкВ в полосе 20-1000К.
Неравномерность в полосе 20-20К - 0.02дВ, монотонный спад без волн. Срез - 44К (-3дБ). Фаза - почти линейная в звуковой полосе.
Крутизна спада - 90дБ/декаду.
Топология похожа на MFB с двойным Т мостом, но не совпадает с прототипом из патента.
Номиналы конденсаторов удачно ложатся на стандартную сетку.
Входное сопротивление 1.6К, нагрузка на ОУ 1.3К на низких, 0.4К на частотах выше 300К.
Теперь надо сравнить с результатами на стандартных (FDNR, 2-каскадным MFB и.т.д) топологиях фильтра.
Претензии могут быть к собственным шумам.

[tomtit]

Не улавливаю связь между волнами АЧХ и "отражениями".

Связь есть. Фурье от косинусной (волнистой) АЧХ дает два сдвинутых отклика, в плюс и минус. Задержка
получается в доли миллисекунды, амплитуда ~ -70dB (для плохого случая).

[155ла3]

Связь есть. Фурье от косинусной (волнистой) АЧХ дает два сдвинутых отклика, в плюс и минус. Задержка
получается в доли миллисекунды, амплитуда ~ -70dB (для плохого случая).

Любой FIR - тогда сплошные "отражения".
И что теперь делать - как теперь жить?

[tomtit]

Вот демонстрация этих отражений для тех, кто сомневался.