Znajdź zawartość

Wstęp: Przed pół rokiem zaintrygowała mnie wielość pomysłów i rozmaitych implementacji kostek dac TDA1541. Poszukałem trochę na forach światowych i moja ciekawość wzrosła. Większość opinii i implementacji była przywołana w wątku: [1] [Ukryta Zawartość] Mity: Badane będą następujące implementacje powszechnie komentowane na forach światowych: 1. Tłumik sygnałów wejściowych podawanych na wejścia cyfrowe kostki. Ma rzekomo redukować śmieci na wyjściu kostki dac. Nigdzie nie podano jednak w wartościach bezwzględnych jaki zysk zniekształceń mielibyśmy tu uzyskać... W zamian był przywołany przebieg na wyjściu z rodzaju "straszak". 2. Synchronizacja sygnałów cyfrowych. Nigdzie nie ma wyników tych modyfikacji ale stosowało je kilka zacnych firm w swoich flagowych CD. 3. Synchronizacja generatora DEM (reclock DEM, synchro DEM,...). Nigdzie nie ma wyników tych modyfikacji. Jedynie w kilku publikacjach stwierdza się, że mniej przenika na wyjście... Po drodze będą sprawdzane wpływy innych aspektów na działanie kostki (jitter, napięcia,...). Nie będą sprawdzane układy konwersji I/V. Te obejmie oddzielny wątek. Badania będą prowadzone z zastosowaniem konwertera I/V o najlepszych parametrach (będzie opisany w następnym wątku). Linki do kluczowych artykułów: Przedstawię linki do pierwowzoru lub najbardziej fachowo napisanych artykułów na ten temat. Od razu uwaga; ponieważ schematy publikowane na forach światowych mają błędy (przeoczenia, celowe, narysowane wbrew logice - nieprawidłowe z założenia,...) opublikuję tu własny schemat działający, pozbawiony błędów a realizujący to co jest w założeniach. [2] [Ukryta Zawartość] [3] [Ukryta Zawartość] [4] [Ukryta Zawartość] i wiele innych Czym mierzę: Na początek przedstawię urządzenia: Analizator Quantasylum QA403. Oscyloskopy, przede wszystkim DHO1072, multimetry UT181A i BM857a, zasilacze laboratoryjne we wstępnej fazie uruchamiania, wiele kabli, złączek,... Jakość połączeń była każdorazowo wnikliwie sprawdzana a wyniki przyjmowane jedynie wówczas kiedy były powtarzalne. Co mierzę: Obiekt badany to płytka badawcza z osadzanymi badanymi kostkami dac w podstawce precyzyjnej. Poniżej widok PCB z elementami: Poniżej schemat jaki pozwala realizować regulację i ustawianie wszystkich pomysłów na sterowanie kostki dac: Opis schematu: Uwaga ogólna. Elementy aktywne są pokazane tak jak ich obudowa a nie funkcja. Ułatwia to analizę PCB. Sygnał I2S wchodzi na złącze J16. Są 3 bufory na 74LVC132 (bramki schmitta). Dopasowują ale również można realizować na nich jitter co widać na najwyżej pokazanej bramce (wyłączane J4). Każdą z bramek można pominąć (J3, 2, 1). Daje to ciekawe kombinacje przesunięć fazowych. Z wyjścia buforów lub synchronizacji (J39, 9, 10) sygnał wchodzi na tłumiki, które również można pominąć (J40, 11, 13). Tłumik jest taki jaki opisano w artykułach. Działa identycznie. Poprawiono wartość niektórych elementów na prawidłową. W tabelce obok parametry stałych czasowych. Na dole moduł synchronizacji zrealizowany na U4 74HC4040 i U6 74HC175. Pierwszy (licznik asynchroniczny) dzieli zegar do wartości standardowej (192kHz) i o 2 razy mniej i 2 razy więcej. Stąd wysnujemy wnioski co do optymalnej wartości DEM. Właściwą funkcję synchronizacji pełni zespół przerzutników D w kości 74HC175. Wszystkie przebiegi są synchronizowane wysoką częstotliwością zegara a ponieważ DEM wprost z niej wynika; to wszystko jest synchronizowane. Można to indywidualnie jak widać wyłączać. Na dole jest jeszcze bramka odwracająca fazę zegara dla kości bo każda z nich pracuje na innym zboczu impulsu zegarowego. Z wyjść Q3 i !Q3 (odwrócone; zanegowane) klasycznie sygnał steruje wejścia DEM kostki dac. Nie ma znaczenia jaki to układ (popularne są na 2 tranzystorach); wszystkie dają ten sam efekt (sprawdzone). DEM zewnętrzne można wyłączyć (J14, 17) aby kostka pracowała samobieżnie. Określa to C11. Tu druk PCB jednostronnej (konflikty przecięć ścieżek realizują zworki SMD i 4 drutowe): Po usunięciu wylewki: Proszę zwrócić uwagę gdzie są połączone masy cyfrowa z analogową. Należy dodać, iż zasilanie łączy się dopiero na PCB. Wcześniej poszczególne napięcia są od siebie odizolowane. To gwarantuje, że nie ma spadków napięć od zasilania na wspólnych odcinkach masy analogowej. Śmieci z zasilania nie dodają się do sygnału. Udowadnia to czystość tła jaką widać na zrzutach FFT. Pytanie za puchar: dlaczego zastosowano element oznaczony "zwora"? Dlaczego nie połączono ścieżek bezpośrednio? Na foto PCB widać dodatkowe elementy. Np. zabezpieczenie zasilania. Podczas eksperymentów łatwo coś pomylić. Zenery na zaciskach Goldpinów zewrą się przy za dużym i odwrotnym zasilaniu. Wówczas włączy się ograniczenie stabilizatorów w zasilaczach. Na foto da się jeszcze zobaczyć przecięte ścieżki sygnału cyfrowego i wstawione tam rezystory tłumiące dzwonienia (skutecznie). Pomiary. To standardowa charakterystyka FFT: Jak widać zniekształcenia są na poziomie katalogowych parametrów przetwornika TDA1541. Jest nieco lepiej bo pomiaru dokonuje się za moją konwersją I/V a nie na gołych rezystorach konwersji co jest bardzo złym rozwiązaniem. Będzie o tym w wątku o konwerterach I/V. Nie będą przytaczane dalsze charakterystyki FFT albowiem, jeśli zmiany są jedynie liczbowe (górny wiersz wykresu FFT), to przytaczał będę jedynie liczby albo komentarz. Oglądanie absolutnie podobnych charakterystyk niczego nie wniesie. Na wyjściach kostki występują następujące przebiegi (rezystor konwersji 1k5||10n): Widać wyraźnie artefakt wywołany przenikaniem częstotliwości próbkowania. Jak rozciągniemy sygnał na wysokość i szerokość to otrzymamy (po zastosowaniu akwizycji z uśrednianiem) niewidoczne wyżej zakłócenia przebieg: Jak się dobrze przyjrzeć osi czasu są to artefakty od zegara. Są stosunkowe wysokie (1mVRMS). Widać, ze na wyjściu są i będą wszystkie składowe przebiegów cyfrowych. Jak z tym walczyć powiemy sobie w wątku o konwerterze I/V. Nic nadzwyczajnego nie dzieje się przy ustawieniach rozmaitych konfiguracji kostki dac. W szczególności nie mogę uzyskać przebiegów grozy, które umieszczane są na światowych forach. Popatrzcie choćby na [3]. Włączenie tłumika niczego szczególnego nie zmienia. Działo się tak w momencie, kiedy nie były wytłumione magistrale cyfrowe. Wówczas poprawa po użyciu tłumika była na poziomie 50% (THD malało z około 0,0015% do około 0,001%). Poniżej przebiegi przed i za tłumikiem: Żółty to przebieg WS przed tłumikiem (5V) a niebieski za nim (około 0,4Vpp). Ta wartość jest na granicy przełączania wejść kostki dac. Sprawdziłem to. Zalecałbym zastosować diody Schottkiego o wyższych napięciach przewodzenia w tłumiku a najlepiej pozbyć się go albowiem... Tak jest na magistralach cyfrowych przy sterowaniu ich kostkami 74HC o szybkich czasach przełączania: Przerosty od dzwonienia mają wartość aż 2V ! To może być niebezpieczne dla kostki dac. Należy to zmniejszyć i jedyną właściwą drogą są rezystory tłumiące włączone w magistrale cyfrowe. Po zbliżeniu na dzwonienie: Po wyeliminowaniu i zminimalizowaniu dzwonień tłumienie sygnału nie ma wpływu na parametry. Tu przebieg na linii WS po zastosowaniu rezystora 100 omów (wartości spotykane na schematach 33 omy są za małe): Inne ustawienia (synchronizacja szyn) również nie ma znaczenia. Oznacza to, iż kostki TDA1541 są wewnętrznie odporne na przesunięcia impulsów i jitter. Zresztą wielokrotnie o tym pisałem, że próbkę zatrzaskuje się w rejestrze i dopiero poddaje konwersji. Drobne przesunięcia nie maja znaczenia. Sprawdzałem to. Wyłączenie jednego z kanałów ma miejsce dopiero po przesunięciu WS o ułamek długości okresu. ... Podsumowanie: Na forach światowych mówi się o dużej kapryśności kostki TDA1541. Nieprawda!. Kostka ta jest absolutnie przewidywalna. Gruboskórna w sensie odporności (ciężko ją uszkodzić). Prawidłowo działa w szerokim spektrum sygnałów cyfrowych (jitter i amplituda) a wpływ tychże jest raczej iluzoryczny. Na forach światowych przecenia się rolę zasilania kostki, Nie zauważyłem. Od razu zastosowałem właściwą topologię zasilania, właściwe kostki stabilizatorów (wcale nie o najniższych szumach). Szczególnie zwracam uwagę na prowadzenie ścieżek, właściwe połączenie mas cyfrowej z analogową. Przegląd publikowanych PCB wskazuje, że projektanci nieoptymalnie prowadzą ścieżki, głównie mas. Niektóre zaś pomysły wołają o pomstę do nieba... Na forach światowych nie za wiele wskazuje się pierwszorzędnego wpływu konwertera I/V. Podejmowane są jedynie działania mające poprawić dźwięk. Żadnych charakterystyk zniekształceń i odstępu od szumów, tylko puste gadulstwo. Rozwiązania zaś, najczęściej powielane, wskazują iż konstruktor coś wie ale nie za bardzo rozumie... Zostanie to przedstawione w wątku o I/V...