Построение аудио АЦП для себя любимого

[svolkovoy]

про ЦАПы уже 2 ветки наплодили - начнем про АЦП.
Итак первое - какие изделия из сигма дельт лучше? Вообше и из имеющегося в наличии (ад1871 и пцм1804).
если делать на АЦП последовательного приближения (есть ад7679 и адс8382) то надо ли делать передискретизацию и цифровую фильтрацию для понижения частоты до нужной? Пока все, потом начнем про входные каскады и т.д. и т.п.

[maxssau]

народ, кто что скажет про входные цепи сис1, стоит ли применять нечто похожее для защиты от превышения напряжения, а так же лампочки, делитель и коррекцию CMRR?

S1 SM 231_233.pdf

[dortonyan]

Имеется ввиду для своего АЦП?

---------- Сообщение добавлено 22:07 ---------- Предыдущее сообщение было 21:41 ----------

По поводу защиты: для себя я бы вообще не заморачивался. Если понимаешь что делаешь, то спалить проблематично.
Если для мелкой серии, я бы использовал схему проще. Сборки bav99: для неинверта аноды в минус питания, катоды - в плюс. И резисторы ом по 100 перед диодами. Для сумматора без буферов можно bav99 между входами ОУ, а может и без диодов прокатит (если у ОУ встроенных хватит).
По поводу CMRR, линейности и шума для схем простого сумматора (как в моей схеме) и ИУ (ИУ - сумматор с неинверт. буферами на входе, как в твоей схеме) получаются качели:
1. В случае если импеданс источника сигнала нулевой: обе схемы (сумматор и ИУ) имеют высокую линейность, а CMRR ограничен разбросом номиналов резисторов (на ВЧ еще и конденсаторов) в плечах сумматора. Более точную подстройку можно сделать и проще (добавить подстройку сопротивления в одно из плеч сумматора). Но на мой взгляд, хватит и точных резисторов (0,05..01%). Если не делать соединение с USB без развязки, то такой точности должно вполне хватить для ослабления синфазных помех и земляных петель. 0,1% - это 60дБ ослабления.
2. В случае, когда источник имеет повышенный выходной импеданс: у сумматора падает CMRR на величину отклонения сопротивлений в плечах, т.к. к сигнальному плечу добавляется импеданс источника. А у ИУ растет нелинейность, т.к. ОУ на синфазном сигнале работает с сопротивлением на входе. Соот-но для такого случая нужно расставить приоритеты: что важнее - линейность или CMRR.
3. При повышенном выходном импедансе источника сигнала проблему ухудшения линейность для ИУ можно решить (по крайней мере в значительной степени) ценой ухудшения SNR. Для этого на входе нужно применять LM318 (самый лучший вариант, но шумный) или NE5534 (похуже, но зато и тише). Возможно знающие товарищи подскажут еще варианты ОУ, но суть не меняется.

[IVX]

есть ещё вариант сделать вход на дискретных транзисторах(заодно выиграть чуть-чуть в шуме при кз входа), с общей ос так чтоб оу держал там искажения в норме. Тогда >100мА в базу очень редкая помеха даст чтоб спалить дискретный диффкаскад.

[dortonyan]

Поизучал еще схему S1 SM. В общем, для универсального вхлопа измерительного АЦП можно брать её за основу. Т.е. ИУ на трех 5534 с питанием +/-15В - самый оптимальный вариант и по совокупности: шум + CMRR + линейность на симметричном и несимметричном сигнале. Но я бы упростил:
1. Входные буферы использовать с фиксированным КУ +1.
2. Цепи многополюсной коррекции применить как здесь: http://s-audio.systems/blog/ne5534/?lang=en
3. Для всех ОУ обеспечить по возможности симметрию импедансов по входам.
4. Интегратор заменить схемой подстройки нуля потенциометром.

Остальное - нюансы. Схему защиты входов и балансировки CMRR можно оставить как есть, но чутка скорректировать для выравнивания импедансов по входам ОУ.
ОУ лучше брать ONsemi, техасовские по слухам хуже. Диоды защиты BAV99 от филипса, или новые аналоги. Лучшие из того что я находил делает NXP (под таким же названием и под другим), надо смотреть по ДШ, чтобы емкость диодов была линейна на напряжениях выше 5...10 вольт.

[abyrvalg]

ОУ лучше брать ONsemi, техасовские по слухам хуже.

Много измерений 5534 видел на аудиоперфекшине.

С уважением, Полиграф Полиграфович

---------- Сообщение добавлено 11:50 ---------- Предыдущее сообщение было 11:43 ----------

http://s-audio.systems/blog/5534-measurement
http://s-audio.systems/blog/5534-cmrr-measurement/
http://s-audio.systems/blog/5534-dc-parameters

[Alex]

чтобы емкость диодов была линейна на напряжениях выше 5...10 вольт.

Зачем их ставить туда, где возможны такие напряжения ?

[Эзотехник]

Возможно знающие товарищи подскажут еще варианты ОУ

AD797 в AP2722 стояли. И ещё никаких 480 мбит цифровых микросхем на платах >20-битных АЦП быть не должно.
Если самодельщики-перфекционисты будут жалеть экраны над чипами да 3 тослинка поставить в I2S шину (+/- опторазвязку питания на солнцепанелях), то никогда не догонят и не перегонят корпорации (ap, lavry).

[dortonyan]

Зачем их ставить туда, где возможны такие напряждения ?

Например можно нечаянно подать повышенное напряжение с УНЧ. Я таким образом спалил входной ОУ в xonar D2.
Для простого варианта (для себя) я уже писал свое мнение - что на защиту можно забить. Свой вариант схемы я уже приводил, там я не только с защитой, но и с входным сопротивлением не заморачивался. Но такая схема например не годится для приема симметричного (дифференциального) сигнала и при асимметрии выходного сопротивления на входе страдает CMRR. Т.е. я при разработке исходил из личных потребностей и осознанно забил на некоторые моменты.
Но Евгений, как я понял, рассматривает вариант универсальной измерительной схемы для любых сигналов и источников. Поэтому для универсальности (в том числе для случаев, когда USB транспорт не развязан гальванически от АЦП) можно заодно и защиту заложить (хотя бы заложить диоды на печатке, запаивать не обязательно).

Единственное, что не хватает схеме вхлопа на ИУ - это входного делителя для замера сигналов повышенной амплитуды (с того же УНЧ). На обычном сумматоре это не проблема, но на ИУ нужно добавлять на вход какую схему делителя.
Поэтому есть еще такая мысль: схему входных буферов ИУ можно сделать в виде универсального (переключаемого джамперами на PLD2) каскада, который будет включаться повторителем (когда нужен минимальный шум и максимальный CMRR) и инвертором (когда нужна максимальная линейность или прием высокого входного напряжения).

[maxssau]

Да, я хочу универсальный буфер. Оставлю входной делитель (никто не заставляет запаивать реле и резисторы делителя), цепи защиты, место под лампочки.

Сейчас я пока не могу понять как спектра считает искажения, надо покрутить в ARTA, REW и т.п., т.к. по виду мне кажется что значения не верны.

[dortonyan]

AD797 в AP2722 стояли.

797 для работы на синфазном сигнале (как и OPA1612) не годится. В AP используются режекторы, поэтому линейность ОУ там не принципиальна.

И ещё никаких 480 мбит цифровых микросхем на платах >20-битных АЦП быть не должно.
Если самодельщики-перфекционисты будут жалеть экраны над чипами да 3 тослинка поставить в I2S шину (+/- опторазвязку питания на солнцепанелях), то никогда не догонят и не перегонят корпорации (ap, lavry).

Зависит от реализации. Я уже молчу про PCI (PCI-E) звуковые карты, которые прекрасно работают в окружении видеокарты и прочих фонящих помехами устройств внутри ПК (даже без экранов), и при этом демонстрируют линейность и ШУМ, ограниченные возможностями микросхемы АЦП.
Чисто технически, для какой-то узкой задачи корпорации можно не только догнать, но и перегнать. Единственное, в чем их не перегнать - это по продажам. Но, я так понял, что никто и не собирается.

[IVX]

Да, я хочу универсальный буфер. Оставлю входной делитель (никто не заставляет запаивать реле и резисторы делителя), цепи защиты, место под лампочки.

Сейчас я пока не могу понять как спектра считает искажения, надо покрутить в ARTA, REW и т.п., т.к. по виду мне кажется что значения не верны.

спектраплас то вроде попадёт где-то, то сильно мимо. Я сейчас как раз отлаживаю это в матлабе, вроде всё стабильно, только надо ко всему подходить как к замеру мощности шума, например фундаментал мерить так же как шум в узкой полосе найденного максимума +/5%, тогда всё становится стабильным и повторяемым. То же самое со всеми гармониками и в 20-20000гц шуме, один подход, только разная BW.
Я не тратил бы время на спектралаб и прочие недоделанные ффт, к чему исследовать то, что криво спилено?

[dortonyan]

IVX, Иван, это речь про ваш софтовый спектроанализатор, который обещает быть бесплатным? Пожелания (хотелки) из зала принимаются?

[IVX]

да, но там сын мой занимается, а это всегда крайне медленно. Не до хотелок, у меня без того идей самосвал.
Там интересные вопросы возникают по ходу дела, например, стоит ли интерполировать линейно, а то и сплайнами для полной красоты верхушки бинов?
Дело в том, что даже линейная скрывает от глаз видимость бинов на нч .т.е. к чему этот обман зрения, если на 20гц 64к ффт явно квадратит?
Если для красоты, так и идите на 8М ффт, там всё гладок?
Вот я и думаю, а надо оно вообще, украшательства ради, себя же этим и путать? АР2700 софт тоже не интерполирует и внизу очень квадратит ффт.

[Эзотехник]

Я уже молчу про PCI (PCI-E) звуковые карты, которые прекрасно работают в окружении видеокарты и прочих фонящих помехами устройств внутри ПК (даже без экранов), и при этом демонстрируют линейность и ШУМ, ограниченные возможностями микросхемы АЦП.

Правильно молчите, т.к. передать ими лучше, чем старшие 40-60 дБ несинусного сигнала невозможно: http://soundexpert.org/articles/-/blogs/gearslutz
Самое зелёное - плата https://www.ti.com/tool/PCM4222EVM
без всяких DSP/USB на борту, цифровые чипы с низкими dU/dt.

"Some conclusions:
Most tested devices have df-levels around -40 dB and are grouped in two clusters according to similarity of their artifact signatures. Usually devices within a cluster use similar engineering/circuitry solutions.

There is a small group of devices with higher precision around -69 dB: Texas Instrument PCM4222 Evaluation Module, Focusrite Blue 245, Forssell MDAC-4, MSB Platinum IV Plus DAC, MSB Platinum Studio ADC, SPL Madison, ReQuest Audio The Beast DAC, Swissonic DA24 MkII"

Новый "типа-студийный" Lavry Savitr на новых ESS без USB, но в той же глубокой заднице.

[dortonyan]

Правильно молчите, т.к. передать ими лучше, чем старшие 40-60 дБ несинусного сигнала невозможно: http://soundexpert.org/articles/-/blogs/gearslutz

Что-то я не догнал, чем там занимается эксперт. Там случайно нету косяка в методике измерения? Может за время измерения тупо из-за теплового дрейфа какая-то разница набегает... Или алиясинг какой добавляется...
Хотите проверить точность АЦП на случайном сигнале - сгенерите мультитоновый сигнал с некратными частотами, получится сигнал близкий к шуму. И смотрите гармоники, какие проблемы.

---------- Сообщение добавлено 15:16 ---------- Предыдущее сообщение было 15:14 ----------

Вот я и думаю, а надо оно вообще, украшательства ради, себя же этим и путать?

Лично мне конкретно это украшательство не надо. У меня запросы попроще, типа возможности суммирования каналов и осциллоскопа с усреднением.

[Эзотехник]

Там случайно нету косяка в методике измерения?

Это у вас косяки в методиках измерения. Синус 1 кГц и низкий шум были актуальны во времена кассетных магнитофонов. Формат mp3-96 их передаёт хорошо, а звучит плохо.

Допустим какой-то внутренний цифровой фильтр АЦП имеет сильный предзвон - как вы это отловите без меандра или шумоподобных сигналов?

---------- Сообщение добавлено 15:31 ---------- Предыдущее сообщение было 15:25 ----------

чем там занимается эксперт.

Толпы звукорежиссёров по всему миру миксят и гоняют сигналы с разных ЦАП в разные АЦП (и вы можете), а если при вычитании двух подогнанных по амплитуде и времени файлов (входного и выходного) набегает разница на музыке выше -30 дБ в "24-битных" "студийных" приборах - это провал (epic fail), ENOB всего тракта 5.
Значит и путь из АЦП в ЦАП (типичная потребительская схема) будет иметь низкую верность.

---------- Сообщение добавлено 15:39 ---------- Предыдущее сообщение было 15:31 ----------

Может за время измерения тупо из-за теплового дрейфа какая-то разница набегает.

Да, при 16 битной записи около 10 ед. младшего разряда "постоянки" (DC offset) могло сместиться за 1 песню (3-4 минуты). Пока дельтасигм не было, так и жили, до ~1992 г.
Или прогревали оборудование перед записью.
Но не -30 дБ же!

[Alex]

Offтопик:
dortonyan, не трать бисер, он может пригодится для кого-то более вменяемого чем это, бубнящее свои одни и те-же мантры который год.

[tomtit]

да, но там сын мой занимается, а это всегда крайне медленно. Не до хотелок, у меня без того идей самосвал.
Там интересные вопросы возникают по ходу дела, например, стоит ли интерполировать линейно, а то и сплайнами для полной красоты верхушки бинов?
Дело в том, что даже линейная скрывает от глаз видимость бинов на нч .т.е. к чему этот обман зрения, если на 20гц 64к ффт явно квадратит?
Если для красоты, так и идите на 8М ффт, там всё гладок?
Вот я и думаю, а надо оно вообще, украшательства ради, себя же этим и путать? АР2700 софт тоже не интерполирует и внизу очень квадратит ффт.

Не надо украшательств. По определению ФТ даёт одну точку на бин. Иначе у народа появится желание проинтерпретировать данные неверно. Нечего давать повод искать информацию которой там просто нет. Вы же не продаёте эту программу и у вас нет маркетолога, который указывает вам, что нужно делать.

[IVX]

Не надо украшательств. По определению ФТ даёт одну точку на бин. Иначе у народа появится желание проинтерпретировать данные неверно. Нечего давать повод искать информацию которой просто нет.

именно такой ход моих мыслей + сын улиточно-медленный кодер, три месяца проковыряется с этой чепухой.

[maxssau]

Доделал всё что задумано на плате. В ревизии Б сделаю гибрид входной части от сис1 и а24. Результат в целом устраивает. CMRR получился 70 дБ на 1 кГц, 60 дБ на 20кГц, и 78 дБ на 30 Гц. Искажения при -1 дбФс на частоте 1кГц равны 0.0001%, 0.00007% на частоте 7кГц без поправки в АЦП, источник Ар. Изолятор развернул. Макет довольно страшненький и ток жрёт как не в себя, внешний адаптер для питания будет 200%. ADP5070 под вопросом, я еще конечно повожусь на макете, но в целом не понравилось. При 10В в обе стороны ток не более 100-150 мА.







Удаляюсь на 2-3 месяца на новую ревизию, будут вопросы пишите в личку.