[Саня44]

схема от брига заработала...транзистор VT1 нерабочий попался...зря не прозвонил перед пайкой.

[madtehnik]

 Сообщение от Саня44 :

схема от брига заработала...транзистор VT1 нерабочий попался...зря не прозвонил перед пайкой.

Бывает

[Gall]

 Сообщение от INFERION :

Так а что тогда вообще мешает вывести этот сигнал прямо с компа на ключи и наслаждатся? Программу только написать...

Железо компа помешает, латентность. Задачи столь жесткого реального времени обычный комп решать не в состоянии.

Вообще мощные схемы такого рода работают не так хорошо, как должны были бы. У мощных деталей очень большая "шумовая" составляющая, которая гасится в обычных схемах за счет глубокой общей обратной связи (маломощная деталь следит за мощной), а в мощном ЦАП такую ОС заводить будет некуда. Вероятно, на местной ООС могут работать только лампы, у которых собственное петлевое усиление очень велико, за счет чего маленького сопротивления в цепи катода достаточно для получения нужной глубины обратной связи. (Аудиофилы, не очень разбирающиеся в физике, думают, что в этой схеме нету ОС совсем).

Что касается усилителей класса D как таковых, то недостаток большинства схем - это то, что у них два уровня на выходе. "Тишина" передается 50%-м заполнением. Это плохо тем, что при этом качается энергия в дроссель выходного фильтра и обратно из дросселя в питание,
то есть выходной дроссель работает фактически в режиме buck-boost-конвертера, и предел мощности усилителя определяется ферритом этого дросселя! Гораздо лучше использовать ТРЕХуровневый сигнал, когда при "тишине" выход находится в третьем состоянии. Во многих случаях при этом не нужен и дроссель.

Самый простой способ получить такой сигнал - с помощью двух компараторов сравнить входное напряжение (прямое и прецизионно инвертированное) с пилой, а результат сравнения подать на полевики. Перед драйверами полевиков желательно поставить логику защиты от сквозного тока. Полевики должны быть одинаковыми и управляться по возможности одинаковыми драйверами, это позволит свести к минимуму искажения от ненулевого заряда затвора. Можно использовать мостовую схему.

Во избежание "раздемпфирования" динамика лучше использовать управление им по току, а не по напряжению. Поскольку АЧХ динамика по току имеет горб на резонансе, его придется исправить простым активным фильтром, настроенным под данный динамик.

[drakon]

похвастаюсь своим усилком (правда не моим, батяня конструировал)
стерео, 4 лампы 6П3С (для дома посчитали, что пары ламп на выход хватит, если что без проблем можно добавить еще 4 лампы)
ламповые индикаторы уровня сигнала, силовык и понижающие трансформаторы сняты с заводского лампового усилителя (не понравился транзисторный предварительный).
впечатлений от него много: фона практически нету, хорошо слышны средние частоты, большая выходная мощность.

[INFERION]

Подумал и решил собрать усилитель всё таки на полностью цифровом ШИМ. Элементная база, с некоторыми ухищрениями, позволяет получить даже больше 16-ти бит в звуковом диапазоне. При этом частоту ШИМ можно задать любой удобной (я выбрал 192кГц). Но для реализации данной затеи мне понадобится ПЛИС, на котором можно построить ШИМ с тактовой 393,216МГц и более. Существуют ПЛИС с очень быстрым последовательным интерфейсом передачи данных (более 840Мбит), которые можно использовать для ускорения ШИМ. Алгоритмы довольно хитрые, логики понадобится не мало. Но к сожалению я плохо разбираюсь в ПЛИС и прошу помощи. Остановился я на FPGA, т.к. меня не устраивает "гибкость" и "долговечность" CPLD. Посоветуйте чип . Количество выводов и цена как можно меньше, лишь бы тянуло 6 ШИМ с минимально допустимой частотой, параллельно фильтруя три полосы БИХ фильтрами Бесселя 4-го порядка, корректируя фазу линиями задержки, принимая звуковой поток с SPDIF, декодируя и ресемплируя его в 192кГц (тактовая самого усилителя)...

[mio-ra]

FPGA Cyclone
http://www.altera.ru/cgi-bin/go?118

[INFERION]

Да, на циклоны посматривал. Особенно на третьи. Но е мое там столько всяких таймингов в даташите, что я просто не могу вкурить на что они способны...

Объясню подробнее свою идею реализации усилителя этого класса без аналогового тракта. Допустим у нас есть два 12-ти битных таймера, работающих на частоте 786,432МГц. К ним пристыкованы компараторы, в которые записывается длительность импульса. Такой ШИМ будет работать с частотой 192кГц, но его разрядности явно маловато для звука. Зато ключам комфортно и с фильтром проблем нет. Но благодаря запасу по частоте мы можем расширить разрядность дополнительной модуляцией основного ШИМ, прыгая между его соседними ступеньками. Например добавив 6 бит мы получим 15 бит на частотах до 12кГц, 16 на 6кГц, 17 на 3кГц и 18 на 1,5кГц. Так можно и 24 бита получить. В общем субъективно шуметь такой ШИМ будет даже меньше 16-ти битного ЦАП с фиксированной разрядностью...

Но и это ещё не всё. Проще и удобнее строить выходной каскад по мостовой схеме. Гораздо меньше проблем с согласованием лог. уровней драйверов полевиков и ШИМ, нет проблем с рекуперацией энергии с выхода обратно в источник питания, из-за чего его будет перекашивать (если не принять спец. мер), да и сам БП проще. Всего один стабилизатор и питание однополярное. Но самое интересное - выигрыш ещё одного бита. Поэтому я и сказал в самом начале, что ШИМ у нас два на канал. По одному на полумост. Они могут быть 15-ти битными и с них в сумме можно получить полноценные 16 бит на ВЧ, с той же самой тактовой частотой. Со снижением частоты разрядность по-прежнему растёт. Источник сигнала изначально имеет более низкую разрядность, да, но это всё фильтруется фильтрами, так что...

http://ru.farnell.com/altera/ep3c5e1...qfp/dp/1635055 - приостановился на этом чипе

[AVSel]

 Сообщение от INFERION :

Но благодаря запасу по частоте мы можем расширить разрядность дополнительной модуляцией основного ШИМ, прыгая между его соседними ступеньками. Например добавив 6 бит мы получим 15 бит на частотах до 12кГц, 16 на 6кГц, 17 на 3кГц и 18 на 1,5кГц. Так можно и 24 бита получить. В общем субъективно шуметь такой ШИМ будет даже меньше 16-ти битного ЦАП с фиксированной разрядностью...

Чет мне идея с прыганьем не очень, биения звуковой частоты будут пролазить через фильтр и прекрасно слышны. Наверняка есть и другие решения. Можно попровать сделать из 16 бит данных, два 8 бит ШИМ. Выход старшего ШИМ пойдет на одно плечо моста, выход младшего ШИМ на другое. Младшее плечо соответственно питать от источника в 256 раз меньшего напряжения...

С ПЛИС у меня опыт общения был давно и коротким, но лучше забудь про изучение даташита, лучше начни с САПР, он тебе все времянки схемы покажет.
И готовься к изучению нового языка программирования Синтаксис в принципе похож на помесь Си с Паскалем, за исключением одного фактора, от которого башню сносит напроч - все строки, операторы, функции и т.д. программы работают одновременно.

[Hobbi TV]

 Сообщение от AVSel :

все строки, операторы, функции и т.д. программы работают одновременно.

А это как?

[AVSel]

 Сообщение от Hobbi TV :

А это как?

А вот так Программа для ПЛИС - это по сути схема внутренних соединений.

[INFERION]

 Сообщение от AVSel :

Чет мне идея с прыганьем не очень, биения звуковой частоты будут пролазить через фильтр и прекрасно слышны. Наверняка есть и другие решения. Можно попровать сделать из 16 бит данных, два 8 бит ШИМ. Выход старшего ШИМ пойдет на одно плечо моста, выход младшего ШИМ на другое. Младшее плечо соответственно питать от источника в 256 раз меньшего напряжения...

Сигма-дельта так устроена, там сплошные "прыганья". Сигнал псевдошумовой, но по спектру если и заползает в звуковой диапазон, то только младшими битами, которых уже и незаметно. Вот тут тоже самое. Я попробую этот механизм просимулировать на компе, написав спец. программку на С++. Задачу поставлю так:
Есть исходный WAV файл, стерео 16 бит 192 килосемпла. И параллельная линия на 12 бит, работающая на частоте семплирования этого файла. Задача - пропустить через неё файл с минимальными искажениями в звуковом диапазоне. Линия слишком узкая чтоб пропустить файл в том виде, в каком он есть...
Там надо хитро накапливать ошибку, чтоб расширение разрядности корректно успевало отработать свои биты. Биений быть не должно, просто уровень шума будет ступенчато уменьшатся со снижением частоты в звуковом диапазоне. Но производительности хватит чтоб получить все 16 бит уже на 24000Гц, так что хуже быть не должно...

Вариант 8х8 интересный, но питание сложнее и с пампинг эффектом проблемы. Аппаратного огорода намного больше будет, а ещё надо следить за тем чтоб усиление второго полумоста было ровно в 256 раз ниже за усиление первого, иначе получим неприятные искажения. А добиться этого довольно трудно, т.к. нет ОС и линейность схемы не настолько крутая. Зато требования к ШИМ смешные, можно даже на МК реализовать...

Ещё была идея с заюзыванием фазовращателя в тактовом генераторе (и такой имеется). Можно например двигать тактовый сигнал 12-ти битного ШИМ в пределах одного такта, с дискретностью в полторы сотни пикосекунд. Но я незнаю как сильно шумит встроенный в ПЛИС PLL...

[AVSel]

Вроде в сигме-дельта "прыганья" расчитаны так, чтоб они в звуковой диапазон не попадали.
И кстати, ты на слух 16 и 12бит звук не отличишь. Тем более многие WAV записаны не на максимальную громкость, старшие биты там не используются. Лучше тогда 16 через 7..8 бит прогонять...

[INFERION]

На громких моментах не отличу, но на тихих шум хорошо заметен. Прогонять я буду не только звуковые дорожки, но и спец сигналы (синус, меандр с плавающими частотами, шум и т.п.). И вообще WAV файлы все создаются в редакторе, а затем там же анализируются. И довольно часто сигнал упирается в самый верх, особенно в музыкальных дорожках... К тому же даже если старшие биты задействованы не будут - они не повлияют на расширение разрядности, т.к. туда попадают именно младшие биты...

Попробовал просимулировать своим алгоритмом. Шум ненамного ниже, но оказывается у исходного сигнала специфические искажения из-за резких ступенек, которые моё псевдошумовое расширение устранило. Вот файл с результатом: out.rar
В нём синус 20Гц, с амплитудой в 4%, пропущеный через ШИМ на 12бит, и затем увеличен до 100% вместе с шумом. В правом канале исходный сигнал, в левом "зашумлен" усреднением. Чтоб результат приблизить к тому что будет слышно с усилителя - я уменьшил частоту семплирования, сгладив ВЧ. Затем чтоб выделить сами искажения - вырезал фильтром НЧ и поднял то что осталось до максимума. Мой KMP сильно искажает почему-то, так что слушать лучше в редакторе, каждый канал отдельно...
Простое округление результата не даёт, забивать всё что ниже LSB обычным шумом ещё не пробовал, не знаю как это правильно сделать. Результат конечно есть, но не фонтан. Шумит довольно хорошо, гораздо сильнее чем на 16-ти битах. Даже на НЧ, меня это не устраивает. В общем буду смотреть как умные люди подобные проблемы решают...
Вообще стоит сравнить в максимально похожих на реальные условиях. Там всё таки ШИМ 13бит, и расширение всего 3 бита, и частота по-выше, и масштабы совсем не те. Тут я намеренно выделил шум, может в реальном сигнале разница и вовсе незаметна будет...

[INFERION]

В общем послушал я 13х3-ти битный ШИМ (13 бит 192кГц, с расширением на 3 бита) на реальном звуковом сигнале... Лично мои уши разницы не слышат. Искажения напоминают обычный шум (если их выделить и сильно усилить), который гораздо менее неприятный за искажения из-за последней ступеньки. Так что сильно мешать он не будет. Думаю шум всё равно меньше чем у огорода с ЦАП, компаратором и генератором треугольника. И проще намного, за гибкость вообще молчу...
Осталось теперь освоить FPGA и подучить теорию DSP (антиалиасинг, ресемплинг, фазолинейные БИХ фильтры и т.п.)...

Следующие вопросы касаются уже программной части. Необходимо полученные семплы ресемплировать в 192кГц, затем резать на полосы БИХ фильтрами Бесселя 4-го порядка, корректировать фазу фазовращателями, у которых ГВЗ аналогичная фильтрам, и наконец выводить в хитрый ШИМ (с ним я без проблем разберусь).
1. Насколько сильно шумит PLL ПЛИС в звуковом диапазоне?
2. Где можно посмотреть хорошие готовые реализации БИХ фильтров, основанные на симуляции реальных аналоговых фильтров на ОУ (их механизм ресурсы не ест и мне понятен)?
3. Как грамотно ресемплить в более высокие частоты дискретизации (хоть антиалиасинг ненужен)? Думал через фильтр просто прогонять, но сдаётся мне можно делать и аккуратнее...

Жаль Gall куда-то вечно пропадает. Что-то эта тема уже мало кого интересует ...

[Hobbi TV]

 Сообщение от INFERION :

Что-то эта тема уже мало кого интересует ...

Наверно, каждый сейчас своим делом занят.

[AVSel]

 Сообщение от INFERION :

Жаль Gall куда-то вечно пропадает. Что-то эта тема уже мало кого интересует ...

Просто ты уже влез в дебри, в которых реальных спецов единицы.
Например на первый вопрос ответ вряд-ли кто скажет.

ПС: боюсь 13 бит 192кГц ты и без расширения разницы не услышишь

[Gall]

 Сообщение от INFERION :

1. Насколько сильно шумит PLL ПЛИС в звуковом диапазоне?

Общий шум всех подобных вещей всегда примерно одинаков, и весь вопрос именно в том, сколько попадет в звуковой диапазон. Сам по себе шум битового дрожания целиком лежит вне звукового диапазона, НО он может интерферировать с гармониками сигнала и/или частоты дискретизации, и разностные частоты этой интерференции могут даже намного превышать полезный сигнал. Как оно будет - зависит от конкретной реализации математики. Ключевые слова для поиска - "теорема Котельникова". Шум либо выгоняют за пределы диапазона, либо, пользуясь его предсказуемостью, используют для формирования части полезного сигнала и повышения эффективного разрешения ЦАПа (сигма-дельта-преобразование, или noise shaping). Возможностью обратить вред на пользу пренебрегать не надо - даже если не делать полностью сигма-дельта-систему, парочку лишних битов сверх разрядности за счет этого получить можно.

 Сообщение от INFERION :

2. Где можно посмотреть хорошие готовые реализации БИХ фильтров, основанные на симуляции реальных аналоговых фильтров на ОУ (их механизм ресурсы не ест и мне понятен)?

В толстых учебниках по ЦОС (примеры довольно-таки хрестоматийные). Идея реализации довольно простая: берется "лобовая" формула симуляции аналогового фильтра (дифференциальное уравнение), немного преобразуется алгебраически и частично решается аналитически; оставшаяся часть подводится под один из хороших численных методов. Смысл этого в том, чтобы избежать набегания ошибок в младших битах, неизбежных при моделировании "по мелким шагам". Про общематематические принципы подобных алгебраических преобразований можно почитать в "Численных методах" Калиткина и в учебниках по методам математической физики, а конкретные реализации с примерами - в учебниках по ЦОС.

 Сообщение от INFERION :

3. Как грамотно ресемплить в более высокие частоты дискретизации (хоть антиалиасинг ненужен)? Думал через фильтр просто прогонять, но сдаётся мне можно делать и аккуратнее...

В основу закладывается понятие об "аккуратности" преобразования. Применительно к звуку, преобразование можно считать точным, если оно не изменяет спектр сигнала. Множество "правильных" преобразований в общем виде может быть записано через двойной интеграл Фурье http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%...80%D1%8C%D0%B5 - преобразовать сигнал из временнЫх координат в частотные и обратно. Это слишком затратно считать "в лоб", но можно поступить как и в случае (2) - преобразовать аналитически, взяв интегралы вручную (оно в итоге выразится через дельта-функции Дирака) и написать подходящую аппроксимацию. В зависимости от конкретики, может получиться sinc, Лоренц или Гаусс, а также некоторые другие спецфункции.

[INFERION]

Разве разложение сигнала на спектр преобразованием Фурье абсолютно точное? Ведь там дискретность явно выражена, шагает через определённое количество герц. Что будет с сигналом, если в нём 795Гц, а мы намеряли амплитуды на 800Гц и 790Гц, шагая через каждые 10Гц?.. Вот sinc и т.п. уже выглядит правдоподобно. По-идее зная три точки - можно построить правильную кривую...

Если с преобразованием временных координат в спектр всё в порядке (MP3 и JPG же как-то работает?), то почему нет нормальных алгоритмов поднятия частоты, как при перемотке, с сохранением длительности звукового элемента? Все подобные механизмы ужасно портят звук, он идёт как бы рывками. А ведь казалось бы - разложил на спектр, сдвинул его и преобразовал обратно во временные координаты. Так ведь можно мешать гармоники в чистом виде, любые и в любых количествах...

У меня даже лобовая реализация фильтра работает не совсем так, как надо. Ошибка то не копится, но параметры не соответствуют реальным фильтрам. Подозреваю что недостаточно просто считать всё дискретно. Мол если разница между семплом и зарядом конденсатора в 0,1V, то и через резистор в RC цепочке шел ток в среднем соответствующий 0,1V/R (ну или хотя бы 0,05V/R). Ведь между семплами сигнал может меняться (и меняется) нелинейно, и так просто вычислить дельту заряда на конденсаторе уже не получается ...
Толстенные учебники я врятли осилю...

Говорят КИХ фильтры сильно портят картину уже в воздухе, когда динамики из-за рассогласования (а полного согласования добиться и невозможно) проявляют неестественную передаточную характеристику этих фильтров которая нарушает причинно-следственную связь (отклик появляется раньше самого ипмульса). Что по этому поводу вам известно?..

[AVSel]

Тут уже не ПЛИС, а DSP процессором попахивает

[mio-ra]

Им там уже давно не попахивает, а просто уже мастхев