Projet DAC+DSP 2x2/3/4 voies HQ - design PCB

[maxidcx]

Salut

EDIT
20/01/2017 : design du module DAC, schéma et PCB quasi terminé, reflexion en cours pour PCB socle et distribution des signaux I2S

ca fait plusieurs années que j'hésite à passer au filtrage (ou à la correction) numérique par manque de solution haut de gamme (et pas trop chère) pour réaliser une solution 2x2 voies, voire 2x3voies.

Après de nombreuses réflexion j'arrive à la conclusion qu'une solution DIY est faisable, un peux comme le DSPiy mais en version 2018

l'idée serait de partir sur un ensemble modulaire, 1 PCB principal supportant quelques modules.
1,2 voire 3 Modules stéréo de haut niveau autour du DAC AK4490EQ
1 module DSP avec une première version autour de l'ADU1452 (ou 62) permettant le FIR
1 module horloge low phase noise,
1 module USB asynchrone genre platforme xmos
1 module entrées spdif/coax/aes

Dans un premier temps et pour que le projet avance de façon progressive (méthode Agile ) on utiliserait une carte nanaSharc de minidsp (199euros) qui contient un DSP, un convertisseur USB async, une entrée optique et une horloge. avec un plugin 2x4.

donc le travail au démarrage serait la création d'un module AK4490 de haut vol et un PCB socle "basic" pour faciliter l'intégration avec le nanoSharc (il contiendrait les alimentations de premier niveau et probablement des isolateurs I2S et des connecteurs E/S xlr...)

pour le schéma autour du 4490 je trouve la solution Russe LynxAudio D78_2 assez aboutie et le module pourrait être un copié coller d'un des canaux du D78 (avec les 6 alims de précisions). (pour le lien taper dans google lynxaudio D78). Il y a un PDF. Possibilité de le traduire morceau par morceau avec google translate.
Le module sortirait donc 2 canaux audio en sorties symétriques et asymétrique, et donc utilisable en stéréo (ou 2 voies), ou Mono par combinaison des 2 canaux mono.

cet email pour discussion et évaluation des personnes intéressées .

[Dagda]

Euh ... hormis les DAC de sortie, le reste, le DSPiy l'a déjà non ? (et le Xmos).

[maxidcx]

oui le dspiy remplit ces fonctions avec une intégration très compacte, le najda aussi. Cest pour cela que je questionne l'interret pour une solution alternative

[Kro]

Ca c'est pour le hardware. Après il faut gérer la partie software, et c'est là que tout n'est pas nickel. Je me souviens les discussions ont été animés à ce sujet au début de dspiy. J'ai mal suivi mais il m'a semblé que ça s'était bien amélioré.

[thierryvalk]

nanoDSp et Najda sont trop limités en nombre de taps en FIR pour du Crossover.
Le nano, c'est, sauf erreur de ma part, 2048 taps max par voie avec un total de 4096.
Et cela en 96K, a cette fréquence c'est plus du genre 8000 à 16000 taps nécessaires pour une voie Low.
L'ADAU1466 avec 24000 Taps en 48K semble très bien, mais contrairement au Nano, c'est du virgule fixe.

XMOS, plus un phénomène de mode et marketing du Web, toute interface USB un peu correcte est en asynchrone.

[maxidcx]

Salut
merci pour ton retour thierryvalk. effectivement la gamme minidsp est assez limitée en puissance et fonctionnalité (1 seule entrée spdif, utilisation systématique des ASRC et horloges de base avec utilisation de pll...) mais ca permettait de démarrer progressivement. L'adau1466 est parfait, c'est du fixe point mais 80bit d'accumulateur. bien meilleur que du FP surtout pour des FIR longs.
le gros avantage des xmos c'est que le soft est dispo et customisable pour ajouter tout un tas de fonction. Sur minidsp il l'utilise aussi pour remplacer le microcontroleur par exemple. Mais il faut passer du temps à comprendre l'architecture et le code source original. pas simple au premier coup d'oeil.

Sinon j'ai passé queluqes heures à coder une grosse partie du schéma du Lynx D78 sur Eagle et à tester un placement. la partie DAC+Filtre c'est assez simple.
Mais il faut pas moins de 6 alimentation de précision et cela prend autant de place que la partie DAC. peut être faire 2 PCB superposés, 1 avec les alims et 1 avec 1 dac.
Aussi une très grosse prise de tête avec les masses...à voir

[thierryvalk]

effectivement la gamme minidsp est assez limitée en puissance et fonctionnalité

Je ne connais pas tout de ches miniDsp, mais en effet, il y a des limitations pas toujours comprénesibles ou de devoir monter en gamme et le prix n'est plus si inéterrsant.
C'est bien pour cela qu'il y quelques années déjà, j'ai entrepris de faire mon propre système puis avec l'aide du forum le DSPiy.

utilisation systématique des ASRC et horloges de base avec utilisation de pll...

Ca, c'est un peu obligatoire si l'on veut un minimum de flexibilité.
Un DSP tourne sur sa propre horloge, donc un signal externe doit être syncro (pas pratique) ou re-synchronisé.

L'adau1466 est parfait, c'est du fixe point mais 80bit d'accumulateur. bien meilleur que du FP surtout pour des FIR longs.

Le problème est que les coefficients (Taps) sont codés et mémorisés sur 32bits; donc limités.

le gros avantage des xmos c'est que le soft est dispo et customisable pour ajouter tout un tas de fonction.

Oui, XMOS, ce n'est pas un "truc" USB mais bien un microntroleur qui veut concurencer les ARM.
C'est relativement récent, intéressant, a voir dans le temps dans notre mode moderne où même des gros se font racheter par des plus gros.

Mais il faut pas moins de 6 alimentation de précision et cela prend autant de place que la partie DAC. peut être faire 2 PCB superposés, 1 avec les alims et 1 avec 1 dac.

C'est bien le problème, un bon DAC avec une mauvaise implémentation sera un mauvais DAC.
Et si 6 alims.... oui, pas simple. 2 PCB pas top, mais il faut multiplier les nombre de couches sur un seul PCB.
Mais il faut le router et surtout le faire produire en sachant que de bons PCB ont toujours un prix.

[androuski]

Quelles sont les limitations du DSPiy à tes yeux maxidcx ?

[maxidcx]

Salut
bon j'avance pas mal. je ne sais pas si ca ira jusqu'au bout mais cette carte dac est peut être bien partie.

Salut Thierryvalk , concernant les pll et ASRC je suis d'accord, mais il faut relire le white paper sur le DAC NAIM. c'est une référence ce truc
ils utilisent une fifo dans le DSP et ajustent la frequence mclk coté dac (dsp en mode slave) en commutant quelques capa autour du quartz monté en coolprit... et si le signal est trop éloigné ils activent l'asrc. Malheureusement impossible de faire des fifo avec les sigmadsp. Du coup effectivement je me fais une raison et mon idée c'est de cloquer le DAC uniquement à 24.576 ainsi que le DSP pour un cycle disons de 96khz ou 192k, et d'utiliser un ASRC systématiquement pour l'entrée (SPDIF ou USB). Finalement le Benchmark DAC1 est construit autour d'une superclock et d'un ASRC AD1896 donc c'est pas rédhibitoire

Coté alim, je pense avoir trouvé. Déjà l'idée c'est de faire un super régulateur flat en psrr jusqu'à 200k et avec un impédance <10mohms sur la bande audio. j'ai un schéma pas mal, en utilisant le bon vieux LM6172, je posterai. du coup pas besoin de grosses capa et en testant l'implémentation j'arrive à caser 4 réguls autour du dac

concernant le problème des masses. Avec un seul AK4490 il suffit de faire tout converger au centre du boitier LQFP48. mais avec 2 cartes DAC il n'y a tout simplement aucune solution : il y aura forcement des boucles ne serait-ce celles formée par l'ampli à travers les liaisons rca. Il faut donc impérativement travailler en sortie différentielle ou pseudo diff en utilisant le "leg" du soustracteur (après le filtre) pour repiquer le 0V signal sur chaque connecteur rca (ou xlr).

je prévois un volume dans le domaine analogique (optionnel) avec un mutiplying dac DAC8814, un par AK, monté sur le signal différentiel après les filtres et avant le soustracteur. reste à mettre quelques isolateurs sur le schéma et un emplacement pour un quartz et une mini bnc pour pouvoir déporter sur une master clock commune.

Salut Androuski, bah je me pose pas trop la question comme cela.
disons que depuis un an je tourne avec un superbe dac gustard sortie différentielle vers un ampli dual mono, et alimenté par l'oppo93 avec sa fifo vanity, ou une entrée usb async (source Macbook avec audirvana) et le résultat est absolument topissime (ca s'entend immédiatement) et du coup toutes les autres solutions que j'ai à la maison (subbudac es9023, deq2496 tuné et sorties transfo, ampli HC, dspiy gen1...) sont juste en dessous et du coup elles sont toutes au placard .
du coup j'arrivais à la conclusion que ce qu 'il faut pour une 2x2/3voies c'est disons 2/3 DAC gustard intégrant un DSP mais ce pose le problème de la partie commune au 2/3 dac: commutation entrées,usb, dsp,volume, et donc ingérable.

donc je commence par faire une carte dac stéréo conçue pour pouvoir en utiliser plusieurs ensembles et avec un DSP en amont qui sera probablement un nanoScharc pour les essais et ensuite on verra. l'objectif en terme de perf/mesure c'est de faire aussi bien que le gustard et qu'un Accuphase dp-430 (3.5uV bruit et 117db snr)

peut être qu'on pourrait réfléchir à un "nanoSharc" version collaborative HCFR autour d'un xmos et d'un ADAU1466, compatible avec le soft du dspiy

[Dagda]

concernant le problème des masses. Avec un seul AK4490 il suffit de faire tout converger au centre du boitier LQFP48. mais avec 2 cartes DAC il n'y a tout simplement aucune solution : il y aura forcement des boucles ne serait-ce celles formée par l'ampli à travers les liaisons rca. Il faut donc impérativement travailler en sortie différentielle ou pseudo diff en utilisant le "leg" du soustracteur (après le filtre) pour repiquer le 0V signal sur chaque connecteur rca (ou xlr).

Qu'appelles-tu "masse" ?

[thierry38...]

Tiens,c'est marrant,l'Adau 1466 est compatible pin to pin (et registre) avec le 1452.

L'idée est bonne,sur le dspiy V2+1452,j'ai un ess9023 qui siffle un peu.(sortie DAC 3/4).
Je n'utilise que les DAC 1/2 et 5/6.
soit je le change...mais comme le SMD et moi on est plus trop copain...

soit je trouve un DSPiy V2 à vendre.

soit suivre ton projet.

[maxidcx]

Qu'appelles-tu "masse" ?

Salut Dagda, en fait je parle de tous les signaux qui doivent converger vers la référence 0Volt

soit suivre ton projet.

Salut Thierry38..., your welcome

ca avance pas mal. partie analogique disons terminée mais en version draft bien sur. je panache le 0805 et le 1206 pour avoir de bon plans de masse. avec les 1206 ca passe entre les pads smd. finalement pour le contrôle de volume analogique ca serait une carte addon verticale sur connecteur 14 pinoches. trop lourd sinon. je vais m'attaquer sérieusement à la partie alim.



le plan de masse supérieur c'est pour le 0Vsignal, celui du dessous c'est le 0V des alim et capas de découplage. finalement ca à l'air de tenir en double face.
commentaires/suggestion bienvenus

[Kro]

Attention faut pas le chercher Dagda avec les masses et les références

[maxidcx]

voila ce que donne les 6 alims en terme de schéma:


il faut injecter un +/-15 et un 9V redressé filtré et éventuellement passé par des 337/317

à gauche les régulateur +12V et -12V

à droite en haut les 2 régulateur 3V3 (analogique et digital)
en bas les 2 régulateurs 5V pour la partie VDD et VREF

la particularité c'est l'alimentation des AOP avec une référence de courant shunté par une led entre la sortie et la broche d'alimentation. Ca ajoute 60db de réjection, il suffit de régler la source pour que la led passe 1ma environ.

pour les références, il s'agit du montage de walt jung gled431 (ici) alimenté par une source de courant et dont la tension d'entrée est repiquée sur une des sources propres qui alimente les aop. sous ltspice ca à l'air de marcher du tonnerre:

130db de rejection, reférence comprise, et environ 1 miliohm sur quasiment toute la bande audio... presque trop beau pour etre vrai?

[Dagda]

Attention faut pas le chercher Dagda avec les masses et les références

C'est juste qu'il faut donner la terminologie dés le départ d'un projet afin que tout soit toujours clair !
Pour moi, la masse c'est le blindage, et aucun courant ne passe dedans en utilisation normale.
Le 0V est la référence électrique du système et est un conducteur actif, donc pas de dédoublement.

Les boucles de masses ne peuvent pas être supprimées, elles ne peuvent qu'être réduite à une surface la plus faible possible puisqu'il s'agit de la surface entre un conducteur actif et la masse.
Par contre, les boucles entre masses doivent être multiples afin de réduire les impédances.

Mais, j'imagine que notre ami Maxi est au courant de tout cela

D.