Полностью цифровая реализация UcD?

[antonluba]

Давайте попробуем разобрать нюансы и, хотя бы, теоретическую возможность реализации./

Начнем с простого.
Я себе представляю примерно такую конструкцию.

Я имел в виду так сказать “dummy” цифровой вариант усилителя класса д с оос.
Умножаем вход на Ку, выход оцифровываем, сравниваем значения, результат сравнения на выход с обратным знаком.

Задержка на оцифровку выхода должна быть сравнима с задержкой распространения в драйвере ВК, иначе ничего работать не будет вообще.
И схема может быть абсолютно статическая, но от времени преобразования в конечном итоге зависит разрядность получившегося шима.
Поэтому и нужен быстрый ацп.

Если применить идею с двумя интеграторами в петле, задержку можно компенсировать, но не бесконечно.
Надо, конечно, попробовать вникнуть в эту тему, хотя бы потренироваться в моделировании, но пока занимаюсь другими интересными вопросами

---------- Сообщение добавлено 23:54 ---------- Предыдущее сообщение было 23:09 ----------

LTC2387-18

[deemon]

Даешь мощный дельта-сигма ЦАП!!!
На вход уся подаем ШИМ-сигнал, с выхода однобитным АЦПом сравниваем со входным и вуаля

Но ты заметь , что дельта-сигма ЦАП даёт на выходе частоту битов , гораздо большую , чем мы можем подать на управление силовыми полевиками в нашем УНЧ . Да это и понятно - одно дело дёргать какой-нибудь выход чипа одним логическим элементом , а другое - управлять полевиками с токами по 10 ампер Поэтому надо делать так - взять дельта-сигма ЦАП , получить на его выходе поток битов на высокой частоте , на этой же частоте , синхронно , запустить дельта-сигма модулятор , на который подать сигнал с выхода УНЧ , сразу после ФНЧ . Таким образом , у нас будут два битовых потока - один ( после ЦАП ) содержит информацию о том , что мы хотим иметь на выходе , а другой ( с модулятора ) - что мы там реально имеем Далее , один поток вычитаем из другого простым однобитным сумматором , и уже полученный разностный поток - подаём на цифровой фильтр-усреднитель . При разработке фильтра-усреднителя учитываем соображения , описанные в посте 31 . Ну а далее , данные с выхода фильтра преобразуем ( после соответствующей децимации , итд ) в бинарный сигнал пониженной частоты ( сотни килогерц ) , который уже будет управлять полевиками УНЧ . Выглядит вполне логично ... как бы там ни было , если бы мне пришлось делать такой УНЧ - я бы двигался примерно в этом направлении

[fakel]

Ну есть же СВЧ транзисторы

[deemon]

Ну есть же СВЧ транзисторы

Слушай , ну это уже даже не "из пушки по воробьям" Для усиления звукового сигнала ( полоса 20-20000 герц ) использовать гигагерцовые транзисторы , со всеми "прелестями" СВЧ монтажа и кучей помех - не слишком ли это будет ? Это как если бы здоровенный 300-метровый авианосец типа "Нимиц" гонялся бы за деревянной лодочкой ... ну смешно же , в самом деле . "Антиинженерный подход" , как я это называю . Ладно бы ещё , если бы это давало какой-то особенно хороший звук , но я например ни разу не видел , чтобы какой-то УНЧ класса D играл бы лучше самого средненького аналогового УНЧ ... и это кстати уже большой успех , хе-хе - потому что первые такие усилки играли вообще как конченое барахло . Единственное их значимое преимущество - дешевизна массовой "штамповки" на китайских заводах , более ничего . Именно поэтому я , например , никогда не занимался такими УНЧ , да и не собираюсь , а все мои рассуждения в этой теме - чисто "умозрительные" , так просто , ради развлечения ...

[Yurgen]

чтобы какой-то УНЧ класса D играл бы лучше самого средненького аналогового УНЧ .

В правильной реализации DS модулятор применяется с PWM, это переводит высокочастотный поток в менее высокочастотный, биты во временную область. Разрешение получается высокое, DAC собранный по такой архитектуре будет очень хорошо играть, пример Mola-Mola Путцейза. Усилитель отличается от дака только наличием мощного выходного каскада и обратной связи в цифровой домен. Почему он должен играть хуже аналогового, если искажения у него могут быть ниже чем в аналоговом варианте? Кроме того из цепочки усиления исключается дофига и больше каскадов начиная с IU, фильтрами в ЦАПе и заканчивая каскадами аналогового усилителя. Понятно что нужна качественная реализация начиная от генераторов на 2 сетки с низким джиттером, правильной топологии печатной платы, правильного блока питания и т.д. Китайцы делают на скорую руку тупо по референс-дизайну максимально дешево, поэтому к их изделиям всегда есть вопросы.

[tomtit]

Ладно бы ещё , если бы это давало какой-то особенно хороший звук , но я например ни разу не видел , чтобы какой-то УНЧ класса D играл бы лучше самого средненького аналогового УНЧ

Ну это уже давно не так. Конечно, я пока не слышал хороших интегральных усилителей класса Д.
Но у меня дома уже давно работает оригинальный nC400 c 55dB ОС после дросселя. И никаких претензий к качеству пока нет. По крайней мере он значительно лучше старых японских и английских аудиофильских в классе AB и А. Дело не в классе D, а в грамотности и честности фирмы-разработчика. Инженер - раб работодателя и отдела продаж, как скажут - так и сделает, ибо именно за это деньги платят, а не за низкий ТНД. А говорят всегда - сделай побюджетнее, но чтобы можно ещё было как-то слушать.

[АЛВАЛИ]

...чтобы какой-то УНЧ класса D играл бы лучше самого средненького аналогового УНЧ ...

Ну в целом так и есть. Хотя последние (УНЧ класса D) уже немного похожи на усилители, особенно c ОС после дросселя.
Но следует понимать что с ООС у них очень скромно, несмотря на сильные привирания на эту тему.
Покажите, на выходе, форму меандра в 1 В, и ффсёоо станет понятно.

[domician]

я , например , никогда не занимался такими УНЧ , да и не собираюсь

Разве кто-то заставляет?

Все это мне напоминает сектантские разборки лампа/транзистор, Si/Ge, А/АВ. Ныне добавили D и еще по алфавиту.
К сожалению люди так и не понимает, что выбор железок для воспроизведения музыки ни чем не отличается от, например, выбора перфоратора.
Притом, например, в топике про инструментарий самодельщика почему-то обходятся без мифотворчества, своего или чужого.

[Инквизитор]

Ребята, не стоит вскрывать эту тему. Вы молодые, шутливые, вам все легко. Это не то. Это не Чикатило и даже не архивы спецслужб. Сюда лучше не лезть. Серьезно, любой из вас будет жалеть. Лучше закройте тему и забудьте, что тут писалось. Я вполне понимаю, что данным сообщением вызову дополнительный интерес, но хочу сразу предостеречь пытливых – стоп. Остальных просто не найдут.

---------- Сообщение добавлено 17:04 ---------- Предыдущее сообщение было 17:03 ----------

P.S. Я на этой теме в период с 2010 по 2012 просадил стоимость 2-хкомнатной квартиры. Не для аудио конечно и там свои требования были. Но вот так.

[Михаил45]

Offтопик:
Вроде не 1 апреля сегодня...

[antonluba]

на этой теме

Не для аудио конечно

свои требования были

вот так

Л- логика

[Инквизитор]

Менее жесткие , чем для аудио по искажениям и частотный диапазон был поуже. Напряжение на выходе высокое, да, но первоначально отлаживалась низковольтная версия. Все равно гемора поимел по полной. Сделал в итоге, но общий проект пришлось похоронить.

[Михаил45]

Offтопик:
Теперь все понятно.А то страшилки, квартиры...

[Инквизитор]

Offтопик:
Год работы вбелую команды из 3 чел - это сейчас минимум 15 млн

[Yurgen]

Сделал в итоге, но общий проект пришлось похоронить.

Offтопик:
Что касается сабжа, на форуме уже лет 15 ведутся разговоры о создании цифроусилителя и в этом участвуют почти все кто хотя-бы раз в жизни прочитал по крайней мере один учебник по ЦОС. Все эти темы заканчивались на том что в природе нет подходящих LLDAC.
Сейчас ситуация изменилась, в Нидерландах сделали полностью готовый к употреблению чип да еще и по цене 6$. Поэтому проводить дальнейшие иследования на FPGA уже никому не надо даже в теории.

[dortonyan]

Offтопик:

Сейчас ситуация изменилась, в Нидерландах сделали полностью готовый к употреблению чип да еще и по цене 6$. Поэтому проводить дальнейшие иследования на FPGA уже никому не надо даже в теории.

ЦАПы интегральные тоже давно появились. И тем не менее, смысл своего на FPGA все равно присутствует, ибо в интегральных решениях жестко экономят на всем подряд. И судя по ценнику данный чип не исключение.
А самое главное - это же хобби, где вопрос рентабельности вообще не стоит.
Если рассуждать в категориях стоимости, то самому вообще не имеет смысла ничего делать и форум можно было не открывать.

Все эти темы заканчивались на том что в природе нет подходящих LLDAC.

Имелось ввиду ADC?
Ну вообще-то есть. Уже давно есть PCM1802/4202/4222 с выходом прямо с модулятора. И уже довольно давно появились 20..24 бит SAR АЦП. Последние конечно недешевые, но для единичной разработки для себя вполне годятся.
Т.е. ограничивающий фактор явно не комплектация.

Инквизитор, не надо путать коммерческий проект с хобби.
Конечно если у вас сидит на зарплате отдел разработчиков, то стоимость разработки может получиться чудовищная. Но это касается не только сабжа, а вообще чего угодно (линейных усилителей в том числе).
Народ на всякие кошерные АС и прочее высоко-концовое барахло переводит денег гораздо больше, чем можно потратить на самостоятельную разработку цифрового УНЧ. И что-то никто не плачет как он разорился.

[Yurgen]

ЦАПы интегральные тоже давно появились. И тем не менее, смысл своего на FPGA все равно присутствует

ЦАП на FPGA легко реализуем, это все же немного другое. Но это тоже время и деньги. Хотя в тонких нюансах характер подачи может быть немного разный, переиграет ли ЦАП на FPGA например AK4497 или AK4499 тот еще вопрос.

ибо в интегральных решениях жестко экономят на всем подряд

У них приведена схема модулятора, не вижу особой экономии, единственно что можно улучшить, так это поднять частоту мастерклока с 1024 Fs в AX5689 до 2048Fs, но нужны тогда заказные генераторы с ультранизким джитером на 2 сетки.

PCM1802/4202/4222

С ADC и обратной связью не все так просто, не зря они свой сделали.

[Slava!!!]

Несколько имхов по сабжу

По сабжу. Может мне кто-нибудь в 2-х словах объяснить: чем цифровая ООС лучше аналоговой?

1. Кач-во работы цифровой части не зависит от физического исполнения.

Фактически в рассматриваемых усилителях цифровая часть включает в себя мощные выходные ключи. А именно данный узел является в УМ класса D основным источником искажений.

2. На вход принимается непосредственно цифровой сигнал (т.е. модуль ЦАП разменивается на модуль АЦП). Что в свою очередь позволяет прямо в УНЧ запихнуть всю необходимую ЦОС, заменяющую вспомогательные схемы на входе УНЧ (РГ, темброблок и прочее). Причем с гораздо лучшим качеством (чем в аналоге), которое так же не зависит от физического исполнения.
3. Снижаются требования к межблочному кабелю и исключается влияние кабеля на звук (т.к. кабель получается так же цифровой).

В УНЧ можно установить модуль ДСП с классическим слабосигнальным ЦАП на выходе, и также регулировать все в цифре. Заодно избавляемся и от аналогового межблочного кабеля.

Да и качество аналоговых слабосигнальных узлов на сегодня можно сделать покрывающим потребности аудио со значительным запасом. Это, кстати, относится и к аналоговому ШИМ-модулятору.

Итого кач-во звука сводится всего к одному аналоговому узлу: АЦП

Как отмечалось выше, основным источником искажений усилителя класса D является узел выходных ключей. Причем на сегодня искажения данного узла могут быть уменьшены до приемлемого уровня только введением ООС.

При этом в если в традиционной аналоговой реализации класса D цепь ООС содержит пассивный делитель напряжения и сумматор на ОУ, то в цифровой реализации неизбежно добавляется АЦП, который имеет собственные ненулевые погрешность и задержку преобразования. Это ограничивает эффективность компенсации искажений (как непосредственно за счет погрешности преобразования, так и снижением потенциально достижимой глубины ООС в связи с задержкой АЦП). В связи с этим итоговая линейность получается ниже, чем в аналоговом классе D в сочетании со слабосигнальным ЦАП.

Тогда на хрена все это?

[Yurgen]

А именно данный узел является в УМ класса D основным источником искажений.

На ганах пишут можно получить -100-110db THD. Мне вот интересно их кто-то может услышать, даже на полной мощности 100W усилителя, амплитуда искажений меньше милливольта.

[dortonyan]

Фактически в рассматриваемых усилителях цифровая часть включает в себя мощные выходные ключи.

Это уже аналоговая часть.

При этом в если в традиционной аналоговой реализации класса D цепь ООС содержит пассивный делитель напряжения и сумматор на ОУ, то в цифровой реализации неизбежно добавляется АЦП

Ну так аналоговый сумматор (вместе с кучей аналоговых цепей коррекции) при этом исключается. А в цифре все это работает значительно качественнее, и не подвержено никакому внешнему влиянию (помехи и наводки, излучаемые как извне, так и по сигнальной земле). Т.е. не зависит от ЭМС и кач-ва трассировки платы, которая в аналоговом D-классе имеет ключевое значение.
Плюс исключается ЦАП и его аналоговый фронтенд, работа которых так же непосредственно зависит от ЭМС устройства (это если не считать их собственный искажения).

В УНЧ можно установить модуль ДСП с классическим слабосигнальным ЦАП на выходе, и также регулировать все в цифре. Заодно избавляемся и от аналогового межблочного кабеля.

С этим полностью согласен. Именно так и должен выглядеть современный УНЧ любого класса: USB/SPDIF вход и выходы на АС.

У них приведена схема модулятора, не вижу особой экономии

Структурная схема есть. А какой там апсемплер, какие разрядности, какие коэф-ты? Может там все хорошо, но из ДШ этого не видно. Для УНЧ вполне могли сделать попроще, т.к. все равно нелинейности относительно большие.

С ADC и обратной связью не все так просто, не зря они свой сделали.

Как бы его там не сделали, задержка не будет меньше, чем у ДС АЦП с RAW выходом с модулятора, или у SAR АЦП c параллельным выходом.

[tomtit]

Усилители в классе D имеют одну неприятную особенность, характерную для ШИМ выхода. Это дополнительная неминимально-фазовая
задержка в среднем на пол-периода ШИМ, да ещё и скоррелированная с сигналом. Поэтому простой способ - взять ОС с единственного выхода ФНЧ ограничивает максимально возможную ОС величиной, где-то 75-90дБ по моей грубой оценке.
Можно сделать ОС и около 120дВ, но придётся ограничивать коэффициент модуляции где-то до значения 50-60%,
как это сделано в большинстве однобитных сигма-дельта DAC.
А имеет ли смысл тогда этим заниматься даже ради хобби?
P.S.
Попробуйте силы сначала в обычном классе D. A когда превзойдёте Purifi, уж беритесь за цифру.
Есть, конечно и другие решения, типа параллельного линейного канала коррекции ошибок, но это уже создание какого-то монстра.
Я бы не стал это городить чисто из эстетических соображений.
Нужно делать просто и красиво, как это делает Бруно.