Дилетантский вопрос про sigma-delta

[tomtit]

Вот наскоро сочинил примитивную модель однобитного сигма-дельта модулятора 4-го порядка,
подал на вход синус 20-бит проапсэмпленный до 256*Fs.
Смотрите что получилось ...
Почему никто не использует столь простой подход ?
Ищем грабли ..., учим теорию.

[tomtit]

Пришлось откорректировать и упростить ЦАП.
Гармоники теперь на уровне -142дБ, без режектора -30дБ их не видно из-за шума.
Приведён спектр 2**17 -1dB с нотчем(-30dB, усиление +6dB) но без векторного усреднения.

Похоже тему надо закрывать совсем. Делать здесь больше нечего ...

[DIM]

Фантастика какая-то.

[EDDiE]

Оказалось, что присутствует только 2-ая с амплитудой -124дБ, а все остальные лежат ниже -140дБ.

Игорь, а что давало 2-ю гармонику, в чем причина была?

[dortonyan]

Похоже тему надо закрывать совсем. Делать здесь больше нечего ...

Не ну делать всегда есть что. Например учиться. )
Ну или чего-нить оптимизировать/упрощать.

[LexaryStyle]

Пора подводить итоги по DAC, сделанному из триггеров и резисторов и без применения высоких нанотехнологий.
Вторая гармоника на уровне около -120дБ на сигнале около 0дБ пока непобедима.
Возможно, что надо чередовать прямые и инверсные выходы триггеров в каждом плече дифференциального АFIR, чтобы разровнять возможную разницу прямых и инверсных выходов.
Осталась ещё нерешенной проблема с получением максимально-возможного динамического диапазона.
Этому мешает тепловой шум резисторов и ОУ. Как реализовать простой, неискажающий и бесшумный ФНЧ - непонятно. Пока SNR - слабое место. Всё остальное можно задавить до уровня, когда параметры будут ограничиваться только разрядностью данных. Уже сейчас трудно отличить, где гармоники, а где алиасы ЦФ - они примерно одного уровня. Видно, что отсутствует модуляция шумовой полки. Дифф. линейность преобразования - просто идеальна.

Сделал мультик из измерений окончательного варианта модулятора.
Максимальный уровень находится в районе -10дБ от стандартного - это для того, чтобы получить комфортную громкость с имеющимся УНЧ.

P.S.
Победил в итоге простейший модулятор 8-го порядка с ШИМ выходом в 8 раз
ниже тактовой. Большие надежды на самоосциллирующий модулятор не оправдались, уровень шума и 2-ой гармоники у него получился намного хуже.

Вложение 443173

Повторить вашу конструкцию можно будет или проект вашего итогового модулятора закрыт?

Этому мешает тепловой шум резисторов и ОУ. Как реализовать простой, неискажающий и бесшумный ФНЧ - непонятно.

Я собирал АФИР на нитрид-танталовых резисторах, они самые малошумные вроде как. Но у меня был дифф выход с развязкой трансформатором, но времени потраченного на трансформатор результат не компенсировал, слишком все становится монструозно...

[tomtit]

Доделал источник питания для ДАК на +7В и +-15В. Размер 80х40х15мм. Входное напряжение +15 беру с USB-C PD зарядки, поставил китайскую CH224K для PD протокола. Преобразователь - квазирезонансный полумост. Во всём источнике всего 4 электролита по 100мкф каждый, остальные ёмкости Х7R 1206 и 0805.
Трансформатор заводской от Wurth за 3$, изоляция 5кВ, емкость < 18пф. На 150кгц был виден пик -100дб, сдвинул частоту на 500кГц, теперь на спектре на выходе DAC не видно ничего подозрительного и никаких следов сети и её гармоник.
Интеграл мощности шума в звуковой полосе остался тот же самый, что и с классическим железным трансформатором.

[tomtit]

Обмерил по-аккуратнее последнюю модификацию ДАК. Выход 0dB сделал точно 1В rms.
Измерял с нотчем -30dB и усилением +6dB.
То есть, THD надо делить на 32 (0.00055%/32=0.000017%), к ENOB прибавлять 5, a реальный SFDR и SNR лучше на 30dB.

[pyos]

Offтопик:
tomtit, всё фантастичнее и фантастичнее

[Оллема]

Останется найти записи, сделанные на аппаратуре, хотя бы близкой к таким параметрам...
А еще воспроизвести на акустике так же

[tomtit]

Offтопик:
tomtit, всё фантастичнее и фантастичнее

Позвольте не согласиться, никакой фантастики.
Надо правильно интерпретировать результат, а для этого - смотреть циферки, выданные программой в колонке «Мультиметр».
Шмелёв, несмотря на заморочки с интерфейсом, это одна из немногих программ, которая заслуживает доверия.

Читаем - SNR на правом канале 74дБ+30дБ = 104дБ. Невзвешенный, конечно.
Довольно скромная цифра, гордиться особо нечем.
Отсюда и ЕNOB - 12bit+5 = 17бит эффективных, тоже не очень.
Смотрим SFDR - 112+30=142dB - Отлично!

Если убрать весь шум многочисленными векторными усреднениями, то можно дойти до 21-22бит эффективной разрешающей способности, что уже неплохо.

Вполне выполнимо довести SNR до 120-126дВ, но для этого придётся, как минимум, удвоить сложность восстанавливающего ФНЧ.

В этом проекте я сознательно сделал выбор в пользу линейности и простоты аналоговой части за счёт повышенного уровня шума.

[Sanny]

Позвольте не согласиться, никакой фантастики.
Надо правильно интерпретировать результат, а для этого - смотреть циферки, выданные программой в колонке «Мультиметр».
Шмелёв, несмотря на заморочки с интерфейсом, это одна из немногих программ, которая заслуживает доверия.
Читаем - SNR на правом канале 74дБ+30дБ = 104дБ. Невзвешенный, конечно.
Довольно скромная цифра, гордиться особо нечем.
Отсюда и ЕNOB - 12bit+5 = 17бит эффективных, тоже не очень.
Если убрать весь шум многочисленными векторными усреднениями, то можно дойти до 21-22бит эффективной разрешающей способности, что уже неплохо.
Вполне выполнимо довести SNR до 120-126дВ, но для этого придётся, как минимум, удвоить сложность восстанавливающего ФНЧ.
В этом проекте я сознательно сделал выбор в пользу линейности и простоты аналоговой части за счёт повышенного уровня шума.

Сорри за диалетанский вопрос, а можно по этой идеологи сделать модулятор на который можно повесить dsd1700?

[tomtit]

Сорри за диалетанский вопрос, а можно по этой идеологи сделать модулятор на который можно повесить dsd1700?

Нет, для dsd1700 надо проектировать другой модулятор и результат всё равно не порадует.

[pyos]

Отсюда и ЕNOB - 12bit+5 = 17бит эффективных, тоже не очень.

Ну, как сказать - это всё равно весьма неплохо для "самодельного" россыпушного AFIR. Плюс - это значение с учётом шума и, насколько я понимаю, в первую очередь за счёт шума.

В этом проекте я сознательно сделал выбор в пользу линейности и простоты аналоговой части за счёт повышенного уровня шума.

Так, может, это и есть оптимальное решение? Шум - относительно (и то...) высокий, но (условно) нетерминированный, а искажения низкие, и за счёт этого получается относительно простая аналоговая часть, от которой, в первую очередь, и зависит звук.

---------- Сообщение добавлено 19:43 ---------- Предыдущее сообщение было 19:43 ----------

Нет, для dsd1700 надо проектировать другой модулятор и результат всё равно не порадует.

Жаль это слышать. Если не секрет - а почему не порадует? ЕМНИП, в DSD-режиме - это просто AFIR на 64 (вроде бы) отвода, в чём принципиальная разница?

[tomtit]

Ну, как сказать - это всё равно весьма неплохо для "самодельного" россыпушного AFIR. Плюс - это значение с учётом шума и, насколько я понимаю, в первую очередь за счёт шума.

Так, может, это и есть оптимальное решение? Шум - относительно (и то...) высокий, но (условно) нетерминированный, а искажения низкие, и за счёт этого получается относительно простая аналоговая часть, от которой, в первую очередь, и зависит звук.

---------- Сообщение добавлено 19:43 ---------- Предыдущее сообщение было 19:43 ----------


Жаль это слышать. Если не секрет - а почему не порадует? ЕМНИП, в DSD-режиме - это просто AFIR на 64 (вроде бы) отвода, в чём принципиальная разница?

Да 17 бит - это даёт белый шум, причём в аналоговой части. АФИР длиной 8 и 16 по шумам не отличаются.
Цифровой шум в основном зависит от физической реализации АФИР, т.е. разводка, развязка, размер и экранировка (4-x слойная РСВ).

А касательно DSD1700, там всё так же упрётся в ФНЧ и аналог, но обычная DSD модуляция гораздо хуже
фильтруется и переваривается в аналоге. Да и длина АФИР там всего 8. Я когда-то даже запОстил номиналы резисторов, которые там стоят.

Offтопик:
Да и готовые микросхемы меня не интересуют, этого гемора на работе предостаточно, кроме ФПГА конечно.
ФПГА - по-моему- это последняя возможность поработать творчески, как настоящий радиолюбитель. А складывать из «кубиков» и потом исправлять чужие ошибки - надоело за долгую карьеру.

[pyos]

Да 17 бит - это даёт белый шум, причём в аналоговой части.

Но ведь это же самый безобидный вид шума. А как оно на слух?
Понятно, что хочется добиться результата, как у фирменных специализированных решений, но они-то тоже гонятся за циферками, зачастую, в ущерб остальному. А тут, как будто бы, в ущерб "красивости" значений по шумам может оказаться предпочтительное на слух решение.

Да и длина АФИР там всего 8

Тогда действительно смысла нет.

[tomtit]

Но ведь это же самый безобидный вид шума. А как оно на слух?

В отличие от электроники, у меня нет опыта экспертного прослушивания.
Мои слуховые ощущения всегда совпадают с приборными измерениями.
А белый шум, действительно, совершенно «прозрачен» для слуха на величину около 15-20дБ. Поэтому, внимание уделялось получению нормального SFDR.

[Meta|_]

ИМХО розовый обычно благозвучнее. Можно подумать в сторону pre emphasis

[tomtit]

В общем, тему закрываю насовсем, ибо название уже не соответствует содержанию.

У последней версии дискретного ФПГА-ДАК, гармоники не измеряются достоверно даже Космосом с режектором и усилением. ESS, AKM и прочий силиконовый хай-тек стоит в сторонке и молча завидует.

Осталось только улучшить SNR, который для аудио не нужен.
Сигнал уровня -75дБ уже практически не слышен даже вблизи от динамика, можете проверить сами.
Такое ощущение, что разработчики цифрового аудио и их менеджеры давно потеряли всякую связь с реальностью.