"NOS" DAC - czyli jak to dobrze zrobić

[Jimy-Adi]

Rozumiem, masy sa separowane. Stosowales oddzielne zasilacze do sekcji cyfrowej i analogowej ?

[.3lite]

Masa jest wspólna, ale logicznie rozdzielona na część cyfrową i analogową.

Przy okazji, poniżej na obrazku można zobaczyć "problem", który ogranicza próbowanie do 44,1 kHz:



1) Zatrzaśnięcie ostatniego DAC'a.
2) Przesyłanie nowych danych do wszystkich DAC'ów w czasie trwania 4x BCLK. Zegar to 5x BCLK, ponieważ musimy przesłać 18 bitów (4x5 = 20).
3) Zatrzaśnięcie pierwszego DAC'a.

Oczywiście trzeba tak robić, ponieważ sygnał musimy interpolować bez przerwy - nie możemy czekać z interpolacją do czasu wysłania nowych danych do DAC'ów.

Minimalne czasy trwania dla AD1865N:



Jak widać operujemy na pograniczu możliwości kostki.

Przy okazji widać też inny problem - indukcyjność linii za buforami. Nie jest to jakiś duży problem, ponieważ nie przeszkadza, ale warto to poprawić w nowej wersji PCB.

W każdym wypadku jeszcze nie wiem jak w nowej wersji PCB poprowadzę linie od DAC'ów do FPGA aby przesyłać dane z zegarem BCLK co pozwoliłoby łykać 192 kHz. Muszę pomyśleć. Mi to generalnie nie przeszkadza, ponieważ słucham tylko z płyt CD gdzie próbkowanie to właśnie 44,1 kHz :)

[.3lite]

Z cyklu - jeśli coś nie chce się ustabilizować, ale ty wiesz, że jeszcze "jeden" kondensator załatwi sprawę:

[.3lite]

Gramy na stereo I/V na AD811 + AD797 stabilny jak skała, nic się nie wzbudza. Filtr pierwszego rzędu na 100 kHz. Analogowa interpolacja przebiega prawidłowo :)

DAC ma świetną odpowiedź impulsową :) Naprawdę fajnie gra.

Właśnie leci:

[El_liero]

nie wielu jest tutaj ekspertów/zajawkowiczow od cyfrówki. Innowacyjny temat. Kibicuje.

[.3lite]

Dzisiaj sobie testowałem odpowiedź impulsową (zwykły kwadratowy pik) na moim DAC'u i jakimś ES9023 z wejściem I2S i zasilanie 5V.

Mój DAC:



ES9023:



Nie wiem dlaczego ma nagły spadek poniżej zera, może Raven wyjaśni. Oczywiście pomijam tutaj syf jaki ma ten DAC na wyjściu, ponieważ to marna konstrukcja jest, ale chociażby widać "dzwonienie" od filtru cyfrowego, którego u mnie nie ma.

Podstawa czasowa też jest inna, na pierwszym to 20 us a na drugim 50 us dla rozwinięcia dzwonienia.

[raven1985]

może Raven wyjaśni

Wygląda na to, że jak oscylacje dobijają do max. napięcia wyjściowego to wewnętrzny opek ma z tym faktem problem i odwraca fazę .
Na mniejszej amplitudzie też tak jest ?
Zobacz jak możesz czy na sinusie 0dB też się takie rzeczy dzieją. (pewnie jest tłumiony wewnętrznie i nie dotyka max amplitudy , gdy by tak się jednak działo to był by niezły fail )

[.3lite]

Trzeba będzie tworzyć drugą wersję płytki :)

[kolmen]

Ładna jest :)
Ale jakby tak oderżnąć z 40% byłaby sympatyczniejsza :rolleyes:

[raven1985]

Ładna jest

Gra zdecydowanie lepiej niż wygląda :thumbsup:
Bardzo fajne płynne brzmienie .
Dobra rzecz :)


Stabilizatory o których Ci mówiłem :
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lp2985-n.pdf
Dostępne w TME po kilka PLN .
Nie wiem czy jest wersja ujemna dostępna w TME nie znalazłem .

[taz]

Od Lineara jest coś takiego http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/1964fb.pdf W TME chwilowo "wyszły" :/

[.3lite]

Ostatni tydzień trochę mnie choroba wzięła, ale w miarę chęci powracają to i nową rewizję PCB dokończyłem i wysłałem do fabryki :) W następnym tygodniu na pewno będzie.

W między czasie przyszły transformatory typu R-Core:



Docelowo już do obudowy w celu zasilania dwóch płytek przetwornika (praca różnicowa).

W samym PCB zmieniłem dosyć dużo, nie ma co się rozpisywać. W każdym wypadku jest węższa, tj. szerokość to 15 cm a wysokość dalej 29 cm. Doszła większa ilość kondensatorów elektrolitycznych 470 uF / 16V do zmniejszenia tętnień zasilania i indukcyjności wylewek, nie ma już MCLK w wejściu I2S, zmiana pomysłu na przełączanie kości w czasie interpolacji w celu łykania gęstych formatów jak 192 kHz, niskoszumne stabilizatory SMD zaoferowane przez raven1985 i taz, wbudowany izolator dla I2S, ogólnie lepsze zasilanie kości od strony analogowej:



Rozmontowałem poprzedni DAC i poukładałem kostki:



Trochę ich jest :P 32 z nich pójdą do nowych płytek, po 16 na PCB.

Resztę prawdopodobnie użyję do jakiegoś forumowego DAC'a na jednym AD1865N, którego tworzę w wolnych chwilach.

[SomekPoland]

Piękny projekt, trzymam kciuki za nowa rewizję i obserwuję :)

[.3lite]

Dzięki :)

Na razie czekam na PCB od fabryki. Części czekają w domu. Zastanawiam się też nad dodaniem do tego prostego FIR'a na FPGA z interpolacją 4x używając współczynników funkcji sin(x)/x w oknie czasowym, ponieważ miejsca powinno wystarczyć, tj. kwestia teraz na ile współczynników :P Inaczej mówiąc 4-krotka interpolacja cyfrowa sin(x)/x i 16-krotka interpolacja analogowa przy użyciu funkcji liniowej:



Podobne rozwiązanie jest w DAC'u za 160k PLN:

http://www.audiosystem.com.pl/produkt/1625/trinity-dac

Tylko, że tam użyli PCM1704 i "tylko" 8-krotka interpolacja analogowa.

- - - - - aktualizacja - - - - -

Wygląda na to, że jak oscylacje dobijają do max. napięcia wyjściowego to wewnętrzny opek ma z tym faktem problem i odwraca fazę

Teraz do mnie dotarło, ponieważ sam wpadłem na ten błąd u siebie :P To nie jest wina opka, a filtru cyfrowego, który z powodu dzwonienia przekręca próbkę PCM na maksymalną ujemną wartość w U2 (01111111 => 10000000) i ucina bity LSB w celu wrzucenia wartości do 24-bitowego DAC'a.

[.3lite]

Dzisiaj przyszły następne elementy do całości, ale na PCB jeszcze trzeba czekać. Podobno ma być we wtorek, zobaczymy.



Spartan-6 pójdzie do PCB wejściowej, która zajmie się wyborem źródła (SPDIF, USB, itp.) plus ewentualnie jeszcze wyjściem cyfrowym. Zobaczymy. W sumie to trochę zastanawiałem się nad Artix-7, ponieważ ma już mocniejsze DSP slice'y, ale Spartan-6 powinien wystarczyć do kilku sensownych FIR'ów, cyfrowej interpolacji 4x (do wyboru), odbiornika SPDIF, wyboru wejścia i paru innych dupereli.

Na początku do odbiornika USB miał pójść XMOS:



Koniec końców chyba jednak z niego zrezygnuję, ponieważ mam kilka układów CM6631A a przyszła mi płytka z Chin z tym układem, która spokojnie zaakceptowała mój nowy firmware z VID i PID od CMedia:



Taki przykład:



Układy są słabo dostępne, ale tanie, do tego sterownik z VID i PID od CMedia automatycznie się instaluje w systemie Windows, nawet na Windows XP. Mój firmware działa dobrze i w sumie nic więcej mi nie potrzeba :)

[.3lite]

Tym razem niebieska maska :) Mam nadzieję, że stencil przyśpieszy mi lutowania całego układu.

[Hermes]

Żeby tylko ręce nie trzęsły Ci się przypadkiem

[Waldi_06]

Fajna realizacja ciekawej koncepcji. Chociaż marne szanse na posłuchanie tego DACa.
Gratulacje.

[.3lite]

Chociaż marne szanse na posłuchanie tego DACa

W sumie to na Audio Show można by go wziąć :P

W tym temacie zdjęcia nie wrzucałem, więc dla sensu zachowania "historii" projektu, tak to teraz wygląda:



Na początku myślałem, że coś źle polutowałem, ponieważ iMPACT nie wykrywał pamięci FLASH w Spartan-3AN, ale po kilku wyszukiwaniach w Google okazało się, że układy wyprodukowane od 2015 mają inną strukturę pamięci FLASH i trzeba robić manualnego fixa programu aby ten wykrył FLASH w nowych układach.

W każdym wypadku wszystkie elementy działają. W danej chwili można już pisać nowy opis dla FPGA i znowu sobie zagrać :)

Dodatkowa cyfrowa interpolacja przy użyciu FIR'a będzie opcjonalna. Tutaj już zdecydowałem, że jeśli będzie włączona, to będzie robić interpolację do 192 kHz. Inaczej mówiąc dla wejściowej częstotliwości 44,1 i 48 kHz, Spartan-6 będzie interpolował sygnał 4x (do 176,4 lub 192 kHz), a dla 88,2 i 96 kHz tylko 2x (także do 176,4 lub 192 kHz). Oczywiście można będzie całkowicie pominąć interpolację cyfrować i zostać tylko przy idei "NOS" (w cudzysłowie, ponieważ sama idea mówi o braku filtru cyfrowego, ale to nie do końca prawda w tym układzie - filtr jest po prostu analogowy).

Koniec końców powiedzmy, że w DAC'u połączymy zalety standardowej cyfrowej interpolacji przy użyciu funkcji sin(x)/x i sprzętowej interpolacji liniowej.

[.3lite]

Poskładałem drugie PCB do pracy różnicowej, razem 32x AD1865N, a właściwie to 64x (jedna kostka to stereo) :) Oczywiście bez problemów w czasie uruchomienia się nie obyło, tj. odpowiednio:

1) Odwrotnie wlutowałem generator 100 MHz i pociągnął trochę prądu na linii 3,3V. Oczywiście spalił się, ale po wymianie wszystko OK.
2) Na drugiej płytce wystąpiło zwarcie na linii 3,3V i poszedłem w próbę znalezienia błędu metodą na dotyk, tj. co się grzeje :P Oczywiście oprócz stabilizatora nic się nie grzało, więc w pewnym momencie myślałem, że gdzieś zrobiłem zwarcie bądź po prostu problem z PCB jest. Nie wiem co mnie natchnęło, ale stwierdziłem, że puszczę 3,3V z zasilacza laboratoryjnego za stabilizatorem no i co się okazało? Stabilizator dalej się grzeje Oczywiście jakimś cudem się uszkodził, nie wiem, może go przegrzałem lub ESD.
3) Po ręcznym lutowaniu dolnej warstwy (kondensatory od FPGA) znowu zwarcie. Elementy są tam tak blisko siebie, że ciężko coś wypatrzeć a co dopiero lutować. Oczywiście po dalszych oględzinach okazało się, że zwarłem lutem linię 3,3V z GND.
4) Końcowe testy razem z FPGA i buforami linii - niby wszystko się zgadza, wszystkie linie cyfrowe działają, ale coś mi na jednym PCB żarło dodatkowe 100 mA. No to mierze sobie poziomy linii cyfrowych dla AD1865N w stanie niskim na FPGA (dla pewności, że działają zarówno stany H jak i L) no i w pewnym momencie zauważyłem, że na jednym AD1865N i jego linii danych jest 0.03V zamiast 0V. Dotykam ręką bufora i faktycznie, trochę ciepły. Okazało się, że generalnie działał, ale jakimś cudem był częściowo uszkodzony i żarł te dodatkowe 100 mA. Po wymianie już wszystko jest jak należy, oba układy działają pod każdym względem i pobierają taką samą ilość prądu :)







PCB od I/V robią się. Będą wsuwane nad PCB do pinów. Tam jest jeszcze wiele miejsca i fajnie to będzie wyglądać :) Taka maksymalna kanapka.