discrete I/V for current output dac

[Κωνσταντίνος Τυροβολάς]

Το δοκίμασα το καλοκαίρι και μετά το παράτησα:

http://www.hardwareanalysis.com/images/articles/large/11907.gif

Το ξαναέπιασα τώρα και έκανα μια πρόχειρη συναρμολόγηση σε διάτρητη (όχι ότι σκοπεύω να κάνω και καλύτερη .
Παρέλειψα το στάδιο εξόδου, τα 2 bc557-547 στα δεξιά, σταματάω δηλ. στην R6 των 1,5 ΚΩ.

Η παραμόρφωση που μετράω, είναι περίπου όση γράφει και στην εξομοίωση: -80db (0,01%) με λιγότερο από 1 βολτ έξοδο (860mV):

0,7 mΑ input, 860 mV output

Το σύνολο line in-line out της 0404 είναι κάτω από τα -100db, οπότε ότι βλέπουμε οφείλεται σχεδόν αποκλειστικά στο κυκλωματάκι.

Μεταβάλλοντας την R6, αλλάζει και η τάση εξόδου. Τώρα είναι περίπου 1,25 κΩ, (1,5//9,5 ) οπότε 0,7mA x 1250 δίνει τα 860 mV που λέγαμε.

Το καλό είναι η αντίσταση εισόδου του: 3 ωμ. Πολύ κοντύτερα στα ιδανικά 0 ωμ από τα παθητικά I/V με αντιστάσεις, που σχεδόν ποτέ δεν είναι κάτω από 20 ωμ (μερικοί βάζουν μέχρι και 50-100 - έλεος!!).

Για τη συγκεκριμένη εφαρμογή (dac με +- 1mA max ρεύμα εξόδου) μια 20 ωμ θα έδινε έξοδο 14 mV
Με 3 ωμ που παρουσιάζει αυτό μόλις 2 mV, θα έπρεπε μετά να ενισχυθούν 420 φορές για να φτάσουν τα 860 mV

Και επειδή μετράει αποδεκτά, θα μας αρέσει και στο αυτί? Όχι υποχρεωτικά.
Αν δεν μας αρέσει όμως, θα ξέρουμε τουλάχιστον ότι αυτό δεν οφείλεται σε κάποιο τεχνικό πρόβλημα. Αυτό είναι για μένα και το νόημα των μετρήσεων στο DIY.

Αν ο σκοπός ήταν μόνο οι καλύτερες δυνατές μετρήσεις, δεν θα φτιάχναμε λαμπάτα, θα αγοράζαμε κανέναν έτοιμο των 300 ευρώ.

Στο συγκεκριμένο dac αντίστοιχα, θα βάζαμε για I/V αυτό που προτείνει η ΤΙ: έναν OPA627 (-120db THD!).

A, εδώ δεν οδηγιόταν από dac, αλλά από "προσομοίωση dac":

Γεννήτρια, 1 ΚΩ σε σειρά, έξοδος ρυθμισμένη ώστε πάνω στην 1 ΚΩ να έχουμε 0,7 Vrms (δηλαδή 0,7 mA ρεύμα προς την είσοδο).

Υπάρχει και πιο απλή εκδοχή του ίδιου κυκλώματος:

simple discrete Ι/V

Έχει περίπου 2πλάσια παραμόρφωση (-75db). Την είχα δοκιμάσει όμως με bc όχι με τα 2SA/2SC που έχει το σχέδιο.

Παραβγήκε μεγάλο το μήνυμα, sorry. Σε επόμενο θα περιγράψω χοντρικά και πως λειτουργεί, για όσους - οπως κι εγώ πριν βρω τα σχετικά άρθρα στο DIYhifi.org- (όχι ότι τώρα έγινα και ειδικός, μην τρελαθούμε) δεν είναι εξοικειωμένοι με τη συγκεκριμένη τοπολογία στα τρανζίστορ.

Υ.Γ1: Τα "περίεργα" πριν και μετά τα 10 ΚΗΖ είναι θόρυβοι μάλλον από τον υπολογιστή μου. Επειδή στη μέτρηση αυτή η δειγματοληψία είναι 48 KHZ, δημιουργούνται περισσότερα από ότι με 192, λόγω alliasing με τη μισή συχνότητα δειγμ., δηλαδή τα 22 ΚΗΖ.

ΥΓ2: Όποιος βρει από που είναι τα 50, 150, 250 ΗΖ κερδίζει φθηνόν ωρολόγιον :smile:

 

[Δημήτρης Δ.]

Το δοκίμασα το καλοκαίρι και μετά το παράτησα:

http://www.hardwareanalysis.com/images/articles/large/11907.gif

Το ξαναέπιασα τώρα και έκανα μια πρόχειρη συναρμολόγηση σε διάτρητη (όχι ότι σκοπεύω να κάνω και καλύτερη .
Παρέλειψα το στάδιο εξόδου, τα 2 bc557-547 στα δεξιά, σταματάω δηλ. στην R6 των 1,5 ΚΩ.

Η παραμόρφωση που μετράω, είναι περίπου όση γράφει και στην εξομοίωση: -80db (0,01%) με λιγότερο από 1 βολτ έξοδο (860mV):

0,7 mΑ input, 860 mV output

Το σύνολο line in-line out της 0404 είναι κάτω από τα -100db, οπότε ότι βλέπουμε οφείλεται σχεδόν αποκλειστικά στο κυκλωματάκι.

Μεταβάλλοντας την R6, αλλάζει και η τάση εξόδου. Τώρα είναι περίπου 1,25 κΩ, (1,5//9,5 ) οπότε 0,7mA x 1250 δίνει τα 860 mV που λέγαμε.

Το καλό είναι η αντίσταση εισόδου του: 3 ωμ. Πολύ κοντύτερα στα ιδανικά 0 ωμ από τα παθητικά I/V με αντιστάσεις, που σχεδόν ποτέ δεν είναι κάτω από 20 ωμ (μερικοί βάζουν μέχρι και 50-100 - έλεος!!).

Έλα ντε. Τα κάναμε τα ίδια και χειρότερα. Και μας άρεσαν κιόλας, τρομάρα μας. Αν θές πάντως και κανένα "καλό" τελεστικό να πειραματιστείς/μετρήσεις/ακούσεις, ευχαρίστως να σου δώσω.
Πολύ ενδιαφέροντα όλα αυτά. Μπράβο για την προσπάθεια και καλή συνέχεια ....

 

[kontr]

To κύκλωμα πάντως αν εξαιρέσεις τις πάνω και κάτω πυγές είναι ίδιο με ενα πρεπρε που εχω δοκιμάσει με πολύ καλά ακουστικά χαρακτηριστικά. Μακάρι να παίξει και καλά και να μπορούμε να φτιάχνουμε κάτι απλούστερο.

 

[dinos]

Ένα μπράβο στο κ. Τυροβολά. Είναι από τα πιο χρήσιμα νήματα των τελευταίων μηνών. Μου είναι πολύ ευχάριστο να βλέπω ένα γενικότερο προβληματισμό, που ξεφεύγει από τα στενά όρια της κατασκευής και επεκτείνεται σε ένα περισσότερο θεωρητικό (πάντα βατό) και πειραματικό πεδίο. Προσωπικά παρακινήθηκα να διαβάσω λίγο πάνω στο θέμα που είναι πολύ γοητευτικό, μια και αφορά γενικότερα την εφαρμογή ανιχνευτικών διατάξεων και φυσικά δεν περιορίζεται μόνο στην I/V μετατροπή του ταπεινού μας DAC (αν δεν το κάνει ήδη το chip μόνο του). Ξαναθυμήθηκα την παλιά εφαρμοσμένη θεωρία για φωτοδιόδους, μετρητές σωματιδίων, θαλάμους ιονισμού κτλ. Με την σωστή ανάλυση βλέπουμε πόσα λάθη η ανοησίες κυκλοφορούν στο χώρο και ποσά προβλήματα μπορούν να υπάρχουν σε φαινομενικά λυμένα θέματα. Μπράβο και πάλι και ελπίζω σε συνεχεία, μια και δεν βλέπω αρκετή ζωντάνια σε τέτοιου είδους θέματα. Ας ξεφύγουμε λίγο, δεν είναι όλο το DIY προβληματισμός για πυκνωτές, καλώδια και φίλτρα ρεύματος.

 

[Salas]

Υ.Γ1: Τα "περίεργα" πριν και μετά τα 10 ΚΗΖ είναι θόρυβοι μάλλον από τον υπολογιστή μου. Επειδή στη μέτρηση αυτή η δειγματοληψία είναι 48 KHZ, δημιουργούνται περισσότερα από ότι με 192, λόγω alliasing με τη μισή συχνότητα δειγμ., δηλαδή τα 22 ΚΗΖ.

ΥΓ2: Όποιος βρει από που είναι τα 50, 150, 250 ΗΖ κερδίζει φθηνόν ωρολόγιον :smile:

Αυτά τα κάνει άμα το κοντρόλ της κάρτας είναι στα 44 και το κοντρόλ του σόφτγουεαρ FFT αλλού.

Ο αρμονικός θόρυβος 50+100+100... πιθανά λεϊάουτ γείωσης σε ελαφρύ βρόγχο με την ανόρθωση, ή/καί μικρό πεδίο. Ομοαξονικό θωρακισμένο στο σήμα θα κάνει διαφορά π.χ.;

Transimpedance current Mirror μου θυμίζει Hiraga active low MC step up κατά τα άλλα, σύν τις συμμετρικές ενεργές πηγές.

 

[Salas]

Ας ξεφύγουμε λίγο, δεν είναι όλο το DIY προβληματισμός για πυκνωτές, καλώδια και φίλτρα ρεύματος.

Αυτό έχει όνομα και λέγεται tweaking. Έχει χρησιμότητα μετά την σωστή DIY βάση. Άλλο ο πολιτικός μηχανικός και άλλο ό διακοσμητής π.χ. Και οι δύο χρειάζονται, αλλά δεν έχει νόημα να ξοδευόμαστε για μπογιές και κάδρα σε μια οικοδομή που δέν ξέρουμε γιατί τρίζει, άν τρίζει.

 

[Κωνσταντίνος Τυροβολάς]

Αυτά τα κάνει άμα το κοντρόλ της κάρτας είναι στα 44 και το κοντρόλ του σόφτγουεαρ FFT αλλού.

Ο αρμονικός θόρυβος 50+100+100... πιθανά λεϊάουτ γείωσης σε ελαφρύ βρόγχο με την ανόρθωση, ή/καί μικρό πεδίο. Ομοαξονικό θωρακισμένο στο σήμα θα κάνει διαφορά π.χ.;

Transimpedance current Mirror μου θυμίζει Hiraga active low MC step up κατά τα άλλα, σύν τις συμμετρικές ενεργές πηγές.

Τα κοντρόλ κάρτας και λογισμικού συμφωνούν. Το pc μου έχει κάποιες συνιστώσες θορύβου (γύρω από τους 10 ΚΗΖ) από μόνο του.
Με τον αρμονικό θόρυβο το βρήκες (χρωστάω το .. φθηνόν ωρολόγιον). Μειώνεται δραματικά όταν καταργούνται τα 5 τελευταία εκ. που δεν είναι ομοαξονικό .

Ναι transimpedance είναι, είπα να γράψω 2 λόγια, αλλά από την Παρασκευή δεν έχω τηλέφωνο σπίτι (βλάβη). Από Τρίτη πια - λέει ο ΟΤΕ -

Χαιρετισμούς
Κωνσταντίνος

 

[Salas]

Έ, δεν μας τα λές απο την αρχή. Άμα δεν δουλεύει σε λάπτοπ μόνο μπαταρία, σηκώνει και απο το SMPS.

Πάρε μου Swatch άμα σε βοηθήσει και μία 47R σε σειρά ανάμεσα στις δύο βάσεις απο τον καθρέπτη προς το εισόδου, με ένα πυκνωτή 470μF προς γή στα δεξιά της. Ποιο πολύ όταν το δοκιμάσεις ακουστικά, αλλά μπορεί να σου ρίξει περισσότερο και αρμονικό θόρυβο. Άν θα σου αρέσει, βάλε καλό πυκνωτή που θα σου πηγαίνει.

 

[Κωνσταντίνος Τυροβολάς]

Κάλλιο αργά παρά ποτέ. Δυό λόγια για τη λειτουργία του συγκεκριμένου σταδίου.

το βασικό κύκλωμα είναι αυτό:

Το Q2 παίρνει το ρεύμα από το dac. Είναι συνδεσμολογημένο σε τοπολογία κοινής βάσης (common base).
Οι ραδιοερασιτέχνες είναι εξοικειωμένοι με την αντίστοιχη στις λάμπες grounded grid, όπου η οδήγση γίνεται από την κάθοδο και το πλέγμα γειώνεται.

Χαρακτηριστικό της είναι η πολύ μικρή αντίσταση εισόδου. Στην περίπτωση του εδώ κυκλώματος περίπου 5 ωμ.
Το Q1 πολώνει τη βάση του Q2 και αν η R4 είναι μεταβλητή (που πρέπει), ρυθμίζει την τάση dc στον εκπομπό του Q2. Για τα περισσότερα dac πρέπει να είναι μηδέν (υπάρχει π.χ και το TDA1543 που έχει dc στην έξοδο).

Τα Q4,Q3 είναι πηγές ρεύματος για την πόλωση του Q2. Η μεταβολή του ρεύματος από το dac "περνάει" στο συλλέκτη του Q2 και δημιουργεί τάση πάνω στην R1.

Στην περίπτωση π.χ. των PCM1702/4 PCM63, το μέγιστο ρεύμα είναι 2,4 mA p-p, πράγμα που σημαίνει ότι σε πλήρη οδήγηση στην έξοδο έχουμε 6V p-p.

Έφτιαξα και μια βελτιωμένη στα σημεία έκδοση:

Εδώ το Q2 του προηγούμενου λέγεται Q1, δέχεται το ρεύμα από το dac και οδηγεί με τη σειρά του άλλο ένα συμπληρωματικό (2SA570, έβαλα BC557), από το οποίο παίρνουμε την έξοδο πάνω στην R6.

Πολώνεται θετικά από την πηγή που δίνει και στο συλλέκτη του Q1, (η οποία έχει μικρότερη αντίσταση για περισσότερο ρεύμα) και αρνητικά από μια πηγή με 2 κασκοδικά BC547.

Από κει πάμε σε ένα buffer (το ζευγάρι σε darlington στα δεξιά), που απομονώνει το φορτίο από τα επόμενο στάδιο (προενισχυτή, ενισχυτή) και έτσι δεν εξαρτάται η τάση εξόδου από την αντίσταση εισόδου του επόμενου σταδίου, η οποία αλλιώς θα ήταν παράλληλαμε την αντίσταση που μετατρέπει το ρεύμα σε τάση και θα μετέβαλε την τάση εξόδου (έστβ και λίγο) ανάλογα με την τιμή της.

Επιπλέον έτσι έχει πολύ χαμηλή εμπέδηση εξόδου (χωρίς το buffer είναι 2,5 κΩ, πάλι όχι και τεράστια, με νορμάλ ιντερκονέκτ και λαμπάτο επόμενο στάδιο κανένα πρόβλημα) και αποκλείεται να υπάρξει πτώση ανεπίτρεπτη στα ψηλά, ακόμα και με ακραίες καταστάσεις σε καλώδια ή/και χωρητικότητα του επόμενου σταδίου.

 

[Κωνσταντίνος Τυροβολάς]

Το δεύτερο δεν είναι αυτό ακριβώς που έχω, ο συγκεκριμένος τύπος έχει δημοσιεύσει ένα σωρό παραλλαγές, στη δική μου το darlington ζεύγος πολώνεται αρνητικά από πηγή με BC547.

Στην έξοδο έχει περίπου 0,8 βολτ dc, γι αυτό και υπάρχει πυκνωτής. Ρυθμίζοντας το ρεύμα του darlington από την πηγή, το όφσετ αυτό μπορεί να μηδενιστεί σχεδόν, αλλά δεν είναι απόλυτα σταθερό (παίζει μεταξύ 20-30 mV) και το φοβάμαι. Συν το ότι το ρεύμα ηρεμίας που προκύπτει έτσι είναι πολύ χαμηλό.

Ξέχασα: Οι αντιστάσεις και οι πυκνωτές πριν απο τη βάση του darlington buffer, φτιάχνουν ένα φίλτρο με -3db στους 43kHz και -0,5db στους 20 kHz. Το έχω βραχυκυκλώσει για την ώρα, έχω αφήσει μόνο έναν 1nf προς τη γη, που δημιουργεί ένα 1ης τάξης στους 72kHz.

Θα περνάει μπόλικη υψίσυχνη "σαβούρα", αλλά μιας και τα dac δουλεύουν με oversampling x8, είναι πολύ ψηλά για να δημιουργήσουν ενδοδιαμορφώσεις εντός των ακουστικών συχνοτήτων από αλίαση.

Με δεδομένο ότι ο προ μετά είναι λάμπα και μάλιστα με μετ/τή εξόδου, δεν πρόκειται να υπάρξει πρόβλημα.
Αν ήταν να τροφοδοτήσει κανένα στάδιο με μεγάλο εύρος ζώνης, δεν θα ήμουν και τόσο σίγουρος:
Μικρολαθάκια στη συναρμολόγηση/layout θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε ταλαντώσεις που θα διεγείρονταν από το υψίσυχνο περιεχόμενο. Σατανική σύμπτωση θα ήταν βέβαια, αλλά θεωρητικά δεν μπορεί να αποκλειστεί.

 

[kokar]

το hfe των BC547 - BC557 κατά πόσο επηρεάζει το κύκλωμα ?
ρωτάω γιατι μπορεί να αγοράσει κανένας καμιά δεκάρια BCχχχ και
το
hfe να διαφέρει απο τρανζίστορ σε τρανζίστορ

 

[Κωνσταντίνος Τυροβολάς]

Κώστα τα έχω ταιριάξει - όσο γινόταν -.
Επιπλέον, εκεί που βλέπεις στο κύκλωμα αντιστάσεις στις πηγές ρεύματος, εγώ έχω τριμεράκια, γιατί και παρά το "ταίριασμα" τα σημεία λειτουργίας ήταν διαφορετικά (και είναι ακόμα: ρυθμίζω τα ρεύματα των πηγών, άρα "φεύγουν" λίγο οι τάσεις)

Η αντίσταση που κάνει τη μετετροπή I/V είναι κι αυτή μεταβλητή στο ένα κανάλι, και τη ρυθμίζω για ίδιο κέρδος με το άλλο. Φυσικά έτσι διαφέρουν τα dc offset.

O σχεδιαστής επιπλέον προτείνει όπως βλέπεις 2SCxxx, 2SAxxx στα κρίσιμα σημεία (χαμηλότερος θόρυβος) και BC5xxC, αλλά ο Μπέσκας στη γειτονιά μας είχε μόνο BC5xxB και ψευτοταίριαξα (hfe π.χ 300 και 330 το θεωρώ ταιριασμένο..) μερικά από 2 ντουζίνες.

Αν ήταν συμμετρικό το κύκλωμα, θα είχαμε μεγαλύτερο θέμα με το ταίριασμα, αλλά έτσι όπως είναι το μαζεύεις από τις πολώσεις.

Με πρόλαβες, αυτά είχα σκοπό να τα γράψω σε επόμενο ποστ.

 

[Στέλιος Π.]

Ειπα να το ανεβασω (up) γιατι λεγονται καποια πολυ ωραια πραγματα για τα I/V και γενικοτερα.