Наши статьи

[アントン]

Антон сделаете что-нибудь в стиле Лаври? Или это отстойная концепция?

При доступном уровне точности резисторов (0.01%) очень трудно получить монотонность ЦАП выше 16 бит. А 16 бит - это TDA1541A.

[Nikolay_Po]

Тьфу, я перепутал Lavry Gold c DA924. Ссылка на Lavry Gold ведёт на DA2002, который по описанию так же имеет автокалибровку. Собственно, коммутаторы для этого и предназначены. Вполне вероятно, что DA2002 отличается от проф. DA924 только выходами и входами.

Честно говоря, ожидал увидеть керамическую подложку с полем термостабилизированных резисторов, зажатую между массивных медных позолоченных пластин.

Оказалось всё проще и гениальнее: проблема со стабильностью коэффициентов сложения различных разрядов, не решаемая для 24 бит в рамках одной микросхемы, была (блестяще и дёшево) решена выносом за пределы микросхем заказной термостатированной матрицы, а проблема с нелинейными искажениями решена калибровкой. Печка представляет собой обычный 10-15Вт резистор в керамическом корпусе... Гениально и просто. Я уверен, что с точной матрицей и калибровкой можно получить 24бита. Ещё один важный и сложный узел - деглитчер наверняка сконструирован так же гениально и просто.

[LIVE_EVIL]

При доступном уровне точности резисторов (0.01%) очень трудно получить монотонность ЦАП выше 16 бит. А 16 бит - это TDA1541A.

Спасибо за ответ. Правда ТДА вроде хай рез не поддерживает.

Еще конечно было бы интересно увидеть измерения для шума и искажений для разных уровней сигнала.

[アントン]

Ещё один важный и сложный узел - деглитчер наверняка сконструирован так же гениально и просто.

Деглитчер там сконструирован стандартно, на четырёх ключах.

[アントン]

Спасибо за ответ. Правда ТДА вроде хай рез не поддерживает.

Еще конечно было бы интересно увидеть измерения для шума и искажений для разных уровней сигнала.

TDA1541 легко поддерживает 192 кГц

[アントン]

Я уверен, что с точной матрицей и калибровкой можно получить 24бита.

При условии отдельной калибровки каждого уровня.

[Nikolay_Po]

ИМХО, я понял фирменное описание DA924 так, что именно каждый уровень и калибруется, для чего может понадобиться существенное время. А что до точности - то при своём производстве резисторных матриц и с условием термостатирования вполне можно выйти на нужный уровень.

[アントン]

Вспомнил я где видел термин Continuous Calibration DAC - TDA1311. Это не постоянная калибровка - это нечто иное. Суть в том, что для формирования всех опорных напряжений используется один источник тока, который постоянно переключается между определёнными элементами схемы. Это и называется "постоянная калибровка". Кстати, в TDA1541 используется похожий принцип.

24 бита с таким подходом не сделать, но 18..20 бит монотонность - возможно. Опять вопрос - зачем так сложно, AD1862 и PCM63 уже имеют эту точность.

[Yan]

deemon, респектуха и уважект!

Очень интересно.

Судьбу самого младшего бита выяснить не удалось ...

С UA d20400 ситуация похожая. dac7541 + 4051 + 4051 + половина4053 = 12 + 3 + 3 + 1 = 19 бит.

Продолжение следует .

Ждём!

Более подробных фотографий нет?

[アントン]

Всё там нормально с битом - 16 уровней - это 4 бита, 8 уровней - 3. 4+3+3+14=24.

[Yan]

Когда я открыл аппарат , я увидел , что кто-то там уже копался - на плате был припаян большой конденсатор на шину +5 вольт

Если ты про аксиальный конденсатор в синей "изоленте" в центре, рядом с цветный шлейфом, то его можно разглядеть и на фотографии da924 производства ещё фирмы dB.

[アントン]

Кстати, если я правильно понял концепцию ЦАП'а, то в нём нет ни просто сверхточных заказных матриц - там вообще нет точных резисторов. Они там не нужны.

И ещё, тут в описании не хватает ключей, целой кучи - 116 штук (хотя с определённым подходом их может быть всего 20).

[deemon]

Продолжение ...

Итак , увидев , что на трёх старших сегментах нижний опорный уровень значительно занижен , я понял , что это и есть причина дефекта в сигнале на выходе .... но в чём была причина этого "завала" уровня ? Если у нас есть 8 одинаковых резисторов , которые включены последовательно , и на самом нижнем из них уровень понижен - то это очевидно оттого , что из этого узла куда-то оттекает ток . Так как ко всем резисторам подключены только входы аналоговых мультиплексоров трёх старших сегментов , то я сначала подумал , что у какого-то мультиплексора пробит вход .... но тогда было непонятно , почему дефект одинаковый в 2 каналах ? По идее , мультиплексор с пробитым входом должен был вести себя по-другому , он мог и вовсе отказать ... но этого не было . Опять же , пробой должен был быть и при выключенном питании , но этого тоже не было ... Тогда я стал смотреть , а не подключено ли что-то ещё к нижнему резистору матрицы ? И вот , оказалось , что от нижнего резистора идёт провод в другую часть схемы . Этот провод , как оказалось , подаёт напряжение около 1,25 вольт с нижнего резистора на схему , компактно расположенную справа от нагревателя термостата , и состоящую из 4 ОУ OPA177 и компаратора LT1016 . Я решил , что этот узел является частью системы автокалибровки , и решил посмотреть , а что ещё входит туда ? И вот , оказалось , что к автокалибровке относятся ещё и аналоговый мультиплексор ADG507 ( 2 коммутатора 8 входов на 1 выход ) , 8-канальный 12-разрядный ЦАП AD7568 , и 4 счетверённых ОУ MC33079 . Все эти детали , очевидно , не принимали участия в работе ядра ЦАПа , но зачем-то же они нужны , так ведь ? Я стал смотреть , а что поступает на входы коммутатора ADG507 ? И оказалось , что туда тоже приходят все 9 уровней с резисторов , но при работе ЦАПа коммутатор не переключается . Значит , он "оживает" только при автокалибровке , сразу после прогрева термостата ..... но у дефектного аппарата эта автокалибровка заканчивалась мгновенно , хотя судя по описанию , она должна была длиться несколько минут . Это опять-таки указывало на то , что дефект где-то в этой системе . Тут я стал смотреть , а что это за схема на 4 ОУ OPA177 ? Три из них , как мне показалось , были включены по схеме инструментального дифф.усилителя , и нужны были , очевидно , для вычисления разности каких-то двух напряжений , а потом , как показала "прозвонка" схемы - выход этого разностного усилителя поступал ещё на вход 4-го ОУ , на второй же вход которого через резистор шёл сигнал ... с этого самого нижнего резистора матрицы ! Уже теплее , ха-ха Я отсоедилил этот резистор , и вот , о чудо - ЦАП стал работать нормально ! То есть , все уровни на линейке резисторов выровнялись , и искажение синуса исчезло . Ага , значит ток , который "ломал" опорные уровни , шёл со входа этого 4-го ОУ , что есть явный "косяк" . Я подумал , что он пробит внутри , но оказалось , что и на втором его входе - тоже сильное минусовое напряжение .... и тут я вспомнил , что у этих прецизионных ОУ между входами включены защитные диоды , которые открываются при большом дифференциальном напряжении . В то же время , если ОУ перед ним "сошёл с ума" , и даёт на выходе большой минус ( а там было около -12 вольт ) , то этот минус через входы следующего ОУ как раз и пройдёт в нашу матрицу . Тогда я выпаял из платы 3-й ОУ , восстановив соединение с 4-м , и ядро ЦАПа опять стало работать нормально , но без автокомпенсации , понятное дело . Так как у меня не нашлось в запасах OPA177 , я решил временно заменить его на старый совковый аналог OP-07 , то есть К140УД17 , а он у меня как раз был .... и вот , после замены снятого ОУ на УД17 - схема наконец-то стала работать правильно .

И тут я как раз и понял , как работает автокомпенсация . Оказалось , что выходы того сдвоенного коммутатора 8 на 1 , который стоит отдельно от прочих ключей - подключены прямо на два входа разностного усилителя , а входы этих ключей - прямо к резисторам матрицы , причём так , что при любом значении 3-битного кода один коммутатор включён на одну ступень выше второго . ТО есть , они как бы "опрашивают" напряжения на каждом резисторе матрицы , как будто бы два щупа тестера мы подключаем к каждому резику , двигаясь снизу вверх .... а после вычисления разности , то есть напряжения на каждом резике , мы из этой разности вычитаем напряжение на самом нижнем резисторе , при этом - в самом нижнем положении ключей - мы вычитаем напряжение на резисторе из него же самого , то есть делаем "калибровку схемы калибровки" А вот уже полученная разность - усиливается тем самым 4-м ОУ в несколько тысяч раз , и поступает на компаратор , где сравнивается с опорным уровнем , и результат сравнения поступает в процессор , в котором и работает алгоритм . И вот , при включении аппарата , сразу после прогрева , на выходах ADG507 поочерёдно появляются напряжения всех узлов матрицы , и что интересно - одни напряжения он сразу проскакивает , а на некоторых - останавливается , и в этот момент начинают изменяться данные на входе 8-канального ЦАПа AD7568 , а сигналы с него - как раз и поступают , после усиления на ОУ , на узлы матрицы . То есть , если на каком-то резисторе матрицы напряжение стало больше , чем на других , то алгоритм либо его нижний вывод "двинет" вниз , либо верхний - вверх ... но при этом - он должен ещё и подвинуть вверх и все остальные резисторы , чтобы на них ничего не изменилось . Вот так он и работает , несколько минут подряд , подруливая то один , то другой узел матрицы , пока алгоритм не "сойдётся" к идеальному состоянию , когда на всех 100-омных резисторах матрицы напряжения будут выставлены с точностью , определяемой той сравнивающей схемой на 4 ОУ OPA177 . И именно один из этих ОУ , когда он "свихнулся" , дал на своём выходе -12 вольт , которые прошли через входы следующего ОУ "насквозь" , и сместили нижний узел матрицы , так что вместо 1,25 вольт там стало что-то около 0,3 вольт , и именно это и послужило причиной такого странного искажения синуса на выходе . Получился , однако , какой-то "электронный детектив" в духе Шерлока Холмса , и как положено в детективе - преступник был найден и наказан заменён Впрочем , когда приходится ремонтировать такую технику без сервис-мануала , или хотя бы просто схемы - оно всегда как-то так и получается

Тут на фотках можно видеть более крупно ту часть платы , на которой и происходили эти забавные события , а также сигналы на всех 4 сегментах ЦАПа после устранения дефекта . В принципе , всей этой информации вполне достаточно , чтобы нарисовать довольно подробную схему ядра ЦАПа и автокалибровки , и как я думаю , можно довольно просто повторить эту схему . Разумеется , алгоритм автокалибровки нужно будет писать заново , но это не большая проблема - принцип-то ясен . Ну а сделать схему на ПЛИС , которая формирует сигналы для ключей и деглитчера - это для опытного спеца не проблема . Я думаю , кстати , что схему можно было бы даже немного упростить , использовав для калибровки ключи основного ЦАПа .... но это , впрочем , дело вкуса - разработчик решил , что так будет лучше , да и ладно . Кроме того , можно ещё и усложнить алгоритм калибровки , и подстраивать ещё и коэффициенты суммирования сегментов , но тут , как видно , разработчик пошёл по пути "разумной достаточности" , и ограничился только подгонкой узловых напряжений . Видимо , стабильность этих "ультра-прецизионных" сопротивлений после термостатирования оказалась достаточной .

[deemon]

Вот тут сигналы на четырёх сегментах ЦАПа ...

[deemon]

16 уровней - это 4 бит, ещё 8 уровней - ещё 3 бита и ещё 8 уровней - ещё 3. Итого 10. Что + 14 разрядов ЦАП и даёт 24 бита. Честно скажу, что очень-очень сомневаюсь, что они получили итоговую точность хотябы 18 бит - хорошо если 16. Как я понял из того, что вы сказали - никакой автокалибровки там нет.

Точность там , судя по всему , близка к 22 битам , или около того ..... другое дело , что непонятно , куда делся последний бит Дело в том , что в старшем сегменте , хотя на коммутатор и подаётся 4 бита , но фактически на входе его не 16 уровней , а всего 9 , что чётко видно хотя бы из осциллограммы . То есть , как я и говорил выше - тут применено "смещение нуля" . Сделано это , очевидно , для того , чтобы сдвинуть "главный переход" в сторону , и исключить искажения от этого перехода на сигнале , близком к нулю .... этот приём снижает искажения на очень малых уровнях . Вообще , этот трюк применяется не только здесь - то же решение использует и Burr-Brown в своих известных ЦАПах - про это , насколько я помню , писал Lynx где-то на Вегалабе , только я не помню , в какой теме .

Так что старший сегмент тут обрабатывает не 4 бита , а всё же 3 , а четвёртый бит - это как бы "перенос" . А 24-й бит , как я мыслю , можно было и вовсе не использовать , так как точность ЦАПа всё равно не 24 бита , такая точность пока физически недостижима .... ну или , для "очистки совести" , его можно просто подать на выход через резистор соответствующего сопротивления . Я в это особо не вникал , да это и не очень-то интересно , на самом деле .

[deemon]

Если ты про аксиальный конденсатор в синей "изоленте" в центре, рядом с цветный шлейфом, то его можно разглядеть и на фотографии da924 производства ещё фирмы dB.

Вот с этим конденсатором , кстати - какая-то загадка Кто его мог поставить ? Дело в том , что припаян он был явно кустарно , каким-то явно неопытным человеком - пайка была очень некачественная , выводы согнуты криво , да и кондёр явно великоват , чтобы монтировать его так на маленькие "пятачки" без фиксации хотя бы термоклеем . То есть , поставили его явно не на заводе . Но кто и зачем ? Притом , он поставлен был на месте двух маленьких кондёров по 0,1 мкф , которые перед этим были демонтированы .... может быть , это какой-то "апгрейд" , кто его знает ? Хотя , я после удаления этого кондёра специально проверил - нет ли в этой точке какой-то помехи , которую он мог давить .... и оказалось , что ничего такого . Обычная шина +5 вольт , со слабым "цифровым" шумом , который , очевидно , никак не мог уменьшить этот "бочонок" на длинных выводах . В общем , тайна появления этого кондёра так и осталась неразгаданной

[deemon]

Кстати, если я правильно понял концепцию ЦАП'а, то в нём нет ни просто сверхточных заказных матриц - там вообще нет точных резисторов. Они там не нужны.

И ещё, тут в описании не хватает ключей, целой кучи - 116 штук (хотя с определённым подходом их может быть всего 20).

Не , ты что-то не так понял Сверхточные матрицы ( скорее всего , заказные ) так как раз есть - 3 штуки . Одна общая на 2 канала - даёт 9 опорных уровней , которые коммутируются 3 мультиплекторами на каждый канал , и по одной на каждый канал - для суммирования сегментов . И откуда у тебя появилось 116 ключей , если всё там уже коммутируют мультиплексоры ? Как раз ядро там довольно простое ... гораздо сложнее сделана автокалибровка .

[アントン]

Не , ты что-то не так понял Сверхточные матрицы ( скорее всего , заказные ) так как раз есть - 3 штуки . Одна общая на 2 канала - даёт 9 опорных уровней , которые коммутируются 3 мультиплекторами на каждый канал , и по одной на каждый канал - для суммирования сегментов . И откуда у тебя появилось 116 ключей , если всё там уже коммутируют мультиплексоры ? Как раз ядро там довольно простое ... гораздо сложнее сделана автокалибровка .

Схема на сверхточных матрицах не даст точности выше 15..16 бит. Никакая автокалибровка не поможет. Точнее поможет, но всего на те 3 бита,которые она калибрует. Итого 18..19 бит.

[アントン]

Точность там , судя по всему , близка к 22 битам , или около того ..... другое дело , что непонятно , куда делся последний бит Дело в том , что в старшем сегменте , хотя на коммутатор и подаётся 4 бита , но фактически на входе его не 16 уровней , а всего 9 , что чётко видно хотя бы из осциллограммы . То есть , как я и говорил выше - тут применено "смещение нуля" . Сделано это , очевидно , для того , чтобы сдвинуть "главный переход" в сторону , и исключить искажения от этого перехода на сигнале , близком к нулю .... этот приём снижает искажения на очень малых уровнях . Вообще , этот трюк применяется не только здесь - то же решение использует и Burr-Brown в своих известных ЦАПах - про это , насколько я помню , писал Lynx где-то на Вегалабе , только я не помню , в какой теме .

Так что старший сегмент тут обрабатывает не 4 бита , а всё же 3 , а четвёртый бит - это как бы "перенос" . А 24-й бит , как я мыслю , можно было и вовсе не использовать , так как точность ЦАПа всё равно не 24 бита , такая точность пока физически недостижима .... ну или , для "очистки совести" , его можно просто подать на выход через резистор соответствующего сопротивления . Я в это особо не вникал , да это и не очень-то интересно , на самом деле .

Этот "перенос" и есть старший разряд, вообще-то.

[アントン]

Есть способ гораздо проще сделать туже точность или даже выше. Берётся промышленный 16 бит ЦАП, к нему наворачиваются ещё 4 по технологии Continuous Calibration от Philips. Получаем 19..20 бит точности с минимальными трудозатратами.

[Василий Н.]

Берётся промышленный 16 бит ЦАП, к нему наворачиваются ещё 4 по технологии Continuous Calibration от Philips.

Есть (консумерские) ЦАПы с такой архитектурой?

[アントン]

Есть (консумерские) ЦАПы с такой архитектурой?

TDA1540, TDA1541 - младшие разряды R2R матрица, токи старших ключей формирует активный ШИМ делитель (его кондёры и выведены наружу).

[deemon]

Этот "перенос" и есть старший разряд, вообще-то.

Старший разряд - это было бы уже не 3 бита , а 4 . 4 полноценных бита - это 16 состояний коммутатора ( уровней напряжения ) . А тут их 9 - где 4 бита-то ? Ну вот сам посмотри , если у тебя 2 десятичных разряда , то это максимум 99 , так ? А если три разряда , то 999 , верно ? А если у нас всего 120 состояний ( такая система счисления ) , то к чему она ближе - к 2 десятичным разрядам , или к 3 ? Вообще , не надо быть гигантом мысли , чтобы понять - ближе она к 2 десятичным разрядам , однако . Потому я и говорю - старший сегмент 924-го ЦАПа обраабтывает 3+ бита , как-то так

ТО есть , там либо в DSP , либо в ПЛИСе происходит сложение входного кода с некоторой цифровой "добавкой" , которая смещает нуль ЦАПа в сторону ... тогда главный переход ЦАПА не совпадает с самыми слабыми сигналами , а происходит , когда сигнал уже имеет заметную величину , порядка -20 дБ от полной шкалы , и этот сигнал маскирует помехи от главного перехода . НО , если подать такой сдвинутый сигнал на обычный ЦАП , то тогда при уровне 0 дБ у нас одна полуволна сигнала будет "подрезана" сверху ( как раз на величину этой добавки ) , то есть данные вместе со сдвигом перестанут "помещаться" в шкалу ЦАПА , и что делать ? А вот то самое , что и сделано у Лаври - всю шкалу ЦАПа немного "удлинили" , добавим небольшой "сегмент" сверху ( тот самый 9-й уровень ) , так чтобы его хватило на передачу той самой "добавки" , только и всего .

Но , это надо понимать - ЦАП если был изначально , скажем , 16-битный , то он таким и останется , а если был 20 битным , то тоже останется 20-битным , хоть тресни Хотя реально на ключи будет поступать 21 бит , такие вот дела .....

[Yan]

можно ещё и усложнить алгоритм калибровки , и подстраивать ещё и коэффициенты суммирования сегментов

Например, как это можно сделать?

Тут разве что ставить на каждый сегмент отдельную восьмиуровневую матрицу и "подруливать" опорное напряжение каждой из них.

Матрицу весовых коэффициентов 1:8:64:512 не промерял? Какое сопротивление? Сколько ножек корпус?

[nazar]

Да уж Ден как всегда наворотил в своем стиле, спасибо deemon за фото и расказ.

Вообще , этот трюк применяется не только здесь - то же решение использует и Burr-Brown в своих известных ЦАПах

нет, цыфровое смещение с компенсацией использовалось лишь в АД1862(1\16шкалы) и ТДА1545, ТДА1387 и еще некоторых цапах с непрерывной калибровкой а также в ПЦМ67\69 где розрядом этого смещения двигал простой ДС модулятор.

Обычная шина +5 вольт , со слабым "цифровым" шумом , который , очевидно , никак не мог уменьшить этот "бочонок" на длинных выводах

Зато компонент аудиофильский))

Есть способ гораздо проще сделать туже точность или даже выше. Берётся промышленный 16 бит ЦАП, к нему наворачиваются ещё 4 по технологии Continuous Calibration от Philips. Получаем 19..20 бит точности с минимальными трудозатратами.

Есть еще проще, просто цап по принцыпу непрерывной автокалибровки розрядов на 10-12 (больше уже громоздко получится ибо надо 1024-4096 ячеек и быстро их калибровать) и пассивной матрицы, 20-22бита точности получится безпроблемно

TDA1540, TDA1541 - младшие разряды R2R матрица, токи старших ключей формирует активный ШИМ делитель (его кондёры и выведены наружу).

в 1540 и 1541 даже близко нет никаких Р-2Р и ШИМа