Реально ли собрать R-2R матрицу на ультра прецизионных термостабильных резисторах ?

[кекс]

Реально ли собрать R-2R матрицу (16-20 бит) на ультра прецизионных термостабильных резисторах ? Пусть это не технологично, но никто и не собирается запускать подобный проект в серию.

На выходе R-2R полностью отказаться от оперов используя концепцию Audio-Note. Согласно ей идеальным преобразователем "ток - напряжение" может служить резистор, падение напряжения на котором затем можно усилить и подать на выход. Далее усилитель класса "А" на ламповом однотактном триоде без ООС. Питание матрицы - батарейное.

Пока использую процессор Mcintosh внутри которого сладкая парочка PCM1702P-K, но если честно мысль о собственном R-2R давно гуляет в моей голове.

Если кому интересна эта идея, то давайте обсудим. Готов потратится на любую элементную базу. Имею доступ к любым компонентам любых забугорных производителей. Есть возможность изготавливать самые извращённые варианты сложнейших печаток, хоть на керамике (на одном из самых продвинутых производств в Англии или Германии).

p.s. Сейчас специально полистал подшивки Vishay. Есть две серии чипов 0805 имеющих TCR 0.05 ppm/°C и точность ± 0.005% (50 ppm). Собственный уровень шумов -40dB (10nV/V). Рекомендованая область использования - аудио аппаратура высокого конца.

http://www.vishay.com/docs/49435/49435.pdf
http://www.vishay.com/docs/63106/vfcpseri.pdf
http://www.vishay.com/docs/63060/vsmpseri.pdf

В общем чего кто думает по этому поводу ?

[Slava!!!]

А скорость работы такого "сооружения"??? Или емкости у нас уже мгновенно перезаряжаются? Так что оно в лучшем случае даст несколько сотен герц с приемлемой точностью. При высокой частоте переключений время установления будет давать огромную погрешность. Дружно вспоминаем знаменитый дискретный ЦАП времен становления цифрового аудио - ковокс.

Ну, это еще одна причина нереализуемости такого цапа на дискретных элементах (это для тех, кого не пугают 64 с лихом тыс. ключей и схема их управления (и это на 16 разр.)).

Хотя, возможно, в виде заказной микрухи и пошло бы...

[deemon]

Такая же ерунда. Большое время пролета электронов и огромная его дисперсия за счет разности начальных скоростей электронов.

Тут ты как раз неправ ! Причём тут скорости электронов и дисперсия ? Электроны-то летят к аноду , подчиняясь закону Кулона , если мы резко подадим на анод минус ( закроем ключ ) , то ВСЕ электроны между катодом и анодом это сразу почувствуют ( с поправкой на скорость света , разумеется ) , затормозятся и полетят назад к катоду , только и всего . Какая разница , с какими скоростями они покинули катод вначале ? Если мы выберем закрывающее напряжение достаточной величины , то его поля хватит на то , чтобы затормозить самые быстрые электроны , а медленные уж тем более ! Далее , как я мыслю , скорости электронов выравниваются ( из-за столкновений и взаимодействия ) во время пролёта от катода к аноду , это тоже в нашу пользу . Далее , время пролёта электронов таково , что в СВЧ диодах позволяет детектировать частоты порядка нескольких гигагерц , это тоже надо учесть . Я же не предлагаю использовать для ключей кенотроны 5Ц4С

Добавлено через 25 минут
Далее , если рассмотреть открывание ключа , то что мы увидим ? Сначала ключ заперт большим обратным напряжением , поэтому электронное облако находится рядом с катодом , и очень невелико по размеру . Между катодом и анодом электронов вообще нет - это значит , что никакой электрон не сможет прийти к аноду раньше основной "кучи" . Далее , при подаче открывающего напряжения они полетят к аноду , но ты заметь , что распределение их по скоростям всегда постоянно и зависит от температуры катода . А в процессе столкновений между собой скорости их дополнительно выравниваются , как у молекул в газе . И вот когда они полетят к аноду - процент "быстрых" и "медленных" электронов будет всегда одним и тем же при каждом открывании ключа , то есть и форма тока будет всегда одинакова . В конце концов , разве не то же самое происходит и при протекании тока через обычный кусок провода ? Электроны ведь , кроме поступательного движения , испытывают ещё и столкновения с атомами в кристаллической решётке , имеют тепловое движение , но в СРЕДНЕМ , при подаче напряжения , форма импульса тока в проводнике имеет вполне предсказуемую форму , не так ли ? А если следовать твоей логике , то и обычный кусок провода должен вносить просто-таки недопустимый джиттер

[pokos]

Тут ты как раз неправ ! ....Далее , время пролёта электронов таково , что в СВЧ диодах позволяет детектировать частоты порядка нескольких гигагерц ,

Если внимательно посмотреть на конструкцию таких диодов, то окажется, что прав-таки Lynx. Есть и триоды, только с гигагерцами у них похуже, чем у диодов, зато конструкция - вообще пестня.

[Lynx]

Причём тут скорости электронов и дисперсия

Притом, что апертурная неопределенность УВХ на диодах будет определяться дисперсией скоростей носителей или распределением вероятности их времени перемещения. На все электроны действует одно и то же поле, но вот скорость его распространения ограничена константой С, а соответственно, перенесенный заряд в единицу времени окажется пропорциональным количеству электронов в некотором сечении объемного заряда. Если время импульса сравнимо или меньше времени пролета электронами участка катод-анод, то перенесенный заряд в каждом конкретном импульсе будет олпределяться ничем иным, как дисперсией начальных скоростей.
Косвенно это подтверждает и высокий уровень шума ваккуумных диодов в режиме насыщения (см. напр. шумовые диоды 2Д2С) и большой уровень дисперсии длительности импульса тока обратных диодов импульсных модуляторов.

[deemon]

Притом, что апертурная неопределенность УВХ на диодах будет определяться дисперсией скоростей носителей или распределением вероятности их времени перемещения. На все электроны действует одно и то же поле, но вот скорость его распространения ограничена константой С, а соответственно, перенесенный заряд в единицу времени окажется пропорциональным количеству электронов в некотором сечении объемного заряда. Если время импульса сравнимо или меньше времени пролета электронами участка катод-анод, то перенесенный заряд в каждом конкретном импульсе будет олпределяться ничем иным, как дисперсией начальных скоростей.
Косвенно это подтверждает и высокий уровень шума ваккуумных диодов в режиме насыщения (см. напр. шумовые диоды 2Д2С) и большой уровень дисперсии длительности импульса тока обратных диодов импульсных модуляторов.

Да , если время импульса будет меньше времени пролёта , то твои доводы будут иметь значение . Но для коммутации УВХ в звуковой технике время открытого состояния ключа будет порядка микросекунд , а не наносекунд , вот в чём дело . За такое время всё уже успеет усредниться с высокой точностью , ибо поток электронов уже будет течь от катода к аноду непрерывно .
Далее , высокий шум диодов 2Д2С - это ИМХО не аргумент , так как они работают в режиме насыщения , как ты сам же заметил ! То есть при большом напряжении на аноде ток получается намного меньше , чем у обычного диода в таких же условиях ( из-за насыщения ) , а значит - и флуктуации среднего значения ( дробовый шум ) значительно более выражены . Ещё одно отличие диода в насыщении - то , что около катода нет электронного облака , в котором скорости электронов могут выравниваться из-за взаимных столкновений , как это происходит с молекулами в газе . Электроны не сталкиваются между собой , а сразу покидают катод и летят к аноду напрямую . Понятно же , что в таких условиях начальные скорости электронов будут намного больше влиять , чем у обычного диода - все электроны ускоряются полем одинаково , электрон , который имеет уже скорость на старте , очевидно придёт к финишу быстрее . Но если мы эти электроны сначала "перемешаем" , а потом пустим к аноду - то влияние их начальных скоростей намного уменьшится , ИМХО .
P.S. А вот насчёт диодов в импульсных модуляторах - я ничего сказать не могу , ибо не имел дела с этой техникой . Это , как я понимаю , в радиолокации применяется ? И какие параметры импульсов там ? МОжет быть , там какие-то другие механизмы работают ..... если токи очень большие , может , например , сказываться нагрев эмиссионного слоя на катоде из-за протекающего тока , или например насыщение катода , если импульсы слишком длинные и катод не успел восстановиться после предыдущего импульса . Тут трудно сказать , я эту тему не знаю .................

Добавлено через 5 минут

Если внимательно посмотреть на конструкцию таких диодов, то окажется, что прав-таки Lynx. Есть и триоды, только с гигагерцами у них похуже, чем у диодов, зато конструкция - вообще пестня.

А чем тебя конструкция удивляет ? НОрмальный СВЧ диод устроен просто - круглый катод в форме цилиндра , такой же цилиндрический анод , и расстояние между ними в доли миллиметра , если это маломощный диод . И что тут особенно хитрого ?

Добавлено через 43 минуты

На все электроны действует одно и то же поле, но вот скорость его распространения ограничена константой С, а соответственно, перенесенный заряд в единицу времени окажется пропорциональным количеству электронов в некотором сечении объемного заряда.

Тут ещё , справедливости ради , нужно заметить , что скорость света будет сказываться незначительно , так как например за наносекунду свет проходит 30 см . То есть , если длительность импульса у нас порядка сотых долей наносекунды или больше , то электрическое поле успеет подействовать на ВСЕ электроны , находящиеся в этот момент между катодом и анодом ( если расстояние между катодом и анодом у нас порядка нескольких миллиметров ) . Все они получат некий импульс F*t , ускорятся и полетят по направлению к аноду . А вот какой процент из них долетит - действительно , будет зависеть от их скорости до прихода импульса , равно как и от напряжения самого импульса . Часть из них долетит , часть нет ..... но это , заметь , будет в случае , когда импульс реально ОЧЕНЬ короткий .

[pokos]

НОрмальный СВЧ диод устроен просто - круглый катод в форме цилиндра , такой же цилиндрический анод , и расстояние между ними в доли миллиметра , если это маломощный диод . И что тут особенно хитрого ?.

Ничего особенно хитрого, кроме расстояния в полмиллиметра. Видимо, заводам деньги некуда девать, раз даже в более-менее мощных триодах делают расстояние в полмиллиметра и потом парятся с чистотой вакуума. Думаешь, такое расстояние делают, чтобы межэлектродные ёмкости увеличить?

[Lynx]

Дмитрий, тут важны не сами длительности импульсов, а длительности их фронтов, т.е. апертурное время. Для импульса в 100нс я полностью согласен с твоими доводами, а вот для апертурного времени 100пс - к сожалению не все гладко...Именно его результирующая дисперсия и будет определять апертурную неопределенность, т.е. джиттер.

Добавлено через 4 минуты

А вот насчёт диодов в импульсных модуляторах - я ничего сказать не могу , ибо не имел дела с этой техникой . Это , как я понимаю , в радиолокации применяется ? И какие параметры импульсов там ? МОжет быть , там какие-то другие механизмы работают ..... если токи очень большие , может , например , сказываться нагрев эмиссионного слоя на катоде из-за протекающего тока , или например насыщение катода , если импульсы слишком длинные и катод не успел восстановиться после предыдущего импульса . Тут трудно сказать , я эту тему не знаю

там все сложно. Это импульсная радиолокация прямого действия. Длительность импуьсов - десятки...сотни микросекунд, фронт - десятки наносекунд, амплитуды обратных напряжений - десятки киловольт, токов - до сотен ампер. Дисперсия фронтов там определяется и изменениями состояния катода из-за больших скоростей нарастания тока (для оксидных катодов) и дисперсия времени пролета (для диодов с вольфрамовыми катодами) Причем последняя заметна сильнее, чем в маломощных диодов из-за больших межэлектродных расстояний, требуемых для работы с высокими напряжениями.

А насчет диода 2Д2С ты прав, пример диода насыщения неудачен.

[deemon]

Дмитрий, тут важны не сами длительности импульсов, а длительности их фронтов, т.е. апертурное время. Для импульса в 100нс я полностью согласен с твоими доводами, а вот для апертурного времени 100пс - к сожалению не все гладко...Именно его результирующая дисперсия и будет определять апертурную неопределенность, т.е. джиттер.

Да , но тут ещё надо учесть , что само по себе распределение по скорости ещё не гарантирует увеличение джиттера . Если процент электронов , имеющих ту или иную скорость в облаке , постоянный от импульса к импульсу - то по идее это не должно приводить к увеличению джиттера , а только лишь к "размазыванию" фронта импульса из-за неодновременного прихода разных электронов к "финишу" , то есть к аноду . Как я мыслю ( может быть и ошибаюсь ) - для джиттера нужно ещё условие нестационарности , то есть от импульса к импульсу само распределение должно флуктуировать . А наблюдается ли такой эффект в маломощных СВЧ диодах - я не знаю ...........

Добавлено через 14 минут

там все сложно. Это импульсная радиолокация прямого действия. Длительность импуьсов - десятки...сотни микросекунд, фронт - десятки наносекунд, амплитуды обратных напряжений - десятки киловольт, токов - до сотен ампер. Дисперсия фронтов там определяется и изменениями состояния катода из-за больших скоростей нарастания тока (для оксидных катодов) и дисперсия времени пролета (для диодов с вольфрамовыми катодами) Причем последняя заметна сильнее, чем в маломощных диодов из-за больших межэлектродных расстояний, требуемых для работы с высокими напряжениями.
А насчет диода 2Д2С ты прав, пример диода насыщения неудачен.

Даа .... кошмар просто , я с такими вещами не работал . Единственная мысль , которая у меня тут возникла - это тот факт , что дисперсия времени пролёта связана именно с вольфрамовыми катодами . А вольфрамовые катоды при таких больших токах могут как раз приближаться к насыщению , почти как в диодах 2Д2С ( у них ведь тоже вольфрамовый катод ) , если учесть поправку на их размеры То есть катод-то большой , но и ток немаленький ! А посему - может быть , что в тех диодах , о которых ты писал , действительно именно поэтому сказываются скорости электронов . Впрочем , это лишь предположение ....... тут я не уверен .

P.S. А вообще , для меня вопрос насчёт джиттера у ключей до сих пор открыт .... я не знаю , какой ключ лучше . Из твердотельных приборов , как я думаю , лучше всего будут СВЧ диоды Шоттки , но вот кто выиграет , если их напрямую сравнить с хорошим вакуумным СВЧ диодом ( в схеме звукового УВХ ) - я пока не уверен . Ведь у твердотельного диода тоже есть и носители заряда , и время пролёта , и тепловое движение , и распределение скоростей . ТОлько принцип действия у них сложнее , что гарантирует большее количество разного рода параметров , влияющих на работу диода .

Добавлено через 4 минуты

Ничего особенно хитрого, кроме расстояния в полмиллиметра. Видимо, заводам деньги некуда девать, раз даже в более-менее мощных триодах делают расстояние в полмиллиметра и потом парятся с чистотой вакуума. Думаешь, такое расстояние делают, чтобы межэлектродные ёмкости увеличить?

Понятно , что они хотят уменьшить время пролёта . Так я с этим и не спорю ! Другое дело , что при некоторой мощности уже нельзя работать при таком малом расстоянии между электродами , вот отсюда и пошли всякие клистроны да ЛБВ

[pokos]

Понятно , что они хотят уменьшить время пролёта .

Ну, не только. Дело в том, что процесс эмиссии - термодинамический, отсюда следует, что любой импульс, даже с абсолютно крутыми фронтами, будет размазан.
Ну, что касается ЛБВ - причины её надобности несколько иные.
Кстати, кто-нибудь видел киловаттный дециметровый клистрон и фокусирующие катушки к нему?

[deemon]

Ну, не только. Дело в том, что процесс эмиссии - термодинамический, отсюда следует, что любой импульс, даже с абсолютно крутыми фронтами, будет размазан.
Ну, что касается ЛБВ - причины её надобности несколько иные.
Кстати, кто-нибудь видел киловаттный дециметровый клистрон и фокусирующие катушки к нему?

Ну , положим , уменьшение расстояния никак не может изменить процесс эмиссии ... каким он был , таким и останется
Насчёт же ЛБВ - там конечно же несколько преимуществ есть , но одно из них - то , что вход физически удалён от выхода , что и позволяет получать большое и устойчивое усиление на СВЧ . То же в принципе и у клистрона , только клистроны бывают ещё и мощные . Киловатт для них не предел , есть , насколько мне известно , и 25-киловаттные ... правда своими глазами я их не видел
А ЛБВ - прибор широкополосный , но не мощный . В общем , идеала всё равно нет .....

[pokos]

Ну , положим , уменьшение расстояния никак не может изменить процесс эмиссии ...

Разбег по времени пропорционален не только разбегу скоростей, но и проходимому расстоянию. Так что, может изменить.

Киловатт для них не предел , .....

Самый большой, что я видел - на 5кВт долговременной. ЛБВ - киловаттную в импульсе. Так что, не совсем они маломощные.