DAC R2R en techno discrete

» 16 Nov 2009 18:59

Bonjour,
Quelqu'un a t-il déjà écouté un DAC R2R en technologie discrète (du type montage R2R en tension avec sortie CMOS rapide + résistances calibrées) ? Il devient quasi impossible de trouver des CI en pure multibit et c'est bien dommage.
J'ai bien trouver quelques réalisation mais en japonais sur le net.
Merci de vos retours d'expérience.

» 17 Nov 2009 14:30

C'est le TOP ... Certaine marque JAPONAISE high End le font tel que ACCUPHASE. Regarde chez selectronic si il ont pas un truc sympas. Sinon un R2R 16 bits, c'est pas si compliqué à faire.....

» 17 Nov 2009 21:44

provideo10 a écrit:C'est le TOP ... Certaine marque JAPONAISE high End le font tel que ACCUPHASE. Regarde chez selectronic si il ont pas un truc sympas. Sinon un R2R 16 bits, c'est pas si compliqué à faire.....

Pas si compliqué ... le principe oui, il est simple ...
Par contre la réalisation pratique pose qq problèmes comme synchroniser les commutations de tous switchs ou ajuster la résistance du MSB (poid fort) avec la précision absolu du LBS (poid faible) ce qui revient à une précision relative très élevé et absolument impossible à atteindre sans ajustage...

» 18 Nov 2009 15:29

Effectivement je suis conscient qu'un ajustage des 8 premiers bits pose un réel problème. Afin d'éviter de devoir mettre 8 trimmers, j'avais pensé à mettre systématiquement 2 résistances en série. La seconde sera définie après mesure du VCE en saturation du transistor du sortie du circuit logique et vérification de la valeur exacte de la première résistance...
Je risque bien de partir la dessus, le tout chargé par un buffer haute impédance puis un filtre passif puis un buffer de sortie.

» 18 Nov 2009 21:23

mesonK a écrit:Effectivement je suis conscient qu'un ajustage des 8 premiers bits pose un réel problème. Afin d'éviter de devoir mettre 8 trimmers, j'avais pensé à mettre systématiquement 2 résistances en série. La seconde sera définie après mesure du VCE en saturation du transistor du sortie du circuit logique et vérification de la valeur exacte de la première résistance...
Je risque bien de partir la dessus, le tout chargé par un buffer haute impédance puis un filtre passif puis un buffer de sortie.

Utiliser un trimmer ou deux résistances en série ne résous pas le problème car il faut pouvoir mesurer (pour ajuster) les valeurs avec la précision absolue du LSB

Prenons un exemple :
En 16 bits, si la R de poids faible fait un 1 ohm à 50 % prés (soit à 0.5 ohm prés), jusque là 50% de précision c'est facile à tenir ! :mdr:

Pour conserver la linéarité sur toute la plage dynamique, la résistance de poids fort (cad la 32768 ohm) doit, elle aussi, être précise (en absolu) à 0.5 ohm prés, soit une précision relative de 0.0015 % !! :cry:

(mesurer une resistance ou une tension à ce niveau de précision est impossible pour un amateur)

Et en 20 bits, cette erreur de 0.5 ohm demanderais sur le MSB une précision relative 0.00009 % !!!

La grosse résistance que tu mets en série avec la petite ne change pas grand-chose car elle doit être - ou être mesurée - à ce niveau de précision pour être compensé par la petite ...

Ou bien pour regler le trimmer, ou trouver un appareil de mesure ayant ce niveau de précision ?...

(une solution serait re réaliser un circuit hybride avec des resistances serigrafiés trimmer une à une au laser ... mais bon)

» 23 Nov 2009 0:56

Il existe des réseaux calibrés.... Sinon des résistance spéciales pour la mesure ( application militaire ou atomique) , amis la vaut mieux récupérer un convertisseur 16 bits dans un vieux CD d'époque ! ou bien prendre çà : ZANDEN 5000 Signature qui possède le convertisseur philips de l'époque 1980 !
Mais franchement entre nous les convertisseur one bit sont bien plus performant ! ainsi que les convertisseur de SACD non bridée !!!

» 23 Nov 2009 1:25

provideo10 a écrit:Il existe des réseaux calibrés.... Sinon des résistance spéciales pour la mesure ( application militaire ou atomique)

Les reseaux R/2R que j'ai vu étaient trop limités en nombre de bits.

» 25 Nov 2009 12:42

LCD 31 a écrit:
Pour conserver la linéarité sur toute la plage dynamique, la résistance de poids fort (cad la 32768 ohm) doit, elle aussi, être précise (en absolu) à 0.5 ohm prés, soit une précision relative de 0.0015 % !! (mesurer une resistance ou une tension à ce niveau de précision est impossible pour un amateur)

Et en 20 bits, cette erreur de 0.5 ohm demanderais sur le MSB une précision relative 0.00009 % !!!

Effectivement, il est illusoire de mesurer une à une toutes les résistances et de les apparier toutes ensemble. D'abord parce que c'est quasi impossible mais surtout parce que c'est totalement inutile ! Pour un DAC R2R le problème n'est pas la précision des résistances mais la dispersion des VBE et VCE des transistors mis en jeu : un bon 10% est une valeur optimiste : regarder les datasheets des circuits logiques HCMOS ! Regarder aussi le datasheet du meilleur transistor double audio actuellement sur le marché. L'appairage des VBE ne dépasse pas 0.5% (et il n'y en a que deux !). Pour un DAC R2R en mode tension, le VCE s'ajoute directement à la tension de résistance, c'est lui qui fait la loi. Pour un DAC R2R en mode courant, I est proportionnel à VBE et R...

Une fois qu'on a compris que le comportement du système dépend de la dispersion des résistances mais aussi et surtout des dispersion sur les VBE et que le tout interagit. On peut effectivement en tirer quelques conclusions pour la construction :

1/ On essaie de reproduire des structures de bits identiques pour éviter toute dispersion (C'est l'approche industrielle), alors il faut :
--> apparier les résistances à 0.001% : quasi impossible ;
--> apparier les VBE à 0.001% : impossible pour des composant logiques (par construction) et impossible pour un techno totalement discrète (il faudrait des millions de transistors pour en sortir un lot correct de 16 ou 24).
A ce propos, un DAC R2R en CI doit réaliser ces deux opérations. On voit bien le challenge à relever. C'est une explication de la non-disponibilité de DAC totalement R2R à l'air du 24 bits.

2/ On accepte les dispersions et on compense chaque VCE avec chaque résistance. Ce qui règle sont compte au problème des VCE et réduit la complexité du calibrage aux seules résistances. Mais là il ne s'agit plus d'apparier 16 ou 24 résistances entre elles mais de calibrer chaque sous-système "bit" complet par rapport aux autres avec la valeur de la résistance comme levier.

Pour ce dernier cas, je pense que c'est possible. Je propose la méthode de réalisation suivante (laquelle n'est bien sûr pas du tout industrielle, c'est l'avantage du sur mesure) :

Il s'agit de câbler le DAC au fur et à mesure en contrôlant une "rampe" à chaque bit ajouté, en commençant par le LSB. Le but étant au minimum de vérifier à l'oscillo la monotonie de la rampe et les niveaux via un examen visuel du système complet à chaque pas de construction. Même si le système est vu dans la globalité, à une étape de construction, une déformation de la rampe sur l'oscillo indique un non-calibrage lié à la dernière modification uniquement. Là ça semble gérable. Voici la procédure :

Etape 1 : câbler une première résistance (LSB)

Etape (n fois) : câbler un bit supplémentaire (de poids immédiatement supérieur) avec résistance + un trimer en série. régler le trimmer en contrôlant en continue que la rampe à la bonne forme. Retirer le trimmer. Le mesurer puis câbler une résistance de même valeur à la place.

Deux remarques :
Remplacement du trimmer par une résistance identique : aucune difficulté car c'est un appariement standard de deux éléments. la dérive du moyen de mesure est la même pour les deux éléments.
Analyse de la rampe : Pour la monotonie : aucun problème. Pour les niveaux il faut simplement vérifier les quelques niveaux correspondant aux transitions du dernier bit ajouté. Le bit est repérable sur l'axe temporel (une rampe correspond à un simple comptage dans l'ordre, on sait quand la transition de chaque bit doit avoir lieu). Une fois repéré, on regarde le niveau de transition, celui d'avant et celui d'après. Ces trois niveaux doivent s'échelonner de manière égale.

Je crois bien que je vais partir sur cette méthode de réalisation en m'appuyant sur des composants actifs de type TTL rapide ou HCMOS.

Tout cela est très spéculatif. Je suis preneur de toute remarque concernant cette méthodologie et les résultats attendus.

» 25 Nov 2009 23:07

salut
je ne vous serais d'auccune aide.... mais il me semble que vous parlez de cela :
http://vincent.brient.free.fr/dac_fr.htm

A+
Phill

» 26 Nov 2009 1:18

phill a écrit:salut
je ne vous serais d'auccune aide.... mais il me semble que vous parlez de cela :
http://vincent.brient.free.fr/dac_fr.htm

Oui c'est un projet du même type. Cependant, le calibrage est dans ce projet réalisé selon ma première méthode décrite. Elle ne prend pas en compte la dispersion des VGS des sorties à l'état saturé des bascules drivant le réseau R2R. Néanmoins, l'auteur dit que le résultat est meilleur qu'un DAC en CI du marché. Ca m'encourage a explorer la seconde voie...

» 26 Nov 2009 14:43

mesonK a écrit:
phill a écrit:salut
je ne vous serais d'auccune aide.... mais il me semble que vous parlez de cela :
http://vincent.brient.free.fr/dac_fr.htm

Oui c'est un projet du même type. Cependant, le calibrage est dans ce projet réalisé selon ma première méthode décrite. Elle ne prend pas en compte la dispersion des VGS des sorties à l'état saturé des bascules drivant le réseau R2R. Néanmoins, l'auteur dit que le résultat est meilleur qu'un DAC en CI du marché. Ca m'encourage a explorer la seconde voie...

tu peux le contacté... il est tres sympa... ingenieur en electronique... et possede un systeme qui doit etre ds le top 5 français..

on parle assi de son dac ici... le fil par en live, c'est assez courrant sur delphi !
http://forums.delphiforums.com/HAUTE_FI ... sg=31301.1

Phill

» 26 Nov 2009 16:24

Wow ... j'espere que HCFR deviendra jamais comme ca. Le thread est totalement illisisble

» 26 Nov 2009 18:50

Il a été comme ça il y e de ça 1 ou 2 ans.... :oops:

» 26 Nov 2009 22:11

phill a écrit:tu peux le contacté... il est tres sympa... ingenieur en electronique... et possede un systeme qui doit etre ds le top 5 français..
on parle assi de son dac ici... le fil par en live, c'est assez courrant sur delphi !
Phill

Oui je crois bien que je vais prendre contact avec ce monsieur. Son système vaut qu'on s'y intéresse.

» 27 Nov 2009 22:11

mesonK a écrit:
LCD 31 a écrit:
Pour conserver la linéarité sur toute la plage dynamique, la résistance de poids fort (cad la 32768 ohm) doit, elle aussi, être précise (en absolu) à 0.5 ohm prés, soit une précision relative de 0.0015 % !! (mesurer une resistance ou une tension à ce niveau de précision est impossible pour un amateur)

Et en 20 bits, cette erreur de 0.5 ohm demanderais sur le MSB une précision relative 0.00009 % !!!

Effectivement, il est illusoire de mesurer une à une toutes les résistances et de les apparier toutes ensemble. D'abord parce que c'est quasi impossible mais surtout parce que c'est totalement inutile ! Pour un DAC R2R le problème n'est pas la précision des résistances mais la dispersion des VBE et VCE des transistors mis en jeu : un bon 10% est une valeur optimiste : regarder les datasheets des circuits logiques HCMOS ! Regarder aussi le datasheet du meilleur transistor double audio actuellement sur le marché. L'appairage des VBE ne dépasse pas 0.5% (et il n'y en a que deux !). Pour un DAC R2R en mode tension, le VCE s'ajoute directement à la tension de résistance, c'est lui qui fait la loi. Pour un DAC R2R en mode courant, I est proportionnel à VBE et R...

Une fois qu'on a compris que le comportement du système dépend de la dispersion des résistances mais aussi et surtout des dispersion sur les VBE et que le tout interagit. On peut effectivement en tirer quelques conclusions pour la construction :

1/ On essaie de reproduire des structures de bits identiques pour éviter toute dispersion (C'est l'approche industrielle), alors il faut :
--> apparier les résistances à 0.001% : quasi impossible ;
--> apparier les VBE à 0.001% : impossible pour des composant logiques (par construction) et impossible pour un techno totalement discrète (il faudrait des millions de transistors pour en sortir un lot correct de 16 ou 24).
A ce propos, un DAC R2R en CI doit réaliser ces deux opérations. On voit bien le challenge à relever. C'est une explication de la non-disponibilité de DAC totalement R2R à l'air du 24 bits.

2/ On accepte les dispersions et on compense chaque VCE avec chaque résistance. Ce qui règle sont compte au problème des VCE et réduit la complexité du calibrage aux seules résistances. Mais là il ne s'agit plus d'apparier 16 ou 24 résistances entre elles mais de calibrer chaque sous-système "bit" complet par rapport aux autres avec la valeur de la résistance comme levier.

Pour ce dernier cas, je pense que c'est possible. Je propose la méthode de réalisation suivante (laquelle n'est bien sûr pas du tout industrielle, c'est l'avantage du sur mesure) :

Il s'agit de câbler le DAC au fur et à mesure en contrôlant une "rampe" à chaque bit ajouté, en commençant par le LSB. Le but étant au minimum de vérifier à l'oscillo la monotonie de la rampe et les niveaux via un examen visuel du système complet à chaque pas de construction. Même si le système est vu dans la globalité, à une étape de construction, une déformation de la rampe sur l'oscillo indique un non-calibrage lié à la dernière modification uniquement. Là ça semble gérable. Voici la procédure :

Etape 1 : câbler une première résistance (LSB)

Etape (n fois) : câbler un bit supplémentaire (de poids immédiatement supérieur) avec résistance + un trimer en série. régler le trimmer en contrôlant en continue que la rampe à la bonne forme. Retirer le trimmer. Le mesurer puis câbler une résistance de même valeur à la place.

Deux remarques :
Remplacement du trimmer par une résistance identique : aucune difficulté car c'est un appariement standard de deux éléments. la dérive du moyen de mesure est la même pour les deux éléments.
Analyse de la rampe : Pour la monotonie : aucun problème. Pour les niveaux il faut simplement vérifier les quelques niveaux correspondant aux transitions du dernier bit ajouté. Le bit est repérable sur l'axe temporel (une rampe correspond à un simple comptage dans l'ordre, on sait quand la transition de chaque bit doit avoir lieu). Une fois repéré, on regarde le niveau de transition, celui d'avant et celui d'après. Ces trois niveaux doivent s'échelonner de manière égale.

Je crois bien que je vais partir sur cette méthode de réalisation en m'appuyant sur des composants actifs de type TTL rapide ou HCMOS.

Tout cela est très spéculatif. Je suis preneur de toute remarque concernant cette méthodologie et les résultats attendus.

Que ce soit pour un problème de précision résistances ou pour un probleme de commutateur imparfait ... assurer la monotonie de la rampe autour de la zone de basculament du poid fort (pour une resolution de 18 ou 20 bits) me parait impossible pour un amateur normalement équipé car pour ajuster il faut déjà être capable de mesuer avec cette précision ...