Сигма-дельта ЦАП

[Рост ®]

Стільки суперечок з приводу мультибітовості ЦАП. Накопав корисну статтю, яка описує принцип роботи ЦАП типу сигма-дельта.
http://www.compitech.ru/html.cgi/arhiv/02_05/stat_56.htm

[Olddad]

Вспомнилось, как Сергей в "синей" описывал работу 1-битного и 20-битного ЦАПов. Надо бы найти и здесь процитировать... :)

[Рост ®]

Ось воно:
Это, если на уровне пальцев, со стороны выглядит примерно так:
1-битный - откусил 1 порцию, прожевал, переварил - на выходе тоже 1 порция. Потом снова кусаем 1 порцию.
24-х дельта-сигма - откусил сразу 24 порции, жует, переваривает по одной - на выходе будет 24, ессно, порции, выдаваемые по одной (правда, чуть быстее, чем в первом варианте). Потом снова откусит сразу 24.
24-х мультибитник - кусает сразу 24 порцайки, жует в 24 рта, перерабатывает в 24 желудка, - на выходе кучка из 24 порций. Снова кусает 24.

:)

[Sergey12S]

блин... пол-года прошло... эстонцы нервно курят :)
мне вот что интересно....
вот считываем мы с сд данные
сам формат такой, что читаем мы 16-битное слово (ну - или вся информация об сигнале длительностью 0,0000227с - описывается 16-битным пакетом). Сам пакет - это 16 шт. 0 и 1 в любой (почти любой) комбинации, которая, по сути, обозначает всего-то уровень напряжения в вольтах с возможной разницей 96 дб.
Это - исходник, так сказать.
Из "столбиков" этих уровней, если построить огибающую графика частота-уровень - получим тот самый сигнал, который записан на сд.
вот берем 1-битный цап.
он читает бит, прожевал (с) - выдал
проблем две: 1- рабочая частота цапа - 2,89 ГГц,
и 2 - шум "несущей" частоты 44,1 кГц, который нужно давить.
и тут появляется панацея, блин
дельта-сигма....
если "на уровне пальцев" - в чем прелесть? как я понимаю - прелестей две. 1 - несущей становится частота не 44.1, а 44,1хпередискретизацию. Т.е. написано "х128" - несущая 5,645 МГц.
Но блин - нет камня, который работал бы на 2,89х128 - 370ГГц. Тупо нет. И тут вылазит вторая "прелесть" - читаем 16 бит "залпом", (на ум сравнение пришло - как пьется 100 гр водки и 100 гр коньяку хорошего). Про 24 заявленых - я молчу. Дальше цитата:
Сигма-дельта модулятор ЦАП представляет собой чисто цифровое устройство, которое преобразует последовательность многоразрядных слов на входе в малоразрядные двоичные коды, управляющие ключами параллельного ЦАП низкой разрядности, одновременно перенося энергию шума квантования в область более высоких частот.
Если я чего нить понимаю - то сделать это можно только одним способом. Точка отсчета на базовой ставиться контрольной, а между ними - 128 точек, полученых +/- 1/(44,1х128). Тогда +/- - это 0/1, и да/нет - тоже 0/1. В таком варианте - частота работы цапа - 44,1х128х2^2=22 МГц, что панты. А потом простеньким, плинтусового уровня цапом - в аналог. Осталось только простеньким фильтром задавить шум аж на 5,6 МГц. Если он сам не умрет в проводочке.
С точки зрения инженера - изящно, снимаю кепку.
С точки зрения звука - тот самый джиттер лехко на частоте 5,64 МГц сдвинет отсчетик так, чтов том "двоичном коде" потеряется/найдется единичка и все пойдет как обычно....
Или я что-то путаю?

[Arrt]

Я вот тут надыбал полную версию описания ЦАП:
http://www.sibsutis.ru/~mavr/LIB/Kester/04.pdf

Самое плохое в однобитнике на рис.4.4 Нормальной линейности от этого пилообразователя ИМХО не добиться.
А передескритизация для мультибитника делается в фильтре например cdx2550.

[Sergey12S]

Арт - пасибки, но там, кроме схем принципиальных, нового ничего. И, не поверишь - вот эти самые цап-ы, 2000 года - сегодня считаются чуть ли не эталонными ;).
Интересно другое - 1-битного, чистого цап-а, который работает на частоте 2,89 ГГц - как не было, так и нет. Все, что есть - это паралельные цап-ы (мультибитники) и дельта-сигма, которые преобразует последовательность многоразрядных слов на входе в малоразрядные двоичные коды.
Мультибитник и "чистый" 1-битный на сегодня - анрил по экономическим соображениям.
Все? :wallbash: :(

[Arrt]

Все, что написано ниже - ИМХО.
Я попробую дать сравнительную характеристику ЦАПов.
Для начала - терминология (что я подразумеваю под некоторыми словами):
передескритизация - изменение частоты квантования преобразования сигнала (в данном случае с 44.1 кГц на 192 кГц)
линейная передескритизация - дублирование цифровых значений амплитуды
сглаживающая передескритизация - добавление значений амплитуды, исправляющих (восстанавливающих) сигнал
масштабирование амлитуды - перевод с 16 бит в 24 бита.

Так. Теперь порисуем картинки. Нарисуем прогозируемую осциллограмму сигнала на выходе с ЦАП. Итак синим цветом нарисовано напряжение выходного сигнала с мультибитного ЦАП (с R2R матрицей). Красным цветом нарисовано напряжение выходного сигнала с однобитного ЦАП. Зеленым нарисована работа ключей (разрядов) однобитного ЦАП, сверху старший бит, снизу - младший. Однобитник - составной ШИМ, модуляция производится суммой (по току) 16 импульсов с частотой 44 кГц и разной шириной импульса.
Как видно из рисунка ступеньки, которую рисуют на всех графиках при рассказах о передискретизации, для однобитника нет нифига.

На втором рисунке показана линейная передискретизация . Польза для однобитника очевидна - он приближается к мультибитнику. Но всеравно хуже.
Два слова по поводу линейности. Неравномерное нарастание сигнала на красном графике, дает нелинейность при разных значениях амлитуды.

[Sergey12S]

Них не понял...
Арт - откуда этот сюр?
ты бы для понятности широких масс нарисовал бы в одной сетке
- исходный сигнал
- сигнал с КД
- модулированый (после передискретизации)
- выход с мультибитника
- выход с однобитника
И еще - ты кажись обшибся малехо и с красными, и с синими линиями.

[Arrt]

Них не понял...

Я не художник, я только учусь(с). Красный график немного не в масштабе с синим.

Это не весь сигнал это только одна ступенька. Частота зеленого меандра 44 кГц на первом рисунке. Старт от нуля с нарастанием для синего графика (мультибитник) - смена значения регистра (передергивание затвора).

[Arrt]

- исходный сигнал


Исходя из этого графика, правда тут, на графике, исходный сигнал 22кГц получается.

[Arrt]

Кто может перевести на удобоваримый язык эту блок-схему :god:
И что такое в этом случае один такт? Длина бита на входе, длина всех 18 бит на входе??? Или длина бита на выходе, или ещё что-то??? :noidea:

[Sergey12S]

Arrt - где ты это все находишь?

[softm]

Arrt - где ты это все находишь?

http://www.compitech.ru/html.cgi/arhiv/02_05/stat_56.htm
Или тут на валлийском. (http://www.analog.com/UploadedFiles/Application_Notes/292524291525717245054923680458171AN283.pdf)

[Sergey12S]

Гаспада - ну это же начало темы :shocked:
Ишшо раз - это ДС-модулятор, он
преобразует последовательность многоразрядных слов на входе в малоразрядные двоичные коды
Если по-русски - то он меняет одно 16-битное слово на входе на двухбитные, но много ( х на передискретизацию). Нафига - я выше писал. А рисунок - он стянут с другой статейки и прилеплен не совсем в тему. В оригинале там ишшо парочка есть, для "почувствуйте разницу"

[Рост ®]

А в мене появився девайсик на БурБраунівських PCM 1796. Там цікава архітектура виходить, в тому девайсі, 16 нижніх бітів і 8 верхніх обробляються окремо :) Як руки дійдуть те все до купи зібрати, відпишуся, який це Сухов :) Підозріваю, що до 1704 він все ж трошечки не дотягне, але мусимо якось з ситуації виходити...

[Sergey12S]

А в мене появився девайсик на БурБраунівських PCM 1796. Там цікава архітектура виходить, в тому девайсі, 16 нижніх бітів і 8 верхніх обробляються окремо :) Як руки дійдуть те все до купи зібрати, відпишуся, який це Сухов :) Підозріваю, що до 1704 він все ж трошечки не дотягне, але мусимо якось з ситуації виходити...
Рост, а что - до сих пор "не"? :(

[Рост ®]

Та кляті москалі :D досі блоки живлення везуть. Уже скоро два місяці з дня замовлення. Гррр... Совок, одним словом, та Москва.
Ну але я, на разі, маю чим зайнятись ;) Маки, Супремо... Ваяю потихеньку одну машинку цікавеньку. Як доваяю, надіюсь як раз залізяччя мені і приїде :) Тоді одразу відпишусь.

[Sergey12S]

А в мене появився девайсик на БурБраунівських PCM 1796. Там цікава архітектура виходить, в тому девайсі, 16 нижніх бітів і 8 верхніх обробляються окремо :) Як руки дійдуть те все до купи зібрати, відпишуся, який це Сухов :) Підозріваю, що до 1704 він все ж трошечки не дотягне, але мусимо якось з ситуації виходити...
И как Вам Pioneer RS88? ;)

[Рост ®]

А в мене появився девайсик на БурБраунівських PCM 1796. Там цікава архітектура виходить, в тому девайсі, 16 нижніх бітів і 8 верхніх обробляються окремо :) Як руки дійдуть те все до купи зібрати, відпишуся, який це Сухов :) Підозріваю, що до 1704 він все ж трошечки не дотягне, але мусимо якось з ситуації виходити...
И как Вам Pioneer RS88? ;)
??? Гадость, звісно. Слухав пару раз. А до чого в цій темі про нього?