Автор Тема: ЦАП с широким динамическим диапазоном Lynx D78  (Прочитано 133807 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Lynx

  • Разработчики
  • *****
  • Сообщений: 1627
  • Репутация: 31
  • Дмитрий
  • Поблагодарили: +147
    • Lynx Audio
Новый ЦАП выполнен на паре микросхем AK4490 с оригинальной схемой суммарно-разностной обработки выходных сигналов ЦА-преобразователей на малошумящих высоколинейных ОУ. Существенное внимание уделено организации высококачественного питания микросхем преобразователей и тактовых генераторов, а также свойствам восстанавливающих послеЦАПовых ФНЧ. Устройство обеспечивает динамический диапазон преобразования более 140дБ, уровень искажений ниже -116...-119дБ и уровень разностного тона "жесткого теста 19к+20к" ниже -125дБ. ЦАП осуществляет преобразование PCM потока с частотой дискретизации до 384кГц и разрядности до 32 бит и DSD потока с частотой отсчетов до 11.2896МГц (DDSD256), имеется возможность выбора типа цифровой фильтрации (5 типов) и инвертирования выходного сигнала.
Для комплектации законченного авторского экземпляра была разработана схема матричной индикации на основе знакосинтезирующих светодиодных модулей, устройство софт-старта с раздельными сетевыми фильтрами и специализированная плата источника питания.
Статья с подробным описанием устройства лежит на сайте. Фото, спектрограммы и схема прилагаются :)
[ Вложение: Вам нельзя просматривать вложения ]
« Последнее редактирование: 24 Июня 2016, 00:03:32 от Lynx »

Оффлайн boroda

  • Наш человек
  • ****
  • Сообщений: 475
  • Репутация: 8
  • Александр, Шурик, Борода из города Челябинск
  • Поблагодарили: +180
Красив, зараза!  :D
Мне кажется, или он получился очень компактным?

Оффлайн Lynx

  • Разработчики
  • *****
  • Сообщений: 1627
  • Репутация: 31
  • Дмитрий
  • Поблагодарили: +147
    • Lynx Audio
Плата ЦАП имеет размеры 190 х 90 мм. Размеры же конкретной реализации законченного устройства зависят на 90% от желаний и возможностей изготавливающего.

Оффлайн ilya_blazer

  • Наш человек
  • ****
  • Сообщений: 633
  • Репутация: 5
  • Илья
  • Поблагодарили: +46
Гармоничная красивая плата, трассировка либо симметричная, либо параллельный перенос.
Я минут 10 просто любовался платой, как хорошим произведением инженерного искусства :yes:
Дмитрий, а какими приборами проводились измерения?
« Последнее редактирование: 23 Июня 2016, 16:43:25 от ilya_blazer »

Оффлайн Lynx

  • Разработчики
  • *****
  • Сообщений: 1627
  • Репутация: 31
  • Дмитрий
  • Поблагодарили: +147
    • Lynx Audio
Трассировке НЕ симметричная и БЕЗ параллельных переносов  :) Увы, симметричной корпусировки у электронных компонентов практически не встречается, а параллельный перенос не дает поканальной идентичности электромагнитной структуры конструкции. Поэтому каналы хоть и похожи по виду, но не идентичны в топологии :)
Измерения численных параметров производил с помощью микровольтметра и набора нормирующих усилителей и режекторных фильтров, спектры снимаись с помощью 24-разрядного АЦП и того же набора режекторных фильтров и нормирующих усилителей. Спектрограммы отображены уже с учетом характеристики и величины ослабления режектора. Калибровка амплитудной характеристики измерительной системы (АЦП + РФ + НУ) производилась с помощью анализатора спектра Agilent E4446. Последний прибор, к сожалению, не мой личный  :(
« Последнее редактирование: 23 Июня 2016, 17:10:13 от Lynx »

Оффлайн Алина

  • Хороший знакомый
  • **
  • Сообщений: 101
  • Репутация: 12
  • Алька, - девочка, которая собирает ЦАПы
  • Поблагодарили: +42
ЦАП просто шедевр! Хочу такой же :)
Интересненько, как он звучит если сравнить с D70B? Разница большая?

Оффлайн ilya_blazer

  • Наш человек
  • ****
  • Сообщений: 633
  • Репутация: 5
  • Илья
  • Поблагодарили: +46
Алина, за год Вы попробуете всю 70-ю линейку дельта-сигма ЦАП ;)

Оффлайн Алина

  • Хороший знакомый
  • **
  • Сообщений: 101
  • Репутация: 12
  • Алька, - девочка, которая собирает ЦАПы
  • Поблагодарили: +42
Илья, увы и ах... Я бы и радёшенька была, это всё оказалось ужасно увлекательно и интересно, а еще прикольно, но не хватит ни силёнок, ни бабла, ни времени...

Оффлайн Язычник

  • Наш человек
  • ****
  • Сообщений: 361
  • Репутация: 1
  • Игорь
  • Поблагодарили: +17
Потрясающе выглядит (думаю и звучит так же)! Но по-моему на схеме в питании (+5В) ошибка в номиналах резисторов R78 R104. Думаю там должно быть 5,6к. Или  R82 R110 должны быть по 2к.

Оффлайн ilya_blazer

  • Наш человек
  • ****
  • Сообщений: 633
  • Репутация: 5
  • Илья
  • Поблагодарили: +46
но не хватит ни силёнок, ни бабла, ни времени...
По первым двум собранным ЦАП я бы насчет силенок бы не говорил :)
Бабла - согласен, комплектация плюс плата  не кусок кетайчатины за пару десятков юаней, по старому курсу..
Времени - собрать  - дел на хороший выходной ну ладно, два , даже такую, проверено.
Ведь она уже растрассирована, ПЛИСина запаяна, прошивка написана и зашита.
Так что остается только взять паяльную станцию, и под звуки уже давно сделанного комплекса, и сделать, после закупки всего и вся.

и добавил...
Дмитрий, а почему Вы отказались от РЭС 49 в этом проекте?
И в чем звуковое отличие от предыдущей  на ak4490 в звуковом плане?
То есть что дает техническое усложнение для звука? именно с позиций не цифр, а восприятия?

и добавил...
"Алька, девочка, которая собрала ЦАП"
 Жжешь :v:
« Последнее редактирование: 24 Июня 2016, 00:06:42 от ilya_blazer »

Оффлайн Lynx

  • Разработчики
  • *****
  • Сообщений: 1627
  • Репутация: 31
  • Дмитрий
  • Поблагодарили: +147
    • Lynx Audio
Но по-моему на схеме в питании (+5В) ошибка в номиналах резисторов R78 R104. Думаю там должно быть 5,6к. Или  R82 R110 должны быть по 2к.
Игорь, спасибо на добром слове и благодарю за внимательность и найденные опечатки. Перезалил схему с исправленными номиналами. R82 и R83 должны быть по 2кОм, а R110 и R111 - по 1.5кОм. Опорные напряжения - 5В, питание выходных каскадов ЦАП - 5.8В. На величине последнего заострю внимание  - эксперименты со значением этого питания показали, что в его рекомендуемом диапазоне (5...7В) имеется "минимум" уровня искажений, и он достигается не при максимальном значении 7В, а при 5.8...6В (в зависимости от экземпляра микросхемы ЦАП)


и добавил...
Интересненько, как он звучит если сравнить с D70B? Разница большая?
То есть что дает техническое усложнение для звука? именно с позиций не цифр, а восприятия?

При достигнутом достаточно высоком уровне качества звучания вести речь о каких-то ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ отличиях в звуке не приходится. Они уже находятся в области "немного получше", как это и бывает всегда при сравнении достаточно высококачественных устройств. D78 дает более масштабное звучание, более глубокую "тишину" и связанную с ней ясность и отчетливость проработки самых тихих звуков. Более того, чтобы услышать эти отличия отчетливо, нужно, чтобы и весь тракт был в состоянии их передать... Понятно, что далеко не всегда есть возможность слушать музыку на Focal Grand Utopia или Dynaudio Evidence с усилителем на ГМ57 или СИТ-транзисторах...
Применение ЦАП такого уровня в существенной мере суть психологическая плоскость - осознание того, что в процессе преобразования утеряно минимальное количество информации.


и добавил...
Дмитрий, а почему Вы отказались от РЭС 49 в этом проекте?
Исключительно с точки зрения удобства трассировки и реализации идеи "высокой сходности" топологии каналов.
« Последнее редактирование: 24 Июня 2016, 00:21:12 от Lynx »

Оффлайн Язычник

  • Наш человек
  • ****
  • Сообщений: 361
  • Репутация: 1
  • Игорь
  • Поблагодарили: +17
Точно, перечитал описание. Питание 6в.
Дмитрий, у меня вопрос. В даташите схема фильтра для DSD отличается от схемы фильтра для PCM потока. Как это понимать? По вашей схеме фильтр не переключается. Наверное я что-то не понимаю.... Просто у меня давно в планах (после того, как закончу AD1853) ЦАП на AK4495(0). Но разные схемы фильтров меня сбивают с толку. И еще вопрос по питанию. В даташите опорное минимальное равно питание выходного каскада (L,R) - 0.5в. То есть при питании 5,8в должно быть 5,3в. У Вас 5в. Как это влияет?
« Последнее редактирование: 24 Июня 2016, 00:43:24 от Язычник »

Оффлайн Lynx

  • Разработчики
  • *****
  • Сообщений: 1627
  • Репутация: 31
  • Дмитрий
  • Поблагодарили: +147
    • Lynx Audio
Применение восстанавливающего фильтра более высокого порядка при работе с DSD вызвано тем, что спектральная плотность помех в преобразованном DSD потоке на частотах примерно от трети эквивалентной отсчётной частоты дискретизации на на два порядка выше, чем для PCM. Особенно сильно это выражено для DDSD64, где быстрый рост рост шумоподобных помех начинается уже с 12...15кГц и приобретает катастрофически высокий уровень на 20...25 килогерцах. Чтобы хоть как-то подчистить это безобразие и рекомендуют фильтр с большей крутизной спада АЧХ. Я не стал заострять на это внимание и применять бессмысленное усложнение конструкции и снижение качества при использовании дополнительной коммутации сигнальных цепей, т.к. DSD64, как формат, неинтересен априори ввиду сильного проигрыша по качеству любому PCM хайрезу, а для DSD128 и DSD256 достаточно крутизны спада обычного стандартного ФНЧ 2 порядка со срезом 45...50кГц и дополнительным полюсом на 120...160кГц.

и добавил...
В даташите опорное минимальное равно питание выходного каскада (L,R) - 0.5в. То есть при питании 5,8в должно быть 5,3в. У Вас 5в. Как это влияет?
Никак это не влияет. Таблица 7 определяет лишь рекомендованные условия эксплуатации, а не допустимые. Судя по всему, данная рекомендация имеет отношение лишь к удобству формирования опорных напряжений. Никаких проблем с формированием выходных сигналов на выходах ЦАП я не наблюдал при изменении опорного напряжения от 3 до 6В (при питании 6В)
« Последнее редактирование: 24 Июня 2016, 00:52:54 от Lynx »

Оффлайн Язычник

  • Наш человек
  • ****
  • Сообщений: 361
  • Репутация: 1
  • Игорь
  • Поблагодарили: +17
Большое спасибо. А то у меня уже зрели планы ставить реле и делать переключение между двумя разными фильтрами. Про опорное все понял. Спасибо.

Оффлайн Lynx

  • Разработчики
  • *****
  • Сообщений: 1627
  • Репутация: 31
  • Дмитрий
  • Поблагодарили: +147
    • Lynx Audio
Смысла в этом переключении нету, с учетом того, что DSD64 - мёртвый формат... Такой фильтр, специализированный под DSD64 может иметь место только в "чистом" SACD проигрывателе, т.к. там ничего выше DSD64 быть не может, а на большие фазовые искажения в этом фильтре уже, в общем и целом, всем было наплевать - чтобы хоть как-то справиться с безумно высоким уровнем ВЧ-грязи при DSD преобразовании.

Оффлайн Ruslan-sbor

  • Наш человек
  • ****
  • Сообщений: 435
  • Репутация: 4
  • Руслан
  • Поблагодарили: +26
Дмитрий, привет! Поздравляю с очередным шедевром приборостроения :)
У меня совсем ламерский и немного сторонний вопрос. На схеме есть элементы например L2, L3 cpfc74. Правильно ли я понимаю, что это мера борьбы с синфазной помехой по питанию? Необходим ли до нее фильтр? И как этот элемент лучше применять: до выпрямления или после?
Спасибо заранее :)

Оффлайн Lynx

  • Разработчики
  • *****
  • Сообщений: 1627
  • Репутация: 31
  • Дмитрий
  • Поблагодарили: +147
    • Lynx Audio
Спасибо, Руслан. Синфазные фильтры в питании генераторов и цифровой части предназначены как для ослабления помех с внешних цепей питания, так и для защиты этих цепей от обратного проникновения ВЧ составляющих из схемы и дальнейшего их излучения. Немного не понял, про какой фильтр ты говоришь?

Оффлайн Ruslan-sbor

  • Наш человек
  • ****
  • Сообщений: 435
  • Репутация: 4
  • Руслан
  • Поблагодарили: +26
Фильтр эмп типа epcos b84110.

Оффлайн Lynx

  • Разработчики
  • *****
  • Сообщений: 1627
  • Репутация: 31
  • Дмитрий
  • Поблагодарили: +147
    • Lynx Audio
Еще меньше стал понимать. Это же обычный сетевой фильтр помех. Включается перед сетевым трансформатором.

Оффлайн Ruslan-sbor

  • Наш человек
  • ****
  • Сообщений: 435
  • Репутация: 4
  • Руслан
  • Поблагодарили: +26
А я вот и хотел уточнить есть ли смысл использовать и фильтр эмп и синфазный фильтр? И есть ли разница где ставить синфазный фильтр: до или после выпрямителя?:)

Оффлайн Lynx

  • Разработчики
  • *****
  • Сообщений: 1627
  • Репутация: 31
  • Дмитрий
  • Поблагодарили: +147
    • Lynx Audio
Они работают в совершенно разных спектральных участках и никаким образом не взаимосвязаны.
Сетевой фильтр помех ВСЕГДА ставится ДО питаемых цепей. То есть ДО трнасформатора.

Оффлайн sewerin

  • Постоялец
  • ***
  • Сообщений: 160
  • Репутация: 2
  • Григорий Северин
  • Поблагодарили: +40
Дмитрий, поздравляю с возвратом к вражеским (т.е. к "трофейным") англосаксонским операционникам!

Оффлайн Lynx

  • Разработчики
  • *****
  • Сообщений: 1627
  • Репутация: 31
  • Дмитрий
  • Поблагодарили: +147
    • Lynx Audio
Дмитрий, поздравляю с возвратом к вражеским (т.е. к "трофейным") англосаксонским операционникам!
Врага нужно уметь бить его же оружием :)

Оффлайн ilya_blazer

  • Наш человек
  • ****
  • Сообщений: 633
  • Репутация: 5
  • Илья
  • Поблагодарили: +46
Захватить долю рынка, плюс идеологическая работа с убеждениями отечественных инженеров и любителей высококачественного звуковоспроизведения.


и добавил...
На примере реально работающих объективно и субъективно высококачественных устройств, которые составляют конкуренцию из более высоких ценовых ниш. Для тех кто в теме, как в технической, так и в маркетинговой, аргументы более чем убедительные.

Оффлайн ilya_blazer

  • Наш человек
  • ****
  • Сообщений: 633
  • Репутация: 5
  • Илья
  • Поблагодарили: +46
Индивидуальный знак качества - сильный ход :v:

Оффлайн ivbasul

  • Прохожий
  • Сообщений: 6
  • Репутация: 0
  • Иван
  • Поблагодарили: +1
Относительно D60, наверное, тоже будет разница примерно как относительно D70, "немного получше"? PWR60 для питания не подойдет из-за отсутствия отрицательного питания?

Спонтанно накопилось немало SACD-рипов, проигрываются через спец.плагин для Фубара, но думается мне, что это не самый правильный вариант.

Оффлайн Lynx

  • Разработчики
  • *****
  • Сообщений: 1627
  • Репутация: 31
  • Дмитрий
  • Поблагодарили: +147
    • Lynx Audio
оже будет разница примерно как относительно D70, "немного получше"

Для устройств такого уровня уже не может быть глобальной разницы. Могут быть именно небольшие отличия/изменения/улучшения. И именно эти небольшие отличия/улучшения и являются "изюминками", за которые и приходится бороться.
PWR60 для питания не подойдет из-за отсутствия отрицательного питания?
Это как? Не понял, про какое "отсутствие" Вы говорите...

Оффлайн ivbasul

  • Прохожий
  • Сообщений: 6
  • Репутация: 0
  • Иван
  • Поблагодарили: +1
Не понял, про какое "отсутствие" Вы говорите...
Простите, был невнимателен. Не заметил в описании "изолированные линии питания" и не посмотрел на схему PWR60. Получается, PWR60 вполне подходит для питания D78?

На счет "изюминок" понял.

Оффлайн medium

  • Прохожий
  • Сообщений: 2
  • Репутация: 1
  • Дмитрий
  • Поблагодарили: +2
Вопрос касательно обвязки микросхемы ЦАП AK4490.
Datasheet Evaluation Board для AK4490 рекомендует использовать достаточно большое значение ёмкости конденсатора между выводами VREFH и VREFL для снижения искажений на низких частотах. Ниже информация со страницы 13 упомянутого документа, где на графике зависимости нелинейных искажений от частоты для различных значений ёмкости между выводами VREFH и VREFL можно увидеть, что при величине данной ёмкости, например, 1000 мкФ, нелинейные искажения на частоте 50 Гц возрастают примерно на 3 дБ по сравнению со случаем, если используется ёмкость 2200 мкФ.
Логично было бы предположить, что при величинах ёмкости, значительно превышающих 2200 мкФ, нелинейные искажения в этой схеме практически перестали бы зависеть от частоты.
Также для полноты информации ниже схема стабилизатора питания из упомянутого Datasheet, которая использовалась для питания выводов VREFH AK4490 при проведении измерений.
Если рассматривать схему левого канала ЦАП Lynx D78, то мы увидим, что выводы VREFHL и VREFHR DA6 соединены между собой. Понятно, что микросхема ЦАП работает в моно режиме, но получается, что конденсатор С44 ёмкостью «всего» 680 мкФ становится общим уже для двух потребителей: VREFHL и VREFHR. Правда, параллельно с ним работает С74 680 мкФ на выходе стабилизатора питания, но всё же...
Evaluation Board AK4490, на которой проводились измерения зависимости нелинейных искажения от частоты, имела раздельные стабилизаторы питания для VREFHL и VREFHR и соответственно отдельные ёмкости, шунтирующие VREFHL и VFREFLL, а также VREFHR и VFREFLR.
Предполагаю, что при разработке Lynx D78 относительно небольшие величины ёмкостей конденсаторов, шунтирующих выводы подачи опорного напряжения на АК4490, выбирались исходя из возможностей применённых стабилизаторов питания, которые в данном случае должны обеспечивать лучшие параметры на НЧ по сравнению с теми, что использованы в Datasheet Evaluation Board для AK4490.
Дмитрий, если не трудно, проясните, пожалуйста, по этому вопросу. По моему пониманию, в ЦАП Lynx D78 опорное напряжение для микросхемы AK4490 шунтируется конденсатором, ёмкость которого, согласно документу с измерениями от производителя микросхемы ЦАП должна быть чуть ли не на порядок выше, дабы избежать роста искажений на НЧ. А также есть ли информация по гармоническим искажениям Lynx D78 для частот, отличных от 1000 Гц (в частности ниже 1000 Гц), если такие измерения проводились?
[ Вложение: Вам нельзя просматривать вложения ]
[ Вложение: Вам нельзя просматривать вложения ]
[ Вложение: Вам нельзя просматривать вложения ]
« Последнее редактирование: 06 Июля 2016, 21:24:56 от medium »

Оффлайн Lynx

  • Разработчики
  • *****
  • Сообщений: 1627
  • Репутация: 31
  • Дмитрий
  • Поблагодарили: +147
    • Lynx Audio
А также есть ли информация по гармоническим искажениям Lynx D78 для частот, отличных от 1000 Гц (в частности ниже 1000 Гц),
1. Проводил измерения искажений на частотах 100Гц, 1кГц и 10кГц.
На 100Гц измеренный уровень искажений примерно на 1дБ ниже, чем на 1кГц.
Предполагаю, что при разработке Lynx D78 относительно небольшие величины ёмкостей конденсаторов, шунтирующих выводы подачи опорного напряжения на АК4490, выбирались исходя из возможностей применённых стабилизаторов питания, которые в данном случае должны обеспечивать лучшие параметры на НЧ по сравнению с теми, что использованы в Datasheet Evaluation Board для AK4490.
Предположение не соответствует действительности. Величины конденсаторов выбирались исходя из обеспечения низкого и ровного выходного импеданса стабилизаторов в диапазоне частот от 0Гц до единиц мегагерц, увеличение емкости шунтирующих выходы конденсаторов более, чем 400...600мкФ не имеет никакого смысла. Сами по себе стабилизаторы устойчивы и с 10000мкф шунта, и вовсе без этих емкостей.
Evaluation Board AK4490, на которой проводились измерения зависимости нелинейных искажения от частоты, имела раздельные стабилизаторы питания для VREFHL и VREFHR и соответственно отдельные ёмкости, шунтирующие VREFHL и VFREFLL, а также VREFHR и VFREFLR.
А теперь основное - Вы недостаточно внимательно изучали схему EvoBoard (кстати, эта плата у меня была "живая") и "забыли" обратить внимание на наличие одной очень неприятной вещи на ней - это резисторы R205 и R207 сопротивлением по 10 Ом, включенных ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО в цепь опорного напряжения ЦАП ПОСЛЕ стабилизаторов (кстати, на реальной плате, они стояли по 16 Ом. Кроме того, отмечу, что трассировка и топология демоплаты AKD4490 довольно неудачны, и ориентироваться на них при проектировании собственных проектов не следует).
[ Вложение: Вам нельзя просматривать вложения ]
Таким образом, выходное сопротивление источника питания опорного напряжения, которое "видит" стоящая на "демоплате" AK4490 составляет 10 Ом даже при нулевом выходном сопротивлении стабилизатора. Соответственно, чем больше емкость шунтирующих непосредственно выводы опорного напряжения конденсаторов, тем ниже импеданс этого источника питания, приведенный к самой микросхеме ЦАП. Судя по графикам, приведенным АК, искажения падают до минимально реализуемого уровня при импедансе источника питания опорного напряжения меньшем, чем 1.5 Ома. То есть при наличии 10-омного последовательного резистора, получение минимальных искажений на 20Гц будет реально при емкости шунта более 2000...3000мкФ.
Если Вы обратите внимание, то в Lynx D78 выводы опорного напряжения подключены НЕПОСРЕДСТВЕННО к выходам стабилизаторов с выходным сопротивлением менее 10 миллиом, в том числе и на постоянном токе. Таким образом условие по импедансу источника питания опорных напряжений выполнено как минимум со 150-кратным запасом, что и дает полное отсутствие роста уровня искажений на низких частотах  :)
На средних и более высоких частотах, низкий выходной импеданс источника питания гарантируется шунтирующими емкостями.
« Последнее редактирование: 06 Июля 2016, 21:55:17 от Lynx »

 

Похожие темы

  Тема / Автор Ответов Последний ответ
194 Ответов
162945 Просмотров
Последний ответ 04 Июня 2018, 15:04:06
от Segun
49 Ответов
41977 Просмотров
Последний ответ 18 Октября 2016, 20:35:18
от Lynx
226 Ответов
176254 Просмотров
Последний ответ 05 Мая 2018, 20:56:00
от sergey367
55 Ответов
62314 Просмотров
Последний ответ 26 Февраля 2016, 20:05:50
от bogi
42 Ответов
49997 Просмотров
Последний ответ 02 Августа 2017, 08:16:22
от yurgen