Konwersja I/V

[Grzegorz7]

Wstęp:

W ramach budowy testowej płytki TDA1541 konieczne było zbudowanie konwerterów prąd - napięcie.

Przytoczone tu wskazówki są uniwersalne i dotyczą wszystkich przetworników dac z wyjściem prądowym.

Jedną z metod konwersji prądu na napięcie jest ta dokonywana na rezystorze i taką konwersją się zajmiemy. Rozważane będą 3 układy:

1. Bezpośrednia konwersja na rezystorze.

2. Konwersja na wzmacniaczu transimpedancyjnym.

3. Konwersja na rezystorze buforowanym od wyjścia kostki dac.

Rozwiązania

Poniżej rysunki uproszczone tych rozwiązań:

1. Konwersja bezpośrednia na rezystorze.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Najprostsze rozwiązań. TDA1541 jest dostosowany do takiego sposobu pracy. Jego ostatnie stopnie konwersji na prąd są zasilane z napięcia -15V. To powoduje, że rezystor konwersji jest połączony bezpośrednio do masy. Napięcie jest proporcjonalne do wartości prądu czyli wartości próbki. Jeżeli następny stopień ma bardzo dużą rezystancję wejściową to następuje tu zupełna konwersja, całkowita prądu z kostki dac na napięcie.

Układy źródeł prądowych, a takimi są wyjścia kostek dac, najlepiej pracują kiedy potencjał ich wyjść jest stały. Niestety w tym układzie tak nie jest. Sygnał napięciowy powstający na rezystorze konwersji moduluje tym napięciem wyjścia prądowe kostek dac. Wprowadza to ograniczenie na wielkość stosowanego rezystora. Wynosi ona około 50 omów. Daje to maksymalny sygnał poniżej 200 mV.

Zmniejszenie R poprawi warunki pracy wyjść kostki dac ale zmniejsza stosunek sygnału do szumu. Zwiększenie rezystora zwiększa sygnał ale pogarsza warunki pracy wyjść zwiększając znacznie zniekształcenia.

 

2. Konwersja na wzmacniaczu transimpedancyjnym.

Tradycyjna konwersja. Układ wzmacniacza operacyjnego z zasady swego działania w tej konfiguracji (to tzw. wzmacniacz transimpedancyjny) przy wejściu nieodwracającym połączonym do masy zapewnie na wejściu odwracającym stały równy masie potencjał na wyjściach prądowych kostki dac. To idealne rozwiązanie.

Warunki jakie należy spełnić to jak najmniejsze prądy polaryzacji wejść wzmacniacza operacyjnego. Wystarczy aby były one mniejsze od prądu odpowiadającego pojedynczemu bitowi; dla kostki TDA1541 jest to około 15nA. Dla kostek o większej rozdzielczości będzie to znacznie niżej. W praktyce powinno to wykluczać stosowanie tu WO  o wejściach bipolarnych. Te maja prądy polaryzacji na poziomach kilkudziesięciu nA. Tu powinny się znaleźć WO o wejściach unipolarnych z prądami na poziomie najwyżej kilku pA. Pod uwagę bierze się tu również szumy wzmacniacza uwzględniając szumy prądowe.

Jak widać wartość rezystora konwersji może być w tym rozwiązaniu niemal dowolna ograniczona jedynie parametrami napięciowymi kostki WO.

Z reguły taki stopień jest uzupełniony drugim realizującym dolnoprzepustowy filtr 2 rzędu:

Filtracja jest realizowana powyżej pasma akustycznego. Powyżej parametry elementów dla maks. płaskiej charakterystyki w paśmie przepustowym. Dokładnie ten układ będzie poddany badaniom.

3. Konwersja na rezystorze buforowanym od wyjścia kostki dac.

Układ mający eliminować użycie wzmacniaczy operacyjnych w torze sygnałowym a jednocześnie pozwalać zwiększać wartość rezystora konwersji. Narzuca się tu jakiś bufor separujący wyjście prądowe kostki dac od rezystora konwersji.

Poszukiwania skupiły się głównie na tranzystorach polowych, choć w Internecie są i rozwiązania oparte na tranzystorach bipolarnych i lampach.

Na rysunku powyżej podłączono hipotetyczny tranzystor polowy. Bramka jest izolowana od kanału i cały prąd wyjścia kostki dac płynie przez rezystor. Rezystor jest buforowany od wyjścia kostki dac. Na takim układzie opartych jest wiele rozwiązań.

Byłoby fajnie, gdyby nie zależność napięcia bramka źródło od prądu w kanale (drenie-źródle). Omówmy układ na podstawie rozwiązania znanego jako Red Baron:

Dla sygnału bramka jest uziemiona. Niestety z pewnych względów w tych rozwiązaniach polaryzuje się tranzystor określonym prądem wstępnym. Widać, że na rezystorze konwersji występuje również sygnał od tego prądu co stanowi wadę. Charakterystyka tranzystora 2SK216:

Na zielono oznaczyłem obszar pracy we współpracy z TDA1541. W zakresie prądów wyjściowych tej kostki dac napięcie na wyjściach prądowych kostki zmienia się o 0,2V. To taka sama zmiana jak na rezystorze bezpośredniej konwersji 50 omów. Wartością dodaną jest 10 krotnie większa wartość rezystora konwersji w drenie tranzystora i tyleż razy większy sygnał. Niestety odstępu od zakłóceń nie będzie większego bo wzmacniane są również artefakty wynikające z fluktuującego napięcia na wyjściach kostki dac (wejściu tranzystora buforującego).

Powyższe rozwiązanie to jedno z lepszych w tym zakresie. Raz ze względu na charakterystykę tranzystora (inne są gorsze) dwa, autor wiedział o co chodzi.

Rozwiązania pojawiające się w sieci najczęściej świadczą o nieznajomości zagadnienia. Znajdziecie propozycje jednego z guru w zakresie wykorzystania tranzystorów polowych. Częstokroć prądy wstępne są ustalane na tysiące razy większe od prądu wyjściowego kostki dac dla pojedynczego bitu. To tak jakby sikać do wartkiego strumienia i oczekiwać, że zmieni barwę...

Przeglądając Internet nie znalazłem rozwiązania jakie zaprezentuję poniżej.

Na początek jeszcze raz jakie są wymagania:

A) Zapewnić aby prąd wyjściowy kostki dac i tylko ten przepływał przez rezystor konwersji.

B) Zapewnić aby na wyjściach prądowych kostki dac nie było fluktuacji napięcia. Zapewnić aby było ono stałe.

Realizuje to następujący układ:

Układ prosty jak budowa cepa. Prąd wyjścia kostki dac płynie przez kanał tranzystora FET i rezystor konwersji. W warunkach normalnej pracy nie płynie prąd bramki. Należy tu stosować OpAmp`y z wejściem FET, wówczas pomijalny jest również wpływ prądu wejściowego OpAmp`a. Mamy więc idealne spełnienie warunku A) Poprzez połączenie z masą wejścia nieodwracającego OpAmp`a układ sprzężenia zwrotnego utrzymuje również potencjał masy na wyjściu prądowym kostki dac. Jest tu jeszcze pewien myk. Otóż wyjście na następny układ jest pobierany z wejścia na rezystor i +Vcc, które staje się masa dla następnego układu. Podobnie zresztą zrobił Red Baron.

Zachowujemy więc idealne warunki dla pracy kostki dac. Rezystor konwersji można zwiększyć wielokrotnie ponad tę dozwoloną dla bezpośredniej konwersji uzyskując większy sygnał oraz stosunek sygnału do szumu.

Puchar temu, kto napisze w komentarzu dlaczego nie ma tu rezystora wymuszającego prąd początkowy...

Jeszcze o parametrach tranzystora buforującego; ma mieć prąd dreny powyżej tego co wyjdzie z kostki dac. Oczywiście niskoszumny. Musi wytrzymać napięcia istniejące w układzie.

Będziemy badać układ o schemacie doświadczalnym nieco bardziej złożonym:

Robiłem tu eksperymenty zmieniając napięcie na wyjściach kostki dac (nie róbcie tego w domu!), eksperymenty z masą oraz możliwością wysłania prądu do lampy...

Pomiary:

Wszystkie pomiary FFT były wykonane w tych samych warunkach.

1. Bezpośrednia konwersja na rezystorze.

Niskie tło jest wynikiem połączenia sond analizatora bezpośrednio do rezystora konwersji 50 omów. Wszystkie EMI zbierane z otoczenia są zwarte niską impedancją tego rezystora. Tyle celem wytłumaczenia.

Sam sygnał jest niski (około 30 razy niższy niż w 2.). Porównanie należy przeprowadzić w oparciu o wartości THD i THD+N (odpowiednio 0,008% i 0,009%).

2. Konwersja na wzmacniaczu transimpedancyjnym.

Wzmocnienie tego układu wynosi około 1 (0dB). Tło podniosło się albowiem wzmacniacze wzmacniają wszelkie brudy EMI. Niemniej widać jak niskie są wnoszone zakłócenia. THD=0,0013%, THD+N=0,002%.

3. Konwersja na rezystorze buforowanym od wyjścia kostki dac.

Tu niższe są oba parametry. Ale uwaga rezystor konwersji to 500 omów czyli sygnał około 3 krotnie (-10dB) niższy niż w 2. Po wlutowaniu rezystora 1k5 otrzymujemy:

Widać zdecydowaną poprawę zniekształceń oraz odstępu od szumów (odpowiednio 0,001% i 0,0016%). Oznacza to potencjał odnośnie zwiększania sygnału poprzez wzrost rezystancji.

Zmalenie prążka 50Hz w tym wypadku to wynik nieco innego ułożenia przewodów pomiarowych a nie skutek zmiany rezystorów.

...

Podsumowanie:

Spośród układów konwersji zdecydowanie niewystarczająca jest prosta konwersja tylko na rezystorze. Daje ona kilka razy gorsze parametry zniekształceń i szumów.

Klasyczny układ transimpedancyjny ma parametry bardzo dobre. To klasyka stopni analogowych wysokiej klasy.

Konwersja z buforem to nieco ośmieszona na forach międzynarodowych idea. Tamte rozwiązania są zwyczajnie słabe. Testowałem kilka z nich. Nędza.

Zresztą charakterystyki można znaleźć choćby:

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

 

Autorzy tamtych rozwiązań kombinują jakby nie rozumieli jakie warunki ( A) i B) ) trzeba spełnić wobec kostki dac.

Zaproponowany przeze mnie układ jest pozbawiony wad i ma największy potencjał.

 

Co do układu pomiarowego należy pamiętać na jak niskich poziomach one się odbywały. Zastosowano sondy różnicowe stąd tak niskie poziomy tła. W układzie z asymetrycznym wejściem (dźwiękowa karta komputerowa) są niemożliwe do realizacji na takim poziomie a więc uzyskane różnice mogłyby być wątpliwe. Ale o tym napiszę coś w wątku "Warsztat elektronika".

Potem wrzucę tu PCB z pewnymi wyjaśnieniami.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą ) Edytowane 8 Grudnia 2024 przez Grzegorz7

[expert]

Dorzucam rozwiązanie Nelsona Passa

Zen I/V Converter

Nelson Pass

Introduction

Thirteen years ago Pass Labs launched the D1, a dedicated Digital to Analog converter for high end audio. It was based on balanced PCM63 DAC chips with a current source output, which requires a separate current-to-voltage converter (known as an I/V) to turn its output into the voltage to drive other line level audio equipment. We didn't care much for the op-amp based solutions seen in the manufacturer's application notes and decided to approach this part of the circuit much differently.

The PCM63, like other current output DACs, favors driving a very low impedance, preferably ground. You can easily create a virtual ground at the input of an inverting op amp circuit, as seen below:

 

This is your classic I/V approach, where the gain of the circuit is proportional to the value of the resistor (1 Kohm = 1 volt per mA) and the input voltage is held very close to 0 volts, giving a very low input impedance. The capacitor is a filter designed to smooth the “stairsteps” in the output of the DAC chip which occur at the sampling rate, which for CD's is ordinarily at 44 Khz. The intent of the filter is to remove the sampling rate and its surfeit of higher frequency noise so that they don't create problems for the subsequent amplifying equipment and listeners who might be able to hear that high. Most designers opt for multiple poles of low pass filters, so you will see more capacitors in subsequent gain stages of the DAC.

Without wanting to get into an argument about the pros and cons of op amps in audio circuits, I must point out that this sort of usage of an op amp places it at the greatest possible disadvantage – operation at unity gain with a mix of audio and high frequency noise.

Why would I think this, you ask?

Designed with high open loop gain in mind, op amps become marginally stable as the feedback is maximized, which occurs when an inverting loop is driven by a high impedance current source as above.

When I was a young sprout playing with op amps, I noticed on occasion that they simply sounded bad, but if I adjusted the rail voltages down or raised the gain they suddenly popped back. After I acquired some decent test equipment I could see that they were suffering from oscillation, and that the bad sound was accompanied lots of distortion and high frequency noise. At that point I learned to take op amp manufacturer's claims of unity gain stability with a grain of salt (and improve my layout and power supplies).

Later I noticed that I was hearing differences depending on the relative gain (and feedback) of op amp stages even when there was no oscillation. It appeared as if simply approaching the point of instability created issues that didn't show up on the distortion analyzer. Since then, I have learned to give potential feedback issues a wide margin.

On another occasion I designed an experimental amplifier that proposed to use a high frequency bias (similar to tape recorders) in an amplifier output stage as a means of reducing crossover distortion. The result measured reasonably well, but the sound was awful. I concluded that mixing high frequency tones with audio and feedback is a bad idea.

I encountered another such instance in a vinyl cutting session with Telarc where an ultrasonic tone of low amplitude was accidentally introduced into the system. The resulting record had issues that the producers could hear plainly on the pressing (Yes, Robert Woods and Jack Renner had excellent ears) and no one could guess at the problem, but I played the record into a spectrum analyzer and identified the tone. They remastered it from scratch.

And that's why I think these things.

Given the idea that the I/V converter above is inviting trouble, what can we do?

We can use a gain device in its most absolutely linear and stable mode: Common-Gate (or Common-Base, Common-Grid). In other words, we should cascode the output of the DAC chip. In Common-Gate mode (in the case of a Fet) we attach the Gate to ground (or at least an AC ground) and send the input to the Source pin. The Source pin has is a relatively low impedance, more or less the inverse of the transconductance of the gain device, which satisfies one of the conditions that a current source DAC is looking for. Given the nature of the Fet and the high output impedance of the DAC chip, all the current output of the DAC will appear at the Drain of the Fet and will be driven through some value of resistance to deliver an output voltage.

The very nature of Common-Gate mode insures the absolutely lowest distortion and widest bandwidth possible. It is not often used because its input impedance is very low, but in this case it's a natural.

The D1 used a Mosfet in Common-Gate mode as seen below in a simplified circuit:

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

In this circuit the input occurs at the Source of Q1, and we see that Q1 is biased to approximately 10 mA by the current through R1 attached to the negative 30 volt supply. Vref is a DC reference voltage adjusted so that the Source pin of Q1 is at 0 volts. The non-inverted output signal is seen at the Drain of Q1, where the signal current develops the output voltage across R2, which is then simply followed by Q2, appearing at the output. If you don't need a low output impedance, you can delete Q2 and R3.

This works very well, and the D1 remains highly regarded today.

Interestingly, it took a long time before anyone seemed to understand what was going on. I showed it to a “designer” at a major DAC manufacturer at the time and he told me that he didn't see how it could possibly work, and he wasn't the only one. Presumably he needed to see it in a manufacturer's application note.

Since then a number of DIYers have caught on and there are a couple of variations on the internet, and at least one manufacturer using a variation on this technique. A few years after the initial circuit I developed an increased interest in the performance of Jfets in this sort of application, and it resulted in a nice little circuit.

Recently I offered a prize on www.diyaudio.com for the best suggestion for the next DIY project, the prize being the project, and this article being that. Below I present the Zen I/V Converter:

I have looked around on the internet, and I have not seen it duplicated by some smarty-pants, but that is no guarantee that it hasn't occurred. Q1 and Q2 are self-biased Jfets operated in Common-Gate mode, taking their input from a current source DAC chip and presenting their output on their drains at R3 and R4. R3 and R4 in parallel set the gain, which is 0.5V per mA input. R1, R2, C1 and C2 are simply passive filters. If you think your 30V supplies are noise free then you can modify or delete them. C3 and C4 capacitively couple the output so that we don't have DC arguments. R5 is simply a resistive load, which you can modify or delete if you like. C5 is the high frequency filter, which you can also modify or delete.

There is no feedback. The Jfets were selected for matched Idss at 10mA, and present a DC offset voltage at the Source about 1 mV, which is plenty low. If you have unmatched Jfets, then I suggest you use a low impedance resistive voltage divider to offset the DC Gate voltage by the required amount. By low impedance, I suggest that the resistor to ground be on the order of 10 ohms or so.

Note that at 10 mA bias, the Fets will end up with about 15 volts Drain-Source. With other Idss bias figures you may adjust the values of R3 and R4 up or down to get this figure. If you want more gain (and I bet some of you do) then you can increase R3 and R4 to 2.2 Kohm each for twice as much, but you then need to add about 10 more volts to each supply rail to arrive at the +/-15 Volt Drain voltages on the Jfets.

The input impedance is the inverse of the transconductance of the two Jfets in parallel, which at 30 mS each comes out to around 15 ohms. The output impedance is roughly the values of R3 and R4 in parallel, and for the example shown that is around 500 ohms.

Here is the distortion versus output voltage:

This curve was taken at 1 Khz, and does not vary over the audio band. The values below 0.4V output reflect broadband noise, which in my test setup was below -100 dBV, or 10 uV.

The low frequency performance can be extended arbitrarily simply by increasing C1 through C4 or removing them altogether. Without C5 the bandwidth very high, and with C5 at 4.7 nF, the response starts to decline at 20 Khz. You probably want this, but maybe not. Conversely you may find that you need more filtering. You may add a capacitor from the input to ground, keeping in mind the approximate 15 ohm resistance for your RC calculation, and you may find that you want subsequent low pass filtering after the output.

Here is the response curve of the circuit as shown:

So there we are. Have fun!

Nelson Pass

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[expert]

Co dla mnie jest istotne przy wykorzystaniu dwóch komplementarnych jfetów to impedancja wejściowa  dla prądu DAC która powinna być jak najniższa...bo np dla PCM1704 nie powinna ona przekraczać 10om

W układzie ZEN jeśli wykorzystamy fety z gradacji V możemy mieć jfety o IDS 14mA a nawet 16mA

Przy fetach o IDS 14mA jeden ma impedancję wejściową ok 21om więc układ dwoch równoległych ma dla DAC prądowych impedancję wejściową ok 10om.

Z drugiej strony jeśli mamy fety o mniejszych IDS możemy użyć dwóch par równolegle

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Źródło sparowanych jfetów

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[Seyv]

12 godzin temu, Grzegorz7 napisał:

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Dla sygnału bramka jest uziemiona. Niestety z pewnych względów w tych rozwiązaniach polaryzuje się tranzystor określonym prądem wstępnym. Widać, że na rezystorze konwersji występuje również sygnał od tego prądu co stanowi wadę. Charakterystyka tranzystora 2SK216

Stosowałem podobny układ na bipolarze (chyba 2N2222). W porównaniu do samego rezystora konwersji w odsłuchu miało się wrażenie większego rozciągnięcia pasma - był mocniej zaakcentowany bas i wysokie. Większej mikro dynamiki i szczegółów.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[bart.dev]

Bardzo przydatny temat, dzięki! 🙂

[jurek]

Dziękuję również.

[adigrzelczak]

@Grzegorz7 a czy dla mniej ogarniętych w elektronice ludków (mam tu na myśli siebie) mógłbyś pokazać schemat z fetem i opampem dla PCM1704? Mam tu na myśli w szczególności wartości elementów. 

[Grzegorz7]

OK

[Grzegorz7]

 

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

 

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[Grzegorz7]

 

Przedstawiony układ jest absolutnym Hi-End`em. Nie istnieje żadna inna topologia mająca lepsze parametry. Nie jest to poufałość z mojej strony tylko fakt. Potwierdzają to również modele matematyczne.

Jak dobierać elementy?

Jeżeli chcecie osiągnąć absolut (z wszystkimi jednak ograniczeniami jakie niosą elementy rzeczywiste) to zastosujcie jako rezystor konwersji coś z technologii tzw. rezystorów foliowych z folii metalowej:

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Jest się w stanie mieć rozdzielczość na poziomie kości dac (24bity).

Jak chce się mieć ałdiofilskie gówno stosujcie uznane w tym światku rezystory carbon film resistor np. marki Takman. Wówczas gra 😉

Sprawdzone u mojego Kolegi...

Istnieje pewne optimum najlepszego doboru rezystancji rezystora konwersji wyrażony jako współczynnik odstępu sygnału od szumu. Najpierw ze wzrostem rezystancji parametry poprawiają się a następnie pogarszają. Można poeksperymentować ale uwaga na zasilanie (wskazane wyższe). Jednocześnie ze zmianami rezystancji należy proporcjonalnie korygować pojemność (wyższa rezystancja - niższa pojemność).

Układ daje wysokie napięcie sygnału na wyjściu. Spoko można osiągnąć powyżej 2V...

 

Zakres napięć zasilania konwertera I/V jest szeroki. Od biedy można go zasilić z Vcc analogowego PCB kostki dac (1704). Trzeba pamiętać tylko o właściwej topologii ścieżek. To bardzo ważne. Układ jest tak dobry, że popsuć go może jedynie zła topologia ścieżek. Coś o tym napiszę potem.

OpAmp musi być z wejściem FET. Nie wierzcie propozycjom, które umieszczają jako I stopień konwersji I/V doskonałe bipolary. Przy 24 bitach to nieporozumienie.

Jako FET trzeba wybrać coś niskoszumnego o jak najmniejszym prądzie zerowym (nie mniej niż 2mA oraz najniższym możliwym napięciu odcięcia).

Akurat te elementy, które zastosowałem miałem w szufladzie. Spełniają wymagania. FET jest do montażu SMT. Jak jest potrzeba można znaleźć coś to montażu THT.

Z rzeczy ważnych to jest jeszcze nietypowe wyprowadzenie sygnału na stopień następny (wzmacniacza). Otóż jak widać masa jest na potencjale zasilania. W takiej konfiguracji zakłócenia z zasilania nie dodają się do sygnału. W tradycyjnym przypadku należałoby stosować najbardziej wyżyłowane stabilizatory a i tak efekty byłyby dużo gorsze.

Dla purystów zalecam wyeliminować kondensator separujący z wyjścia.

Oczywiście napięcie zasilania następnych stopni wzmacniacza musi być izolowane od konwertera.

Potem wrzucę płytkę mojego eksperymentalnego układu.

 

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[jar1]

1 minutę temu, Grzegorz7 napisał:

Przedstawiony układ jest absolutnym Hi-End`em. Nie istnieje żadna inna topologia mająca lepsze parametry. Nie jest to poufałość z mojej strony tylko fakt.

Odważne, bardzo, stwierdzenie. 😉

 

2 minuty temu, Grzegorz7 napisał:

Potem wrzucę płytkę mojego eksperymentalnego układu.

Jestem ciekaw. 

[namor]

18 godzin temu, Grzegorz7 napisał:

Przedstawiony układ jest absolutnym Hi-End`em. Nie istnieje żadna inna topologia mająca lepsze parametry.

Zupełnie poważnie pytam: nie pomyślałeś o zgłoszeniu do Urzędu Patentowego?

Rzeczywiście takiego schematu nie widziałem, w dzisiejszych czasach zastosowanie bardzo niszowe, ale może jakaś audiofilska manufaktura zacznie na Twoim pomyśle "robić kasę".

Edytowane 27 Grudnia 2024 przez namor

[tomek_j]

19 godzin temu, Grzegorz7 napisał:

 

 

Jest się w stanie mieć rozdzielczość na poziomie kości dac (24bity).

 

 

Ale w jako sposób? PCM1704 ma katalogowy  SNR na poziomie 120dB co odpowiada tak mniej więcej rozdzielczości 20 bitowej. 

[frobek]

57 minut temu, namor napisał:

Zupełnie poważnie pytam: nie pomyślałeś o zgłoszeniu do Urzędu Patentowego?

Może dlatego nie mozna tego opatentować bo już dawno zostało wymyślone, punkt 4.2 Precision Current to Voltage Converter: 

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[namor]

10 minut temu, frobek napisał:

Może dlatego nie mozna tego opatentować bo już dawno zostało wymyślone, punkt 4.2 Precision Current to Voltage Converter: 

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

"wow" dużo bardziej skutecznie  szukasz po Internecie niż ja 😉

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą ) Edytowane 27 Grudnia 2024 przez namor

[frobek]

Nie tyle po internecie, co po bazach wiedzy Analog Devices głównie w zakresie procesorów sygnałowych. Od razu mi się ten układ konwersji wydał znajomy, ale chwilę mi zajęło zanim ogarnąłem skąd, lata lecą i pamięć już nie ta co kiedyś 😞 .

[Grzegorz7]

Godzinę temu, namor napisał:

nie pomyślałeś o zgłoszeniu do Urzędu Patentowego?

Tak mi proponowano.

Niemniej, jeśli mieliście do czynienia z tym gównianym polskim UP to wiecie, że opatentowanie graniczy z cudem. To nie USA, gdzie można opatentować wszystko, np wyoblenie obudowy 😉. Wg. @frobek nikt wczesnmiej nia zaokrąglał obudów... 

17 minut temu, frobek napisał:

Może dlatego nie mozna tego opatentować bo już dawno zostało wymyślone

Pokaż zatem taki układ w DAC`u...

Na źródłach prądowych zjadłem zęby. Aż dziw, ze nikt na to nie wpadł, Tym bardziej jestem przekonany, że konstruktorzy nie mają pojęcia o zjawiskach jakie występują w konstrukcjach za jakie się biorą 🙂

@frobek a napisz proszę co się stanie w układzie, który wskazałeś:

co się stanie jak z wyjścia kostki dac nie popłynie prąd. masz na tym rysunki MOSFET`a. Zaproponuj rozwiązanie dla  wyjścia kostki dac. Bo na razie znalazłeś tylko podobieństwo...

 

 

36 minut temu, tomek_j napisał:

Ale w jako sposób? PCM1704 ma katalogowy  SNR na poziomie 120dB co odpowiada tak mniej więcej rozdzielczości 20 bitowej. 

To dwa różne zjawiska.

Jeśli mielibyśmy kość dac o SNR nieskończenie wielkim i idealnej liniowości to nadal są problemy z konwersją. Kostkę dac otaczają nieidealne układy. Możemy podyskutować dlaczego mój układ jest stosunkowo nabardziej przeźroczysty dla sygnału z kostki dac. Zresztą potwierdzają to pomiary. 

Oczywiście masz rację, że same kostki dac mają ograniczenia "dynamiki" (SNR). Niemniej nawet w przypadku 16 bitów widać ograniczenia konwertera I/V. Warto więc stosować najlepszą możliwą konwersję.

[Grzegorz7]

37 minut temu, Grzegorz7 napisał:

Niemniej, jeśli mieliście do czynienia z tym gównianym polskim UP to wiecie, że opatentowanie graniczy z cudem. To nie USA, gdzie można opatentować wszystko, np wyoblenie obudowy 😉.

Oczywiście popieram polski UP.  Nie jestem zwolennikiem patentowania banałów jakie zdarzają sie w większości w krajach zachodnich. 

 Nadgorliwe patentowanie ogranicza rozwój cywilizacyjny i nabija kabzę bogatszym a nie bystrzejszym...

W dniu 8.12.2024 o 22:11, Grzegorz7 napisał:

Puchar temu, kto napisze w komentarzu dlaczego nie ma tu rezystora wymuszającego prąd początkowy...

Nikt nie odpowiedział na pytanie a wiąże się ono z pytaniem: 

41 minut temu, Grzegorz7 napisał:

co się stanie jak z wyjścia kostki dac nie popłynie prąd. masz na tym rysunki MOSFET`a. Zaproponuj rozwiązanie dla  wyjścia kostki dac. Bo na razie znalazłeś tylko podobieństwo...

 

Edytowane 27 Grudnia 2024 przez Grzegorz7

[adigrzelczak]

@Grzegorz7 czy PCV masz już gotowe na sprzedaż czy raczej wersję dla własnego użytku? W nowym roku zamierzam zrobić układzik i gdyby były dostępne pcb nie trzeba by było lutować na pająka. Dziękuję za schemat.

[nerdol]

@Grzegorz7 masz jeszcze inne spostrzeżenia lub patenty odnośnie części analogowej DACa ?

[TomKordas]

Hej a jaką polecałbyś konwersje do PCM1701? mam analog lampowy i niestety zwiększam rezystory konwersji a niewiele to daje jeśli chodzi o poziom sygnału . Z 100R doszedłem do 1,5K. 

[Grzegorz7]

Nie wiem czy w ogóle jest zainteresowanie tym tematem.

Coś tu skrobnę niedługo. 

@TomKordas pokaż schemat z tą lampą.

@adigrzelczak będę robił nową płytkę. Ale nie za szybko. Jakie masz swoje terminy? Jak kogoś to interesuje to oczywiście zamieszczę rysunek dla termo/foto transferu.

@nerdol mam.

[TomKordas]

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą ) Zamiast 49,9R jest 1K na wejściu 

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą ) Edytowane 11 Stycznia przez TomKordas

[wojkubi]

Rezystor konwersji dajesz między wejściem a masą a nie w szereg z sygnałem.

[TomKordas]

Jest tak jak tu nagryzmoliłem. 

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Wygląda na to że dac PCM1701 ma bardzo niski sygnał i srpp będzie lepsze do tego daca.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[zombie7]

50 minut temu, Grzegorz7 napisał:

Nie wiem czy w ogóle jest zainteresowanie tym tematem.

 

Ja myślę, że jest duże. Zrobiłeś ciekawy materiał, tylko, że ja np nie mam nic do dodania 😉 ledwie 1 DACa zrobiłem w życiu, chcę go uruchomić, ale mam już na tapecie kilka kolejnych i na pewno skorzystam. Tylko dla mnie to hobby i robię powoli.

[TomKordas]

Ja podobnie. Zrobiłem 1 szt daca pcm1701 a teraz ad1865 i wreszcie przyjdzie kolej na TDA 

[przemak]

8 minut temu, TomKordas napisał:

Wygląda na to że dac PCM1701 ma bardzo niski sygnał i srpp będzie lepsze do tego daca.

Dodaj ten kondensator do rezystora katodowego i sprawdź, parę dB przybędzie.

[Grzegorz7]

23 minuty temu, TomKordas napisał:

Wygląda na to że dac PCM1701 ma bardzo niski sygnał i srpp będzie lepsze do tego daca.

Jak to jest wyjście prądowe to sygnał zwiększymy do optymalnego. 

Ta kość ma ciekawe wyjście. Jakąś szczątkową kartę katalogową znalazłem. Nie wiem jaki prąd z tego wychodzi ale wyjście wydaje się zabezpieczone złaczami pn. Źle widzę współpracę z rezystorem konwersji o większej rezystancji. Dlatego trzeba odseparować wyjście od niego, właśnie moim układem. 

Podaj jaki masz prąd wyjściowy. 

Jutro podam schemat.

OK.

Prąd nominalny to prawdopodobnie nieco ponad 1mA.

Zastosujemy rezystor konwersji między 2-4k.

 

[Scott L.F.]

9 godzin temu, arturp napisał:

Dla zainteresowanych załączam Gerbery najnowszych projektów płytek mu-followerów pod lampy 6111 lub 6021 oraz pod lampy z cokołem nowalowym - np ecc82,ecc83,ecc88,6N2P-ew itp itd

Wielkie dzięki Artur!

Możesz wrzucić schematy? Zawsze to lepiej wiedzieć co się lutuje..