Diszkrét R-2R DAC építése

Moderátor: Sanya

Avatar
Sanya
Hozzászólások: 132
Csatlakozott: 2016.03.09. 07:44
Tartózkodási hely: Dunakeszi / Sopron
Kapcsolat:

#1 Diszkrét R-2R DAC építése

Hozzászólás Szerző: Sanya » 2016.05.03. 15:47

Az LP hangzásvilág elérése fórumtémában felvetett diszkrét R2R DAC témáját folytassuk ebben a fórumtémában.

Avatar
Sanya
Hozzászólások: 132
Csatlakozott: 2016.03.09. 07:44
Tartózkodási hely: Dunakeszi / Sopron
Kapcsolat:

#2 Re: Diszkrét R-2R DAC építése

Hozzászólás Szerző: Sanya » 2016.05.03. 15:57

Orgon felvetése után én az alábbi megvalósításra gondoltam:

Tételezzük fel, hogy adott egy 0.05%-os pontosságú ellenállókból felépített R2R létra. Ez a pontosság még a teljesen megfizethető kategóriába tartozik. A létre bemeneteit nem digitális jelszintekkel, hanem egy 12 vagy 14 bites DAC-okkal hajtanám meg. Mivel az R2R DAC esetében nem csak az ellenállók pontossága, hanem az őket meghajtó logikai 0 és 1 jelszintek pontos jelszintje is fontos, ezt az értéket a DAC-okkal be lehetne lőni. Bár alapvetően a DAC-oknak felesleges a teljes átfogás, hiszen csak a logikai 0 szint és környezetében, illetve a logikai 1 szint és környezetében kellene a jelszinteket finoman változtatni, ettől most tekintsünk el. Minden egyes DAC jelszintjének pontos állításával korrigálható az R2R létra pontatlansága. Tegyük fel, hogy az R2R létra kimenetét egy 24 vagy akár 32 bites ADC figyeli. Ezzel a "visszacsatolással" megvalósítható lenne a kalibrálás. A DAC-ok vezérlését ebben az esetben már nem biztos, hogy FPGA-val csinálnám, inkább egy dsPIC-ben írnám meg a kódot. A kalibrálási folyamatot pedig akár minden egyes induláskor el lehetne végezni, vagy akár csak egyszer, feltételezve, hogy az alkatrészek értéke az idő folyamán nem változik jelentősen. Ha nagyon precíz akarok lenni, akkor az egész nyákot SMD alaktrészekkel (szigorúan egy oldalra szerelve) egy vörösréz tömbre szerelném amit néhány mosfet-el és egy lineáris szabályozással felmelegítenék kb 45-55 fokra. így a menet közbeni hőmérséklet változás okozta értékváltozásokat is ki lehetne küszöbölni.

A megvalósítást ugyanolyan modul rendszerben képzelném el első körben mint az FPGA projectet. Ha a tervezett diszkrét R2R DAC speciális meghajtást igényelne, akkor arra a célra az FPGA modult fel lehet majd használni.

Természetesen más megoldás is elképzelhető, nem biztos, hogy a fenti elgondolással kell indulni.

Orgon
Hozzászólások: 48
Csatlakozott: 2016.03.07. 02:33

#3 Re: Diszkrét R-2R DAC építése

Hozzászólás Szerző: Orgon » 2016.05.03. 16:25

Ellenallasok:
A kereskedelemben nem sok gyartotol erheto el a nekunk szukseges minosegu ellenallas. Termeszetesen letezik a mindenki altal ismert Vishay Precision Z-Foil szeria, de szerintem ez kiesik az ara miatt.
Par alternativa:
http://www.susumu.co.jp/english/
Szeriatol fuggoen tobb arkategoriaban talalhatoak 0,1 ; 0,05 ; 0,02 ; 0,01%-os turesu ellenallasok.
Legjobb 0,01%-os turesu, 1ppm hofuggesu ellenallasok mousernel kb. 5-10€/db.

http://www.ohmite.com/
Toluk ugyancsak 0,01%, azonban "csak" 5ppm hofuggesu ellenallasok 1€ kornyeken vannak mousernel (nagyobb darabszam eseten olcsobbak persze)

Mindket cegtol elerhetoek 0603 meretben az ellenallasok, igy parhuzamositas eseten is kis helyet foglalnanak (itt az R 2R ertekekre gondolok).

Ha minden egyes ellenallast mondjuk Wien Bridge segitsegevel megmerunk (en itt akadtam el megfelelo felszereles hianyaban), lehet akar kombinalni is:
http://www.1728.org/resistrs.htm
(biztos van akinek megy fejben, de szerintem praktikus)

Orgon
Hozzászólások: 48
Csatlakozott: 2016.03.07. 02:33

#4 Re: Diszkrét R-2R DAC építése

Hozzászólás Szerző: Orgon » 2016.05.03. 16:33

Deglitcher:
R2R Dac eseten mindenkeppen szukseg van egy Deglitcher (sample/hold) aramkorre is a kimeneten. En ezt DMOS kapcsolokkal oldanam meg, pl:
http://www.linearsystems.com/assets/med ... uction.pdf

S/H temaban meg szegeny sny21 tett fel nagyon hasznos dolgokat a masik forumon:
http://audiodiyers.hu/viewtopic.php?f=48&t=1170
Harmadik oldalon vannak a csatolmanyok, de sztem erdemes az egesz temat elolvasni.

Orgon
Hozzászólások: 48
Csatlakozott: 2016.03.07. 02:33

#5 Re: Diszkrét R-2R DAC építése

Hozzászólás Szerző: Orgon » 2016.05.04. 16:40

Ez erdekesnek latszik, szerintem ezt hasznalhatja a Lavry Engineering is:
http://www.semiconwell.com/r_net/swr2r24a.htm

Itt vannak kepe a belsejerol (a feher teljesitmenyellenallas/futes alatt latszodik):
http://www.my-hiend.com/vbb/showthread. ... 7%89%88%29

Avatar
Sanya
Hozzászólások: 132
Csatlakozott: 2016.03.09. 07:44
Tartózkodási hely: Dunakeszi / Sopron
Kapcsolat:

#6 Re: Diszkrét R-2R DAC építése

Hozzászólás Szerző: Sanya » 2016.05.05. 08:42

Köszi Orgon a linkeket.

Nézegettem a képeket a Lavry DAC-ról és az alábbiakra jutottam:

Táp:
Ránézésre külön van az analóg és a digitális rész trafója. Soros áteresztős stabilizátor van benne, négy darab. Gondolom kettő az analóg résznek, ha meg kellene tippelnem akkor az áramkörök adatlapjai szerint +-15V-ot állít elő, a digitális résznek meg +5V-ot és talán -5V-ot. Ez utóbbi érdekes, mert elvileg a digitális áramköröknek erre nincs szüksége. Egy kicsit vitatható, hogy a 230V-os erősáramú vezetékezés keresztezi a gyenge áramú részeket. Igaz, hogy a nyák egyik és másik oldalán, de szerintem akkor is érdekes elrendezés.

Bemenet:
Jó látható a képen a DSP56401 chip, ami egy digitális transciever. Érdekessége a chip-nek, hogy a ma használatos SPDIF transcieverektől eltérően ennek párhuzamos kimenete van (illetve adó üzemmódban párhuzamos bemenete). Igaz, hogy ez nagyon jól illeszkedik a processzor környezetében. A CPU (ami valójában DSP) buszrendszerére egy az egyben illeszthető.

Processzor (DSP):
A tradiciós DSP56000, ami az 56K sorozat legelső tagja. 1986-os a kicsike, klasszikus Harvard architektúrával. Ez annyit jelent, hogy a DSP-nek teljesen független buszrendszere van a program és az adatmemória számára, illetve független buszrendszere van a perifériák számára. Megjegyzem, hogy a Motorolának ez volt az egyetlen sikeres DSP szériája (a később megjelentetett 96K széria igazi nagy bukás volt). Érdekessége a 24 bites adatbusz, ami a CPU-k világában teljesen idegen (16,32,64 bit), bár nagyon sok DSP átvette a 24 bites architektúrát. A 24 bites adatbusz egyébként nagyon jól illeszkedik az audió feldolgozáshoz. A képeken látható, hogy a DSP egy külső PROM/EPROM-ban tárolja a programot, ez le van ragasztva és el is van látva a Lavry szöveggel és verziószámmal. Látható meg a 24 bites (3 darab 8bites) 15ns-os RAM is, ami a régi szép időkből a I386 és I486 alaplapokon megtalálható gyorsító tár (cache RAM) chip-ekből épül fel. A DSP mellett közvetlenül van még egy logikai chip is, tippem szerint egy PAL, ami a címdekódolást végzi el. Ez régebben egy általánosan bevált módszer volt. Fellelhető még egy ispLSI1032 chip is, ami a Lattice cég egyik legrégibb FPGA-ja, pontosabban CPLD-je (Complex Programmable Logic Device). Tippem szerint ez végzi el a soros bemenettel ellátott DAC-ok meghajtását.

DAC-ok:
Ebből érdekes módon nagyon sok van a nyákon, de nincs annyi, hogy az R2R létra minden egyes bemenetét egy DAC hajtsa meg. Tehát nem egészen úgy működik az áramkör mint ahogyan előszőr gondoltam. Van egy AD7568, ami egy nyolc 12 bites DAC-ot tartalmazó chip soros bemenettel. Van kettő AD7538, ami szimpla 14 bites DAC chip párhuzamos bemenettel. A képeken nem látható a pontos tÍpusa de ha meg kellene tippelnem akkor van még négy AD5504, ami egy negy 12 bites DAC-ot tartalmazó chip soros bemenettel. A chip érdekessége, hogy az analóg rész feszültsége az adatlapja szerint 60V lehet. Ami még látható a képeken három darab ADG506, ami egy 1:16 multiplexer.

Oszcillátor:
A képeken látható a kettő oszcillátor (egy a 44.1KHz, egy pedig a 48KHz minták és többszöröseik számára). Mivel tudtommal ilyen tokozásban nincs szimpla kvarc, így ezek oszcillátorok lesznek, VCXO-k, bizonyos mértékű elhangolásukra szolgál az oszcillátorok körítése, pár ellenálló és tranzisztor.
Legalább is én így csinálnám. A bejövő digitális jel pontos frekvencia szinkronjának biztosítására nem PLL-t használnék, hanem a fő oszcillátort hangolnám el kis mértékben a bejövő jel frekvenciájának függvényében. Ez például bármilyen FIFO kialakításhoz szükséges a FIFO bufferének alul és túlcsordulásának megakadályozása miatt.

Sajnos az analóg panel "fejjel lefelé" helyezkedik el, így azt nem látom mi van rajta, illetve azt sem látom, hogy mi van az analóg panel alatt. Érdekesség, hogy csak egy darab R2R létra van, ahogy Orgon rávilágított a nagy kerámia ellenállás alatt. Valószínűleg az analóg panel alatt van egy Sample and Hold áramkör, ami ráadásul az egy szem R2R létra jelét osztja a két analóg kimeneti csatornára.

Nagyjából ennyit sikerült "ránézésre" kitalálni a képekből. Pontos ismeretek hiányában ezek csak feltételezések, ennek megfelelően kezelendően a fenti információk.

Avatar
Sanya
Hozzászólások: 132
Csatlakozott: 2016.03.09. 07:44
Tartózkodási hely: Dunakeszi / Sopron
Kapcsolat:

#7 Re: Diszkrét R-2R DAC építése

Hozzászólás Szerző: Sanya » 2016.05.10. 08:46

Orgon:
A tervezgetés során felmerült bennem pár kérdés:

1. a deglicher amint olvasgattam mindeképpen szükséges. Ezt kétféle képpen lehet megvalósítani, vagy Sample and Hold áramkörrel, vagy egy aluláteresztő szűrővel a kimeneten. A Sample and Hold áramkör DMOS analóg kapcsolója nem fog beleszólni nagyon a kimeneti hangképbe? Azaz nem ártunk többet mint amennyit használ a deglicher megvalósítás.

2. Az elgondolásod szerint az ellenállókat mérni és válogatni kellene? 50Kohm-os ellenállókat feltételezve a 0.01% az 5ohm. Meg lehet valósítani ilyen pontos mérést? Azt tudom, hogy a Wien bridge, pontosabban a Wheatstone bridge erre a célra alkalmas, de vajon rendelkezik a mérés kellő pontossággal?

Válasz küldése

Ki van itt

Jelenlévő fórumozók: nincs regisztrált felhasználó valamint 11 vendég