Борьба с глитчем

  • Автор темы AS_Gr

AS_Gr

Местный
Добрый день всем!

Ввиду того, что хорошие микросхемы с токовым выходом становятся все более дороже и реже, решил обратить свое внимание на так называемые ЦАП индустриального стандарта (MAX541/542, ad5541/5542, dac8830/8831, 8881, 9881). Наряду со своими достоинствами эти микросхемы имеют один большой недостаток - большой глитч (glitch).

Считая, что тема цифровой части практически полностью закрыта Дмитрием Андронниковым (http://www.lynxaudio.narod.ru/) хотелось остановиться именно на проблемах применения ЦАП с выходом по напряжению.

В некоторых условиях (по даташиту) выброс глитча может быть порядка 10 мВ, что явно много. Применение ФНЧ лишь незначительно решают эту проблему, импульс только размазывается по оси времени. А если у вас "аудиофильский" фильтр Бесселя с превосходными импульсными характеристиками, то вы получите ваш глитч практически без искажений и на выходе.

На скорую руку придумал 3 способа борьбы с глитчем:

1. Устройство выборки-хранения. Но в наш век ширпотреба найти да еще по разумной цене интегральную разработку мне предсталяется проблемным (для желающих - AD781, AD783)

2. Аналоговая линия задержки. Реализуется на основе фильтра Бесселя, время задержки выбираем порядка 1 мкс. Хорошим ключем коммутируем сигнал до ЛЗ (когда не происходит смена кода) и после ЛЗ (в момент перключения ЦАП)

3. Использование двух дополнительных ЦАП, которые будут переключаться с задержкой (скажем 1 мкс). Перед переключением основных ЦАП сигнал переключается на дополнительные, после прохождения глитча происходит обратная коммутация.

Пример использования ключа: ADG713
 

Lynx

Местный
Уважаемый коллега. Из моего скромного опыта работы с системами подавления переходных процессов ЦАП, могу сообщить следующее:
1)AD781 не самый лучший УВХ для звуковых ЦАП. Относительно высокий уровень искажений и большой собственный джиттер не позволяют радикально уменьшить глитч-индуцированные искажений. Например, при работе в паре с AD1865N-K уровень искажений ЦАП, включенного по стагндартной схеме практьически на 6...8дБ ниже, чем в паре с УВХ AD781.
Возможно, с AD783 картина была бы несколько иная, но опробовать их пока не удалось.
Есть (был) очень хороший УВХ LF6197, но мне его достать не удалось. Если удастся найти эти приборы, то вопрос УВХ в существенной степени может быть закрыт.
Я тоже с удовольствием применил бы подобные приборы.
2 и 3 способы связаны с дополнительной коммутацией скоростными ключами и с этим связаны следующие сложности: а) собственный "глитч" ключа, вызванный инжекцией заряда с затвора МДП-элемента в канал (можно уменьшить, применив оппозитные схемы коммутации и подбирая для них близкие по уровню инжекции ключи), б) собственные искажения, связанные с нелинейностью сопротивления ключа в зависимости от величин коммутируемого напряжения и тока, в) ЛЗ на основе фильтра - это не только ЛЗ, но еще и фильтр, поэтому мгновенная амплитуда прямого и задержанного сигналов могут отличаться на момент коммутации, что эквивалентно тому же глитчу. г) устройство может быть очень критично к стабильности и расположению момента коммутации, д) для системы с двумя ЦАП потребуется очень точное согласование амплитуд преобразованных сигналов по всей шкале преобразования,к тому же с хорошей стабильностьюоного в диапазоне рабочих температур, иначе вновь получаем разновидность глитча при коммутации.

Я описал круг первоочередных задач, которые нужно решить при использовании способов борьбы с глитчем посредством задержек сигнала в цифровой или аналоговой областях.
 

AS_Gr

Местный
для системы с двумя ЦАП потребуется очень точное согласование амплитуд преобразованных сигналов по всей шкале преобразования,к тому же с хорошей стабильностьюоного в диапазоне рабочих температур, иначе вновь получаем разновидность глитча при коммутации.

Мне больше по душе 3 способ.
Производители данных микросхем гарантируют высокую монотонность преобразования (1 LBR). Температурный режим для всех микросхем практически одинаковый.

Однако, надо пробовать,
в любом случае можно оставить одну микросхему на канал, снабдить фильтром НЧ и получить ЦАП хорошего уровня...

На последок схема задержки на основе фильтра Бесселя 1 мкс (схема инвертирующая, требует доработки).
 

Вложения

  • ???????? ??????? 1 ???.gif
    3.8 KB · Просмотры: 20

Lynx

Местный
Производители данных микросхем гарантируют высокую монотонность преобразования (1 LBR). Температурный режим для всех микросхем практически одинаковый.

Для одной микросхемы - да. Но никто не гарантирует такую же точность ИОН двух экземпляров микросхем :(
 

AS_Gr

Местный
УВХ - на лампах!

Посмотрев, какие УВХ можно реально преобрести, понял что достойных никаких.
Как говориться, если нельзя чего-то купить остается это сделать!

По сути устройство выборки хранения представляет собой два усилителя с единичным усилением и размыкаемой ключем связью. Данная схема легко реализуется на повторителях и управляемом ключе (adg711).

В схеме также добавлен ФНЧ Бесселя 4 порядка:
 

Вложения

  • ??? + ??? Bessel4.gif
    5.9 KB · Просмотры: 49

AS_Gr

Местный
А сколько в opamp транзисторов, через которые пойдет сигнал?! И где вы найдете opamp с входным сопротивлением как у лампы?
 

Lynx

Местный
По сути устройство выборки хранения представляет собой два усилителя с единичным усилением и размыкаемой ключем связью. Данная схема легко реализуется на повторителях и управляемом ключе (adg711)

И в таком виде обеспечивает статическую точность порядка 10...12 разрядов, а джиттер, определяемый апертурной неопределенностью МОП-ключа со схемой управления порядка 150...200 пс :(
Это уже проверено и неоднократно...:(

А сколько в opamp транзисторов, через которые пойдет сигнал?

В явном виде - ни одного :) Вообще монокристальные ОУ не совсем адекватно рассматривать, как схему из N транзисторов. Монолитный ОУ очень существенно отличается и по свойствам и по параметрам от аналогичной дискретной схемы.

И где вы найдете opamp с входным сопротивлением как у лампы?

Таких БОЛЕЕ ЧЕМ достаточно. Если принять во внимание, что в качестве ламп мы применяем не электрометрические приборы, а обычные усилительные лампы...
 

AS_Gr

Местный
И в таком виде обеспечивает статическую точность порядка 10...12 разрядов, а джиттер, определяемый апертурной неопределенностью МОП-ключа со схемой управления порядка 150...200 пс :(
Это уже проверено и неоднократно...:(

Глитч как правило больше этой величины (10-12 разрядов), значит улучшение будет. Для каждого ЦАП существуют свои коды, переключение между которыми приводит к максимальному глитчу. Именно в таких кодах имеет смысл переключать ключ

При чем тут джиттер, у нас аналоговый сигнал.
 

Lynx

Местный
Глитч и статическая точность - разные вещи. 12-разрядная статическая точность определяет суммарную нелинейность ХП системы ЦАП-УВХ, а глитч лишь её увеличивает. Кроме того, суммарная энергия глитча получается реально меньшей, чем разница энергий идеального сигнала и искаженного отклонением от линейной ХП на периоде дискретизации. У самого ЦАП линейность ХП - как минмиум 16 разрядов.
Вычислить конкретные для данного экземпляра ЦАП кодовые переходы с максимальным глитчем весьма сложно - общее число возможных комбинаций переходов больше, чем 2^N, ведь нужно учитывать не только соседние переходы, а вообще любые произвольные сочетания. Более того, при изменении температуры кристалла величина и кодовые переходы с максимальным глитчем могут изменяться (напр., я наблюдал этот эффект в у DAC712 и DAC729). Поэтому УВХ должно работать по каждому периоду преобразования.

А джиттер при том, что работа УВХ - это такая же дискретизация сигнала, и от временной нестабильности момента смены величины сигнала возникают дополнительные искажения абсолютно такой же природы, как и при нестабильности момента преобразования в ЦАП.
 

AS_Gr

Местный
Нашел ключ с предельно малым значением рассасываемого заряда ~ 0.1 pC - adg1221(2,3). Причем если подобрать питание, то можно сделать это значение еще меньше. Однако сам ключ не очень быстрый, тип. время включения(выкл) ~ 200 нс. Если учесть, что типичное время глитча 1-2 мкс, то должно хватить?
 
Сверху

all-audio.problack-job.netkakbik.infomanagement-club.comsafe-crypto.mevse-multiki.comultrasoft.solutions