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DAC Classe D

Message » 04 Déc 2004 12:02

LeFabDuSud a écrit:Salut,

albalkar a écrit:Je suis septique sur la posibilité de retranscrire du 24 bits/192 k avec un signal PWM cadencé à 384 kHz. Il y a de la perte d'infos qq part ? Le ratio dynamique du 24 bits c'est 2 puissance 25 - 1, on doit logiquement retrouvé ce ratio entre l'impulsion PWM la plus longue et la plus courte. Non ? enfin avec une topologie d'ampli classe D classique (un push pull et une alim fixe)


Pour info, le découpage PWM s'effectue aux environs de 400 kHz dans un ampli classe D standard. Si l'on voit parfois des fréquences supérieures, c'est rarement au dessus de 700 kHz.

Il ne faut pas perdre de vue que quand bien même on sur-échantillone à 192kHz, ou même si le SPDIF en entrée est à 192 kHz, les fréquences utiles transportées ne dépassent pas 20 kHz. Le fait d'échantilloner à 192 kHz permet d'améliorer la qualité de transmission des hautes fréquences.
Le théorème de Shanon, en fait découvert par Cauchy en son temps, est valable seulement si la grandeur échantillonée n'est pas discrétisée.
En dimunant le pas de discrétisation ( 24 bits ), et en augmentant la fréquence d'échantillonage, on permet une recontruction du signal plus cohérente. Mais le signal d'origine reste, je le répète, dans un interval fréquentiel limité.

Enfin, la topologie en demi-pont ou en pont n'impacte pas ici sur la recontruction du signal. Elle impacterait si l'on travaillait sur plus de 2 niveaux ( 3 par exemple ). Mais cela nécessite un traitement spécifique et non supporté par le TAS5518.

La variation de tension de pont permet d'améliorer la dynamique à faible volume, en conservant un indice de modulation du PWM élevé.



Bonjour bravo pour ce projet, et très intéressé par le résultat.

Je fais pas mal de tests autour de la classe D depuis un peu plus de 6 mois.

Mes conclusions d'aujourd'hui:

1
Importance de la fréquence de découpage et de la qualité des composants L et C du filtre de sortie:

Après bcp. d'essais, j'ai les meilleurs performances à 1 MHz de fréquence de découpage.
entre 350 KHz et 1 MHZ, pratiquement pas de différences pour les graves :très charpentés, très dynamiques, ça déménage !!! Fabuleux sur du violoncelle... le bas est très charpenté, en entend toutes les différences entre les graves mous et les graves durs...
Par contre, les médiums et aigus sont fades, sans saveurs, plats, manque de détails à 350KHz.
A 500 KHz, ça s'améliore, mais rien à voir avec mon ampli à lampes pure classe A monotriode 6C33bc.
A 1 MHz, le radiateur commence un peu à chauffer, tiède seulement, pas chaud, 30-35° maxi (à 350 KHz, c'était la self de sortie qui chauffe; normal...), il faut aussi tenir compte, dans le circuit logique de commande, des temps de latence entre la commande sur la gate et la réelle commutation, c'est plus sensible à 1MHz, mais la qualité est vraiment là, je n'ai plus de pertes dans les médiums et aigus, c'est même une espèce d'impression de 3D, un médium et aigus très naturels, chauds, doux, pas d'agressivité et aigus artificiels comme en 500 KHz. J'ai comme l'impression d'écouter mon classe A monotriode, mais avec des détails en plus au haut, et avec un grave époustouflant. On entend tous les détails d'un Steinway, des détails sur les cordes de la partie grave du piano, sur le violoncelle, c'est fabuleux. Par rapport au classe A monotriode, j'ai une impression de puissance infini, comme si j'avais un ampli de 1 ou 2 KW :o
Je me souviens de mes test d'il y a 2-3 ans, entre les amplis de mon ancien Denon AVC A1-SE et mon monotriode classe A à 6C33bc; le Denon qui était donné pour 2 x 170W eff. pour une utilisation stéréo et mon monotriode classe A qui en sort seulement 25Weff. Lors de l'écoute comparative, le Denon était pulvérisé par mon classe A, j'avais l'impression d'écouter un ampli raplapla sans détails, mou, sans poumons, malade... et le classe A monotriode à tubes un montre de puissance fin détaillé, puissant en bas, graves très bien tenus, pourtant avec seulement 25W eff. J'avais l'impression que le Denon était un ampli de 20W et le classe a à tubes un 250W... Tout ça pour dire qu'aujourd'hui, c'est le classe D qui surpasse mon monotriode classe A à tubes, moi qui était un tubiste non convertible... (comme quoi...).
Je pense que je vais même arriver à vendre mon ampli à tube si ça continue comme ça (très sérieusement).

2
Importance de la qualité d'alim. du classe D:

Pareils, après de nombreux essais, je me rends compte que la stabilité d'alim. est primordiale.
J'ai essayé de la régulation d'alim.; peut être pas assez insisté, mais je trouve que ça ne sonne pas. Il faudrais peut être essayer avec de l'alim. à découpage, mais là, il faut une parfaite corrélation entre le découpage de l'alim. et de l'étage classe D... trop compliqué et hazardeux... j'ai lâché cette solution.
Je suis parti sur une alim. hyper. surdimentionnée, pour être sur que la tension ne bougera pas d'un poil sur la modulation. Réussite presque totale, ça a presque tout changé; c'est là que tout à commencé à vraiment bien sonner (avec la fréquence à 1MHz aussi). Il me semble que la finesse et la 3D n'est plus au RV quand l'alim. n'est pas stable (même avec des transfo. de 250VA par canal, suffisants pour un bon 2x150Weff.). J'utilise donc 2 transfos toriques de 600VA. Je vais faire des tests bientôt avec des transfos type R, dont la différence à vide et pleine charge n'est que de 4 % (contre 10% pour les toriques). Par contre, je m'inquiète un peu de ce qui a été dit sur le forum, à propos des tranfos type R...
Coté redressement, seules les diodes ultrarapides me donnent de bons résultats, pas d'agressivité dans le haut (mais ça, on l'a tous remarqué).
Coté condensateurs de filtrage et réservoirs, c'est la que ça se corse vraiment, et c'est là que bcp. de choses se passent.
La 1ère des choses: les condensateurs de filtrage doivent être IMPERATIVEMENT à 1 cm de l'ampli, et pas plus. pas de blocs de condos. et du câblage, même bien fait..., mais condos contre les cartes d'ampli et 1 cm de câblage.
Pas de petites capas de faibles valeur en parallèle, ça m'a toujours pourri les médiums et aigus, même des condos de superqualité.

Suivant les type de condos, le son change complétement:


- condos de récup. 4 x 10000µF en parallèle (donc 16 condos par canal; difficile de respecter les 1 cm entre les condos et l'ampli...) : graves bons, médiums/aigus moyens.

- condos BC components type C114, 47 000µF/63V 1 condo par alim. donc 4 condos au total pour les 2 amplis: graves fabuleux, une tuerie !!!!! médiums/aigus fades, des détails, mais pas de 3D, ça ne chante pas, c'est sec. Ca s'améliore un peu avec le rodage des condos après 15 jours, mais sans plus :(

- condos BlakeGate série FK 10 000F/63v prêtés par quelqu'un qui se reconnaitra... :wink: (merci, la semaine de test a été géniale et très révélatrice, je n'aurais jamais mis autant d'€ dans des condos sans ce test...).
donc 4 condos pour les 2 amplis. Et là, ça devient magique. tout se met en place, effet 3D, médiums/aigus fabuleux, fins, bcp. de détails non artificiels, pas de dureté du tout, mais un détail incroyable; les graves sont aussi dynamiques qu'avec les 47000µF, mais avec un plus, il y a les nuances graves mous/graves durs bcp. plus prononcées (séparation complète du pied et de la basse par exemple). Je vais donc passer à la caisse... :( c'est hypercher :( , mais totalement justifié :D Les liaisons entre les 2 condos (+62v et -62v) et l'ampli font maxi 1cm, ils sont fixés sur le radiateur, juste à 1 cm de la connection d'alim. de la carte d'ampli.
La configuration est faite autour de 2 blocks mono, allim. totalement séparées, mais les 2 blocks monos dans un seul boitier (cause: l'horloge centrale, j'y viens tout de suite, c'est aussi un point très très important).

L'horloge est aussi très importante, avec un jitter le plus faible possible, et une horloge commune à tous les amplis (stéréo, mais aussi en multicanal si on veut réaliser un apli 5x ou 7x ...).
J'ai fait quelques essais en ayant la même horloge pour piloter le lecteur de CD, et j'y gagne pas mal (ditribution d'une superclock à 16,9344 MHz vers le lecteur de CD)
Donc à retenir pour la réalisation au propre, peut être la réalisation d'un rack générateur d'horloge centrale pour le décodeur multicanal, lecteur Cd et lecteur DVD et l'ampli ou les amplis classe D, (je pense sérieusement, après la réalisation d'un 2 x 250W classe D, de passer à un 5 x 250 W classe D pour mon install. 7.1).

ATTENTION AUX MASSES... Là c'est du 1 MHz qui se balade si on ne fait pas gaffe aux masses.
C'est très sensible sur la qualité audio, en classe D on peut prendre une bonne claque... ça peut être franchement mauvais à très bon uniquement pour des raisons de masses...

Pour conclure, j'utilise les modules LCaudio en version 2.2SE. J'avais fait pas mal de montages par moi-même, mais il fallait passer à du CMS et des circuits multicouches, HF oblige..., j'ai laché... ça m'aurait coûté 10 x plus cher que ces moduls qui marchent parfaitement, qui sont en symétrique en entrée, qui accèptent un holorge externe; la contre réaction (ça je n'aime pas du tout sur un ampli...) est prise avant le filtre LC de sortie, et si le filtre et très très bon et qu'on est loin de la coupure (en étant à 1 MHz, pas de problème), il n'y a pas de soucis à avoir la contre réaction prise avant ce filtre et non pas juste en sortie de l'ampli. Je préfère cette soution, et j'ai l'impression que les informations qui reviennent du HP ne sont pas repris par la boucle de contre-réaction.

Pour l'instant, cet ampli est un véritable chantier, assez brouillon, mais qui va de semaines ens emaine se terminer par un bel ampli, je l'espère.

Il reste la partie mécanique, face avant arrière, et un microcontroleur pour piloter la mise en service, charge lente des condos, vérification des tensions, de la présence et qualité de l'horloge externe, autorisation de démarage du PWM, etc... et comme je suis une vraie brêle (bêêêêh...) en microcontroleur et parfait débutant dans cette partie, je pense que ça va être une super partie de galère... :lol:

En espérant de ne pas avoir trop polué le post, et que ces quelques expériences servent et fassent gagner du temps pour d'autres réalisations en classe D (il y a vraiment bcp. à faire là dedans...)
L'idée de passer directement de l'AES/EBU est une super idée, mais je n'avais pas eu "les c.... au c.. pour m'y lancer..." et puis, il faut les outils de developpement DSP, même pour un seul DSP... etc... brrrr. :x

Quand à ton projet, c'est génial; mais j'ai un peu peur que le circuit "presque tout fait dedans" que tu veux utiliser, soit destiné à des réalisations grand public pour des constructeurs sortant des intégrès coûtant le moins cher possible à produire.
Par contre, peut être qu'une réalisation intelligente en utilisant ce circuit avec des solutions plus chères que de la fabrication en grande série avec serrage maxi des budgets... donnera de supers résultats. Je me méfie bcp. du S-PDIF, j'ai pas mal donné (dans le domaine pro) et bcp de soucis... dèjà qu'avec l'AES c'est pas mal non plus pour faire sonner correctement quelque chose... J'en suis arrivé quelquesfois à repasser par l'analogique pour que ça sonne...

BON COURAGE, la tâche n'est pas simple, mais c'est avec le travail dans lequel tu te lances que les choses avancent pour tout le monde...

Dans tous les cas, chapeau ! :D


ps: ça fait je sais pas combien de fois j'édite pour corriger des fautes d'aurteaugraffe, c'est pas possible...
:evil:

et en relisant, j'en ai encore vu...
Dernière édition par PhC le 20 Jan 2005 16:31, édité 7 fois.
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Message par Google » 04 Déc 2004 12:02

Publicite

 
Encart supprimé pour les membres HCFR

Message » 04 Déc 2004 12:39

Une bonne adresse pour les BG FK :

http://www.kyoto-electro.com/fk.html

J'ai déjà commandé. C'est fiable. Le gars est à Honolulu. Livraison 1 semaine.

Bonjour le prix des 10000UF... Tu devrais essayer les BHC ALC10S. J'en suis content avec l'UcD. C'est mieux que les BC154.

Je confirme, pas bon les capas films sur l'alim (voir post sur UcD).

.
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Message » 04 Déc 2004 13:24

Merci du tuyau! :D

Pour les blackgate, un autre type chouette du forum (région nord, un peu au sud de Lille... :wink: ) m'a donné cette adresse:

http://www.acoustic-dimension.com/

A voir.


Autrement, je n'ai jamais utilisé les BHC ALC10S.

Il serait intéressant de les comparer avec les Blackgate pour voir (enfin, écouter... :mdr: )
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Message » 04 Déc 2004 16:10

PhC a écrit:Bonjour bravo pour ce projet, et très intéressé par le résultat...


Salut PhC,

Je ne cite pas ton post en entier, mais le coeur y est :wink:

Non seulement tu ne pollues pas mon post mais ton intervention est ce que je recherche en postant ici.

Je ne vais pas commenter tout ce que tu as dit... il y en a tant, je réponds juste sur 2 ou 3 choses :

Déjà, merci pour tes encouragements, ça fait plaisir. D'autant que c'est un projet qui pour moi ne fait que commencer :P

Pour la solution intégrée de TI, je te rejoints a 100 %. Je l'utilise pour me concentrer sur d'autres parties, comme la commutation de puissance, le filtrage LC et l'alim.
Mais une version suivante à base de DSP et un algo maison est dans le collimateur.

Pour la fréquence de découpage, je suis prisonnier de la solution intégrée.

Pour les capas de filtrage, mon objectif est d'éviter d'avoir à utiliser des capas de compète et de développer une alim régulée et à découpage. L'intérêt d'avoir un uC sur la carte me permettra d'asservir les clocks PWM et découpage de l'alim.

Pour le développement sur uC / uP, si tu as besoin d'aide, n'hésites pas, passe en MP.

Et merci encore pour tes encouragements :P

Fabien
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Message » 04 Déc 2004 16:18

lafouine1777 a écrit:Je confirme, pas bon les capas films sur l'alim (voir post sur UcD)


Il faudra d'ailleurs à ce sujet de Hypex explique leur PSRR de 60 dB min : http://www.hypex.nl/classd/classd.pdf :-?

Fabien

[Re-edit] : Je retire ce que j'ai dit ci-dessus. La réponse tient en un mot : contre-réaction. Mais où ai-je donc la tête ? :roll:
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Message » 04 Déc 2004 21:45

Heureusement car j'avais rien compris. :D

Alim a découpage. J'ai trouvé ceci si cela peut être utile. C'est fait par des Radios Amateurs. C'est pas adapté au son mais c'est plein de photo, de schéma et de conseil pour les selfs.

http://www.its.caltech.edu/~mmic/reshpu ... walter.pdf

.
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Message » 05 Déc 2004 0:19

lafouine1777 a écrit:Heureusement car j'avais rien compris. :D

Alim a découpage. J'ai trouvé ceci si cela peut être utile. C'est fait par des Radios Amateurs. C'est pas adapté au son mais c'est plein de photo, de schéma et de conseil pour les selfs.

http://www.its.caltech.edu/~mmic/reshpu ... walter.pdf

.


Mon dieu ! Quelle horreur !

Quand je pense que le choix d'un simple condo de filtrage fait ou ne fait pas sonner l'ampli, et que simplement en mettant un malheureux condo film fiche tout en l'air...

Alors mettre un spounz avec pleins de gluglu en plus... :o Au secours ! :lol:
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Message » 05 Déc 2004 18:47

PhC a écrit:Mon dieu ! Quelle horreur !

Quand je pense que le choix d'un simple condo de filtrage fait ou ne fait pas sonner l'ampli, et que simplement en mettant un malheureux condo film fiche tout en l'air...

Alors mettre un spounz avec pleins de gluglu en plus... Au secours !


Je ne la trouve pas si mal que ça cette alim !

Son fonctionnement est très proche d'un ampli classe D, sauf que l'entrée de modulation audio est remplacée par une référence de tension, en interne du MC34025 :wink:

Attention à ceux qui voudraient la réaliser, elle est conçue pour accepter du 120 V / 60 Hz. La fréquence n'est pas un soucis en soi, mais la tension, oui :evil:
Et la modif pour lui faire supporter notre 230V n'est pas triviale...

Je pense d'ailleurs partir dans une direction similaire... à quelques détails près :

- Ce sera un convertisseur DC/DC, donc sans transformateur pour piloter les FETs et pour abaisser la tension de sortie
- La fréquence de découpage ne sera pas 100 kHz mais aux alentours de 600 kHz
- Elle sera pilotable pour faire varier sa sortie dans une gamme de 6 à 100 % de sa valeur nominale, ce qui représente 24 dB d'atténuation max
- Elle sera elle-même alimentée par un classique transfo, pont ( rapide... ), capa ( faible ESR... )
- Son filtrage sera optimisé pour l'audio

Même s'il va y avoir un peu de logique pour piloter tout ça, les contraintes sur les capas et les selfs de filtrage restent toujours présentes :P

Alors pourquoi s'embêter à réguler ainsi ?

- Contrairement aux amplis de classe D analogiques, ma version n'a pas de contre-réaction. Par conséquent, un soin tout particulier doit être apporté à l'alim.
- Pour profiter d'une dynamique importante à faible volume, il faut pouvoir faire varier la tension d'alim de puissance
- Et le découpage permet tout cela, tout en ne nécessitant pas une dissipation de puissance importante, un filtrage démesuré :wink:, et au final, un nombre de composants pas si elevé

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Message » 06 Déc 2004 19:56

Et voila une autre solution de conversion PCM vers PWM :

http://www.zetex.com/3.0/audio/audio1.asp

Le ZXCW8100 a des performances honorables :

Typical solution performance (ZXCW8100):
THD+N (1W into 4Ω) 0.02%
Dynamic range 101dB
Noise floor -125dB

Mais ce qui est le plus interressant, c'est que la frequence de decoupage peut etre choisie : soit 1 MHz, soit 2 MHz :o

En plus, sa mise en oeuvre est plus simple que la solution TI...

Il n'y a pas de Power Voltage Control integre, donc, si l'on veut conserver une forte dynamique a faible volume, il faut le gerer par le PIC. Du coup, on peut esperer gagner pres de 20 dB supplementaires, soit 121 dB !!

Pour le THD+N, il est possible d'obtenir 0.02% a plus de 1W, pour peu que le pont de commutation et l'alim suivent :wink:

Bref, une solution attractive, meme si ce chip coute environ 17$.

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Message » 06 Déc 2004 23:33

Salut ! :wink:

Et coté dispo de ce genre de puce, tu as des pistes ?

JB (juste curieux) :roll:
La hifi, c'est se faire plaisir à écouter de la musique, et on y arrive très bien sans dépenser des millions !
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Message » 06 Déc 2004 23:53

Salut JB,

C'est dispo chez Digikey...

Fabien
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Message » 07 Déc 2004 15:17

Des MOSFETs de competition, capables de supporter 30A, sous 200V, avec un RdsOn de 0.16 ohms, une resistance jonction-boitier ridiculement petite et surtout capables de fonctionner sans fremir a 45 MHz :P 8) :lol: :o .

C'est ici : http://www.ixysrf.com/app/switch_mode.html

Par contre, le prix aussi fait fremir, entre 30 et 70 $ piece :wink:

L'audio : sans compromis ? :mdr:
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Message » 07 Déc 2004 21:36

LeFabDuSud a écrit:Par contre, le prix aussi fait fremir, entre 30 et 70 $ piece :wink:
Tu prévois de les utiliser dès les premiers tests de proto, lorsque le circuit n'est pas validé et que la casse est quasi assuré ? :lol: :mdr:
Là, on va attendre que tu ais bien débugger le proto avant d'attaquer ! :lol:

Tu as fait gaffe que pour la puce ZXCW8100, l'horloge de réf doit être un multiple de la fréquence d'entrée en PCM ?
Donc si tu veux pouvoir faire un appareil qui accepte indifférement du 44.1 et du 48kHz (et ses multiples), il te faut au moins 2 horloge de fréquences différentes, à moins de mettre une puce SRC en amont pour convertir tous les signaux à la même Fs... :roll:
Mais ce n'est sans doute pas un gros soucis, à coté de la mise au point de l'étage de puissance classe D. :wink:

JB
La hifi, c'est se faire plaisir à écouter de la musique, et on y arrive très bien sans dépenser des millions !
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Message » 08 Déc 2004 9:43

Comme horloge programmable, il y a la solution d'utiliser un DDS; c'est très pure comme horloge:

http://www.analog.com/UploadedFiles/Dat ... 9852_c.pdf

et surtout assez facile à mettre en oeuvre.

Le 9852 n'est pas donné, mais les caractéristiques en bruit de phase et jitter sont haut de gamme.
Il y a moins cher: AD9851 par exemple.
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Message » 08 Déc 2004 20:57

jbcauchy a écrit:Tu prévois de les utiliser dès les premiers tests de proto, lorsque le circuit n'est pas validé et que la casse est quasi assuré ?


Non ! C'est juste pour info... Je suis encore en phase de recherche pour ces composants. Il n'est pas nécessaire d'utiliser de tels FET pour obtenir de bonnes performances a 1 MHz, heureusement :P

jbcauchy a écrit:Donc si tu veux pouvoir faire un appareil qui accepte indifférement du 44.1 et du 48kHz (et ses multiples), il te faut au moins 2 horloge de fréquences différentes, à moins de mettre une puce SRC en amont pour convertir tous les signaux à la même Fs...


Oui, c'est exact, et c'est entre autre pour cela qu'un étage upsampler précèdera la conversion PCM - PWM.

jbcauchy a écrit:Mais ce n'est sans doute pas un gros soucis, à coté de la mise au point de l'étage de puissance classe D.


C'est clair, les simulations vont tourner bon train avant de passer a la schematique. Sans compter les mesures et débug du proto :mdr:

Fabien
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