www.audiofaidate.org

continuando la realizzazione del mio DAC (visibile qui http://www.audiofaidate.org/forum/viewtopic.php?t=2563) sono arrivato finalmente all'ultima fase: lo stadio di uscita.

durante i mesi (anni?) addietro ho messo da parte una serie di idee e circuiti apparsi sulla rete e cosi ho scritto questo breve e sintetico documento che vi allego.
Per carita nulla di esaustivo, solo una specie di diario con tutte le cose che ho visto in giro degne (alemno IMHO) di essere ricordate.
Scusate se ci sono errori, imprecisioni o sviste evidenti, era nato come documento "interno", che adesso ho deciso di condividere; spero pertanto che vogliate segnalarmi puntualmente correzioni o modifiche.


Allegato: IV.zip ( 241355bytes )

... continua




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Se con 10 milioni di transistor non riesci a fare tutto sei un p**la!

Forse è bene fare una piccola introduzione prima:

Il documento nasce per un DAC con PCM1702 quindi il presupposto iniziale è che parliamo di DAC con uscita in corrente.

Prima di iniziare la stesura del documento, ho provato diversi circuiti tra i quali:

1) conversione IV con resistenza e stadio JFET source comune

2) solo resistenza

3) resistenza + trasformatore

4) resistenza + triodo (ECC83, ECC88, 6SQ7)

5) resistenza + trasformatore + triodo + trasformatore

6) OpAmp

Tra tutte queste prove i miei preferiti erano gli ultimi 2, diciamo che se la battevano, e per praticità alla fine, almeno fino ad oggi, ho scelto l'ultimo.
Non so se è un paragone, ma confrontando il tutto con il mio Denon D2900 il risultato era un suono più dettagliato -myref style- chi c'è l'ha capisce .
Dice, allora che cambi a fare?....risposta: vorrei un suono più "vivo", più emozionante, in una parola: analogico
Cosa, credo, di aver imparato da tutte queste prove?
Risposta: che il DAC ama avere l'uscita a massa e a bassa impedenza, più ho deviato da questa condizione più il suono che ho ottenuto era smorto, digitale nel senso brutto del termine .
Questa pertanto sarà la mia bussola per la scelta-implementazione definitiva dello stadio IV-output.

ogni proposta è ben accetta, e se interessante potremo anche provarla nel DAC, unico limite lo spazio a disposizione: deve essere circoscritta (o cuboscritta? ) in un dm^3 (alimentazioni escluse, ci sono: +/-18V, filamenti e anodica).

io intanto comincio con il primo (bè non proprio il primo, ma il primo che mi stuzzica) circuito del documento, il rbroer.

vi farò sapere.

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Se con 10 milioni di transistor non riesci a fare tutto sei un p**la!

Curiosità: hai provato già a implementare lo stadio di uscita previsto dal datasheet, mettendo in discussione i 2604, verificando pure il filtro magari dando una letta a Self e alla varia letteratura in circolazione?

Saluti

R.R.
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Atomo e vuoto sono in noi
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Una bella raccolta, grazie! Questo forum è una miniera

Piuttosto, vediamo se ti riesco a portare sul terreno scivoloso qual è il problema dell'operazionale usato "candidamente" come I/V?

Tu giustamente (credo) citi la banda passante dell'operazionale: infatti man mano che il guadagno OL dell'opamp scende verso 1, il nodo d'ingresso non sarà più virtualmente a massa, ma avrà una tensione di "errore" proporzionale alla frequenza del segnale di corrente in ingresso (alle componenti spettrali etc etc), questo si riflette in un aumento del carico visto dal DAC (che vorrebbe vedere una massa ideale) e conseguentemente distorsione.

Altro problema che vedo è lo slew rate dell'operazionale: i DAC moderni sono belli veloci, all'uscita propongono fronti di salita belli ripidi, e per garantire la conversione I/V è necessario che il feedback funzioni, cosa non scontata quando porti al limite lo slew rate dell'operazionale. Maggiore è il fattore di oversampling dei DAC, più in avanti sono spostate le componenti spettrali degli alias in frequenza, e questo vuole anche dire fronti più ripidi.

Bisognerebbe fare un'analisi approfondita sui vari circuiti a discreti che hai raccolto, io francamente non credo siano tutti migliori, da questi punti di vista, della variante con semplice operazionale (ovviamente con quest'ultimo all'altezza dello scopo), ad es. ho qualche dubbio su quello con gli IRF610.

E bisognerebbe anche indagare su cosa offre il mercato in termini di opamp tipo Norton veloci...

Hai provato a fare delle misure sul tempo di salita dei segnali all'uscita del DAC?

Ciao!
Giaime Ugliano

Curiosità: hai provato già a implementare lo stadio di uscita previsto dal datasheet, mettendo in discussione i 2604, verificando pure il filtro magari dando una letta a Self e alla varia letteratura in circolazione?

la versione finale dell'opamp menzionata prima è qualcosa di simile, seppur più semplice.

marzio

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Se con 10 milioni di transistor non riesci a fare tutto sei un p**la!

Tu giustamente (credo) citi la banda passante dell'operazionale: infatti man mano che il guadagno OL dell'opamp scende verso 1, il nodo d'ingresso non sarà più virtualmente a massa, ma avrà una tensione di "errore" proporzionale alla frequenza del segnale di corrente in ingresso (alle componenti spettrali etc etc), questo si riflette in un aumento del carico visto dal DAC (che vorrebbe vedere ...Altro problema che vedo è lo slew rate dell'operazionale: i DAC moderni sono belli veloci, all'uscita propongono fronti di salita belli ripidi, e per garantire la conversione I/V è necessario che il feedback funzioni, cosa non scontata quando porti al limite lo slew rate dell'operazionale. Maggiore è il fattore di oversampling dei DAC, più in avanti sono spostate le componenti spettrali degli alias in frequenza, e questo vuole anche dire fronti più ripidi.

se vogliamo, posso aggiungere le tue considerazioni al paragrafo opamp, giusto per completezza.

Bisognerebbe fare un'analisi approfondita sui vari circuiti a discreti che hai raccolto, io francamente non credo siano tutti migliori, da questi punti di vista, della variante con semplice operazionale (ovviamente con quest'ultimo all'altezza dello scopo), ad es. ho qualche dubbio su quello con gli IRF610.

senz'altro no, la disamina dei circuiti non vuole senz'altro dire che sono migliori degli opamp, è solo una disamina per ora fatta a tavolino (quello del PC), sto gia lavorando per portare la cosa sul lato pratico.

E bisognerebbe anche indagare su cosa offre il mercato in termini di opamp tipo Norton veloci...

quella è un ottima strada su cui indagare...bassa resistenza di'ingresso intrinseca e comodità-affidabilità di un opamp.
purtroppo non ne ho nessuno sotto mano, se qualcuno me lo impresta
...comunque i commenti su diyaudio a proposito parlano di un risultato "freddo".

Hai provato a fare delle misure sul tempo di salita dei segnali all'uscita del DAC?

con il 40Mhz non vado lontano....cercherò di fare qualche foto...


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con il 40Mhz non vado lontano....cercherò di fare qualche foto...

Originally posted by marziom - 05/11/2007 : 17:11:54

Dunque, 40MHz vuol dire un tr intrinseco dello strumento di 9nS. Il tempo che leggerai sullo schermo è circa pari alla radice della somma di tr al quadrato e del vero tempo di salita del segnale

Ma lo sapevi sicuramente...

Ciao!
Giaime Ugliano

Visto che c'è stato ritorno solo sugli operazionali, mi avete fatto venire voglia di fare 2 conti, e cosi ecco qui:



se non ho fatto cazzate questa è la resistenza di ingresso per un comune stadio IV ad operazionali tenendo conto solo del guadagno.
sciegliete l'operazionale che più vi agrada, trovate sul ds il guadagno dello stesso a 20Khz e vedete sul grafico a quanto ammonta la resistenza di ingresso vista dal DAC.
....non sarà preciso, ma da un idea.

con il OPA2604 a 20Khz ci sono 1-2 ohm

poi bisognerebbe tenere in considerazione lo slew rate,la situazione sui transienti.. la FASE!!, etc, etc.


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Se con 10 milioni di transistor non riesci a fare tutto sei un p**la!

Un piccolo appunto: il segnale che lo stadio I/V deve trattare (e convertire in analogico con banda 20-20kHz) è fatto da gradini "sparati" a multipli di 44.1 kHz, a seconda del fattore di sovracampionamento.
La banda da considerare è quindi assai più elevata, nell'ordine di qualche MHz direi. Inoltre l'impedenza va valutata con tanto di fase, per evitare perniciosi effetti.

Ciao

Andrea

infatti era quello che dicevo io dopo....che la situazione è ancora peggio di come la si dipinge.
Giaime, visto che il protettore degli OpAmp adesso sei tu vuoi provare a dire qualcosa su questo?

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Per me, un discussione molto valido su questa problema:

http://www.diyhifi.org/forums/viewtopic ... &sk=t&sd=a

Cioe, un condensatore paralello alla resistenza feedback travolge la situazione originale. E tutto diventa piu' abbordabile..

Ciao, George

ho letto il 3d che hai linkato, effettivamente interessante.
il discorso però riguardava il transitorio, e quindi di conseguenza anche lo slew rate, riportando come in quella fase l'impedenza d'ingresso è molto più alta, vicino a Rf senza condensatore, molto inferiore con il condensatore.
i miei calcoli però sono stati fatti solo in regime "statico", cioè considerando quanta tensione ci vuole in ingresso per avere l'uscita cercata.
Riflessione a parte poi ci vorrebbe per la fase.
Faccio un esempio, l'opa2604 a 20Khz ha un segnale di uscita sfasato di 90° in ritardo, come la mettiamo con l'impedenza d'ingresso?



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Marziom,

A riguardo l' opa2604 - con un `pole` cosi in basso ad anello aperto, questo opamp forse non e in grado a gestire segnali veloci.. e di conseguenza l`impedenza di ingresso diventera' reattiva. Io ci concorderei in pieno con Giame:

con semplice operazionale (ovviamente con quest'ultimo all'altezza dello scopo)

.

Cosi, se parliamo di convertitori I/V, visto la velocita del segnale che il circuito vedra', forse meglio lasciare fuori subito tutti i classici operazionali `audio`, OPA627 incluso, e cerchare nel campo opamp video.
LM6171, 7171, 6181, AD811, tsh4031, AD 8065 etc..

Cosi almeno i parametri di base sono garantiti fino a un paio di MHZ, tipo bassa impedenza di uscita - che poi servira` a garantire bassa impedenza di ingresso nel topologia RC paralello a la` Andy_C..
Se no, allora ci si gioca in un territorio fuori dalle regole, e tutto diventa poco prevedibile.

Come velocita del segnale- qui ci sono due fattori:
-i gradini del segnale originale - i quali diventano sempre piu' piccoli e gestibili con il fattore di sovracampionamento {effettivamente qui il versione NOS e il piu` brutale possibile}
-il `Glitch Energy` in uscita dal DAC, ad ogni cambiamento di codice, il quale avviene meno nel caso di NOS. Quel ultimo non e da trascurare, ed e difficile da gestire. {Bruno Putzeys; Jim Hagerman}

http://recforums.prosoundweb.com/index.php/m/205615/0/

{vedi post #205563, la replica di Bruno}

Ce` anche questo:

And here's the cool part. The 15nF cap sits right on the DAC output. It provides a low impedance dump to ground (and back into DAC) for all of the high frequency stuff. All those out-of-band glitches and transients stop right there. No opamp chasing its tail trying to catch up.

jh

http://www.diyhifi.org/forums/viewtopic ... 222#p17222

Quest ultimo e `un great thread in itself`!

Ciao, George

Un piccolo contributo: l'andamento (simulato) dell'impedenza del nodo "virtual ground" di un OPA627 con 1k di I/V senza cap in parallelo.

Considerando che la corrente impostata è 1mA abbiamo circa 6.4 Ohm già a 100 kHz (e arriva a 64 a 1 Mhz)



Col cap (1nF) in parallelo abbiamo questa situazione


Decisamente meglio come modulo ma la fase mi lascia perplesso.
Devo provare a simulare qualche circuito discreto...

Ciao

andrea

nel fratempo che discutiamo di OpAmp, e nel mentre che mi arrivano (grazie mrttg) gli LM334 per sistemare alcune cose del circuitino, ho montato su millefori il circuito di rbroer.
qualche misura:

i 20Khz





chi mi spiega l'effetto gobba???; )

quadra


sovracampionamento 8x (visibile) senza nessun filtro analogico di uscita....raw, has his.

l'ho anche ascoltato, ma non dico nulla prima di sistemare il circuito con gli lm334.


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Second step: ho simulato il circuito di Jocko "simple I/V" sempre dal punto di vista dell'impedenza vista dal DAC:

si parte da 5 Ohm circa e si arriva allo stratosferico valore di 6,2 Ohm a 10 MHz.... inoltre la fase (sempre a 10Mhz) si scosta di nemmeno 15°....
una bella differenza!


Ovviamente questa misura non dice tutto (anzi...) ma credo che sia un fattore da non sottovalutare.

Ciao

Andrea

Ma inserendo una rete RC tra i morsetti di ingresso dell'operazionale, non si potrebbe aggiustare un po' almeno questa questione dell'impedenza vista dal DAC? :o

(idea balorda ed è tardi, mi si perdoni se è una sciocchezza)

Edit: più approfonditamente, l'idea è di mettere una RC (o C e basta) verso massa, di modo tale che il nodo ad alta impedenza dell'uscita del DAC non possa fare variazioni repentine di tensione: lo step di corrente produrrà una tensione differenziale all'ingresso dell'opamp priva del contenuto spettrale ad alta frequenza... è da provare, forse è una scemata.

Ciao!
Giaime Ugliano

Second step: ho simulato il circuito di Jocko "simple I/V" sempre dal punto di vista dell'impedenza vista dal DAC:
si parte da 5 Ohm circa e si arriva allo stratosferico valore di 6,2 Ohm a 10 MHz.... inoltre la fase (sempre a 10Mhz) si scosta di nemmeno 15°....
una bella differenza!

perfettamente aderente al risultato delle equazioni di calcolo della Ri.
Prova a vedere cosa succede con 2 BJT in parallelo o 4!

marzio

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Ma inserendo una rete RC tra i morsetti di ingresso dell'operazionale, non si potrebbe aggiustare un po' almeno questa questione dell'impedenza vista dal DAC? :o

(idea balorda ed è tardi, mi si perdoni se è una sciocchezza)

Edit: più approfonditamente, l'idea è di mettere una RC (o C e basta) verso massa, di modo tale che il nodo ad alta impedenza dell'uscita del DAC non possa fare variazioni repentine di tensione: lo step di corrente produrrà una tensione differenziale all'ingresso dell'opamp priva del contenuto spettrale ad alta frequenza... è da provare, forse è una scemata.

in pratica il condensatore in parallelo alla Rf fà la stessa cosa.
comunque c'è chi la mette, chi addirittura mette un CLC.
una RC o CRC non va bene perche comunque alzi l'impedenza che vede il DAC.

ma un DAC che pilota una capacità?....gli fa bene o male a parte i discorsi di filtro?

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Scusate l'intromissione.

E un convertitore I/V a LED?

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Piergiorgio