DF2 - Вторая версия DIY ЦФ

[dortonyan]

Итак, обещанный проект нового ЦФ.
Опыт прошлой ветки показал, что вопросы построения ЦФ сводятся к конкретному проекту. Поэтому решил создать отдельную.

Исходная ветка с обсуждением различных реализаций ЦФ здесь.
Ветка про ЦФ DF1 здесь.

С момента публикации прошлой версии ЦФ прокачал скилл по верилогу, поэтому новый ЦФ выполнен проще, и с более сложной арифметикой. В частности добавлены опции шейпера и дополнительного апсемплера, что позволяет выводить данные в том числе на малоразрядные ЦАП, типа AK4499EX.
Получив определенный опыт понял о чем писал Сергей Агеев (на счет реализации умножителей и многовходовых сумматоров на FPGA). Если правильно выбирать длину конвейера, то нет смысла изобретать оригинальную схему умножителя. Компилятор синтезирует лучше.
То же самое касается описания сумматоров: использование многовходовых сумматоров оптимизируется лучше, чем ручная разбивка на двух-входовые.

В отличие от предыдущего проекта, новый делался как заготовка для самостоятельного применения и доработки под свои задачи. Поэтому все режимы досконально не тестировались, и проект выкладывается "как есть" в версии альфа.
В исходниках есть только пара примеров: для FPGA cyclone и lcmxo2.
Описание содержит краткое перечисление основных параметров, а так же инструкцию по самостоятельной сборке проекта и генерации собственных коэф-тов в MatLab.
Картинок много, текста мало. Все как мы любим.
Утилита и ее исходник для автоматизированной конверсии коэф-тов в формат верилога прилагается.
Так же прилагаются матлабовские модели всех каскадов фильтра, архив со сгенерированными коэф-тами фильтров, примененных в проекте и симулинк-модель. Для запуска симулинк-модели нужен матлаб версии r2018b.

- 25.09.2023 - Добавил MatLab модель шейпера в симулинке. На этот раз версии r2013b. В 2018-ом матлабе че-то намудрили со спектроанализатором, и в нем амплитуда сигнала получается зависима от порядка шейпера, или от кратности оверсемплинга.

- 27.09.2023 - Правка шейпера 3-го порядка

Шейпер 3-го порядка в проекте выполнен по схеме:

NTF шейпера на 1кГц сигнале:

Данный шейпер оптимизирован для работы на невысокой частоте семплирования (х16..х32) и с разрядностью данных не менее 7..8 бит.
На работы на более высоких ЧД при меньшей разрядности данных можно упростить коэф-т шейпера, улучшив SNR и сэкономив на логике. Для этого исключается слагаемое Gain3 (по схеме симулинка):

В проекте это слагаемое находится в файле DATA_READ.v:

Данное слагаемое отклоняет значение коэф-та от 3-х, создавая дополнительный полюс на NTF. После упрощения коэф-та NTF шейпера принимает вид классического модулятора 3-го порядка.

Можно также это слагаемое не удалять, а менять его величину (увеличивать сдвиг), двигая тем самым полюс NTF.

[свернуть]

- 28.09.2023 - Отрефакторил модули DATA_READ и SAI_OUTPUT. Поправил описание.
- 05.10.2023 - Поправил DF_CONTROL. Поправил описание.

[dortonyan]

Можно в настройках soxr подбирать фильтры, но лень очень - нахуа, спрашивается, лучше слушать музыку.

А еще можно для DF2 в матлабе разных фильтров нагенерить и сидеть слушать сравнивать. Но мне тоже лень таким заниматься.

[Михаил45]

Ну да. Необходим самый незаметный, нейтральный.

[tomtit]

Ну да. Необходим самый незаметный, нейтральный.

Offтопик:
Вообще-то непонятно где нужно остановиться. ЦФ, если сделан без грубых ошибок, сойдет практический любой.
Всегда найдутся люди, которым он будет казаться самым лучшим. Ведь это абсолютно линейное преобразование,
не вносящее никакой новой информации в сигнал. Многие рассматривают ДАК, как разновидность музыкального инструмента, тогда, конечно надо добавить «дисторшен» и «хамбакер», что и достигается применением NOS и древних мультибитов.
Кстати, я столкнулся с тем, что идеальное воспроизведение не всегда нужнО.
Например, стало трудно слушать музыку, как фон. Она стала сильно мешать другой деятельности, это стало, как смотреть остросюжетный фильм в бэкграунде,
сердце не выдержит.
Вам это надо?

[Semigor]

...Многие рассматривают ДАК, как разновидность музыкального инструмента...

Не только ДАК, любой компонент аудиотракта.

[Montix]

Возник вопрос при использовании DF1 и DF2. I2S генерируется микроконтроллером на основе тактового сигнала MCLK от DF. Между микроконтроллером и ПЛИС имеется цепь изоляции, имеющая некоторую задержку и джиттер.
Имеет ли смысл производить дополнительную перетактировку по I2S между изолятором и ПЛИС по тактовой частоте генератора MCLK?
Чувствительны ли DF1 и DF2 к небольшому входному джиттеру? Или джиттер во входном FIFO DF будет удален?

[dortonyan]

Джиттер важен только исключительно для ЦАП (или АЦП). Какой он будет в ЦФ или до него - не имеет значения.

[Meta|_]

Ну если там задержка пол периода тактового сигнала, то возможны гонки. Но если такое случится, проще инвертировать тактовый сигнал и забыть, чем делать универсальное решение.

[Alex]

Ну если там задержка пол периода тактового сигнала, то возможны гонки.

Это уже не джиттером называют...

[Meta|_]

Offтопик:

Это уже не джиттером называют...

В исходном сообщении несколько вопросов, не факт что нужно искать между ними взаимосвязь

[maxssau]

Алексей привет!

Есть бредовая идея. Влезет ли в EP1C3T100 2 ЦФ... Если нет, подскажи, какая плисина нужна?

[dortonyan]

Алексей привет!
Есть бредовая идея. Влезет ли в EP1C3T100 2 ЦФ...

Приветствую.
Два не влезет. А зачем, если не секрет? Многоканал/многополос?

Если нет, подскажи, какая плисина нужна?

Вариантов много, смотря что есть возможность купить, и под что есть IDE и прошивальщик.
Из циклонов любой, начиная со 2-го, вместит несколько таких ЦФ. Или Max10 на 4к ячеек должен вместить, но здесь не уверен.
Лучше всего заранее собрать проект, скомпилировать под нужную плисину и посмотреть репорт, что вышло по ресурсам.

[maxssau]

Хочу в одном девайсе сделать возможность прослушивать сразу 2 источника на 2 выхода. Потребность возникла когда захотел дома всё свести в 1 девайс, кто то смотрит тв(играет в пс), кто то на пк, каждый в своё. Везде хочется качественно.

[dortonyan]

Понятно.
Вообще, для ТВ и игр я бы "цифрой" так не заморачивался. Это больше надо для вывода на всякого рода параллельные конвертеры, или хотя бы на AFIR. Но в последнем случае еще нужно прилично ресурсов логики на модуляторы.

[Zaq]

Алексей, благодарю за труды!
Доброе, Светлое, Вечное!

Разбираюсь в первый раз, по инструкции затык, не могу понять как выпасть в эту менюшку.

Видимо потому что я в DF2, а надо в SAI_OUTPUT ?

PS тут автоматом другая проблема-причина, я когда все файлы подвязал в проект (Project Navigator), он начал ругаться, и все кроме DF2 и DEFINES пришлось удалить

Циклон 2

[dortonyan]

Zaq, и вам спасибо за добрые слова.

Разбираюсь в первый раз, по инструкции затык, не могу понять как выпасть в эту менюшку.

Это меню неактивно если в "Timing Analysis Settings" не выбран "Classic Timing Analyzer".

PS тут автоматом другая проблема-причина, я когда все файлы подвязал в проект (Project Navigator), он начал ругаться, и все кроме DF2 и DEFINES пришлось удалить

В моем проекте все файлы подключены через инклуды к головному файлу DF2.v. Но квартус может так же подключать файлы без инклудов, дублирующим механизмом: когда в перечне файлов проекта выбраны эти файлы.
Получается конфликт, т.к. через инклуды подтягиваются файлы уже добавленные в проект.
Перейдите в меню "Files", и удалите там все кроме DF2.v.

[stratov]

Здравствуйте, скажите пожалуйста прпвильно ли я понимаю максимальную реализацию параллельных цап, например берем транспорт от Энергетика, берем с него i2s, цф не 8fs, а 16fs, вроде больше не сможет ad1862, потом по 2 на канал 1862, в дифф включении, потом вычитатель-сумматор, чтоб вч помехи вычесть, ну и фнч по вашей схеме с диф входом, чтоб от земли отвязаться, ваше мнение по всему изложенному?)

---------- Сообщение добавлено 16:34 ---------- Предыдущее сообщение было 16:34 ----------

Zaq, и вам спасибо за добрые слова.


Это меню неактивно если в "Timing Analysis Settings" не выбран "Classic Timing Analyzer".


В моем проекте все файлы подключены через инклуды к головному файлу DF2.v. Но квартус может так же подключать файлы без инклудов, дублирующим механизмом: когда в перечне файлов проекта выбраны эти файлы.
Получается конфликт, т.к. через инклуды подтягиваются файлы уже добавленные в проект.
Перейдите в меню "Files", и удалите там все кроме DF2.v.

Здравствуйте, скажите пожалуйста прпвильно ли я понимаю максимальную реализацию параллельных цап, например берем транспорт от Энергетика, берем с него i2s, цф не 8fs, а 16fs, вроде больше не сможет ad1862, потом по 2 на канал 1862, в дифф включении, потом вычитатель-сумматор, чтоб вч помехи вычесть, ну и фнч по вашей схеме с диф входом, чтоб от земли отвязаться, ваше мнение по всему изложенному?)

[dortonyan]

Здравствуйте, скажите пожалуйста прпвильно ли я понимаю максимальную реализацию параллельных цап, например берем транспорт от Энергетика, берем с него i2s, цф не 8fs, а 16fs, вроде больше не сможет ad1862, потом по 2 на канал 1862, в дифф включении, потом вычитатель-сумматор, чтоб вч помехи вычесть, ну и фнч по вашей схеме с диф входом, чтоб от земли отвязаться, ваше мнение по всему изложенному?)

Да, для аудио-параллельников оптимально х16 оверсемплинг. В х32 если работать и будет, то уже заметно растут искажения.
Диф. включение параллельных ЦАП имеет смысл только если они в одном корпусе (например AD1865), а еще лучше с общим ИОН (например PCM1700). Иначе схема суммирования получается громоздкая.

Что касается "максимальной" реализации, то для этого лучше использовать обычное включение (не дифференциальное), с деглитчером и дополнительной калибровкой.
Пример ЦАПа со всеми наворотами. Хотя и это реализация в плане калибровки компромиссная, при желании можно "накрутить" линейность еще лучше.

[stratov]

Да, для аудио-параллельников оптимально х16 оверсемплинг. В х32 если работать и будет, то уже заметно растут искажения.
Диф. включение параллельных ЦАП имеет смысл только если они в одном корпусе (например AD1865), а еще лучше с общим ИОН (например PCM1700). Иначе схема суммирования получается громоздкая.

Что касается "максимальной" реализации, то для этого лучше использовать обычное включение (не дифференциальное), с деглитчером и дополнительной калибровкой.
Пример ЦАПа со всеми наворотами. Хотя и это реализация в плане калибровки компромиссная, при желании можно "накрутить" линейность еще лучше.

Спасибо!! По этим спекртам, pcm58, получается лучше чем pcm63, грейда К, все верно? а сколько можно получить с подстройкой от ad1862n, по одной на канал? Пожалуй еще спрошу, я слышу лучшее разрешение и линейность ak4396, в отличии от ad1865n-j, даже с подстройкой линейности при -60дб, по разрешению мультибитная дельта вроде 1853,1955,5865, выше чем pcm58,63, 1702? по даташитам это вроде так, вы случайно не проводили такие изменения?

[dortonyan]

Offтопик:
stratov, это все уже оффтоп, ЦФ никак не касается.
То что в стандартном исполнении параллельный аудио-ЦАП уступает ДС по разрешению и линейности - это само-собой разумеется.
pcm58, pcm63, ad1862 и т.п. - это просто микрухи. На любой можно сделать как лучше, так и хуже.
ЦАП на 58 по ссылке выше сделан не по стандартной схеме из ДШ, а с дополнительной схемой калибровки и с деглитчером. Отсюда и результат.

[stratov]

Offтопик:
stratov, это все уже оффтоп, ЦФ никак не касается.
То что в стандартном исполнении параллельный аудио-ЦАП уступает ДС по разрешению и линейности - это само-собой разумеется.
pcm58, pcm63, ad1862 и т.п. - это просто микрухи. На любой можно сделать как лучше, так и хуже.
ЦАП на 58 по ссылке выше сделан не по стандартной схеме из ДШ, а с дополнительной схемой калибровки и с деглитчером. Отсюда и результат.

Спасибо