DAC Classe D

[LeFabDuSud]

Donc les simulations avancent :

Pour jeter les bases, je teste quelques MOSFET dans un pont en H, en optimisant le dead-time pour obtenir la plus faible distorsion et les plus faibles pertes de puissance par conduction et transition...

Avec des IRFR024N de IRF, j'obtiens un total de pertes ( somme des 4 MOSFETs ) de 18.6W a 1 MHz C'est chaud bouillant

Des essais avec des MOS de chez ST et IXYS sont en cours.

Fabien

[LeFabDuSud]

Un petit up pour ce projet qui me tient a coeur

Bon, quelques discussions, avec les copains de diyaudio de l'autre cote de l'ocean, m'ont permis d'avoir des retours sur l'utilisation du convertisseur PCM vers PWM de Zetex.
Resultat, c'est de la daube, d'apres ceux qui ont essaye... Je vais suivre leur conseil

Je reviens donc vers la solution TI, le TAS5118, bien que les 5015 aient une grande cote, il ne sont plus fabriques

En parallele de ces investigations, j'ai simule le comportement d'un etage PWM avec pont de puissance en H, alimente par une alim a decoupage.

Les resultats sont encourageants, mais ils montrent que la contre-reaction est imperative, afin de limiter l'apparition d'harmoniques impaires, en particulier le rang 3, qui sont desagreables a l'ecoute, et donnent un son... metallique, imprecis.

Deux possibilites de contre-reaction, dans le cas d'un classe D numerique :
- En sortie du convertisseur PCM->PWM : c'est possible mais complique puisque le signal est module
- En entree du convertisseur PCM->PWM : cela implique de travailler sur le signal PCM mais le traitement reste simple, quelques additions et retards.

Du coup, il faut prevoir un processeur pour effectuer ce traitement. Soit DSP soit uC. A voir...

Voila, ca prend du temps, mais c'est tres instructif

Voila, je posterai quelques copies d'ecran de simu dans la soiree.

Fabien

[LeFabDuSud]

Le soir viens vite, c'est l'hiver !!

En premier, le circuit de simu.



Ensuite, la FFT en sortie, sans CR.
L'harmonique d'ordre 3 est à 45 dB du 1kHz original



Puis la FFT en sortie, mais avec CR ce coup-ci.
L'harmonique d'ordre 3 est à 75 dB du 1kHz original



Fabien

[PhC]

Ce n'est "que" de la simulation, mais très instructif... !

[LeFabDuSud]

Salut PhC,

Effectivement, le but ici n'est pas de déterminer les perfs finales, mais d'étudier les effets et améliorations liées à plusieurs architectures.

En l'occurence ici, cela me conduit vers le choix d'une CR traitée par un DSP ou uC. Il faut aussi définir maintenant un biais pour convertir en numérique la tension aux bornes de la charge.

La simu, ça peut parfois dire QUOI faire, mais jamais COMMENT

Ci-joint le fichier de simu. Il suffit de changer l'extension .txt en .asc pour l'ouvrir avec LTSpice.

Il est utilisable avec LTSpice, qui est gratuit, sans aucune limitation, et telechargeable sur le site de Linear Technology : http://ltspice.linear.com/software/swcadiii.exe

Fabien

[gaff]

Fait attention avec LTspice, on arrive vite aux limitations du logiciel, surtout pour la précision.

Par exemple va dans le menu "Tools" -> "Control Panel" puis onglet "Compression" et désactive toutes les cases à cocher. Refait une simu FFT et tu verras les résultats vont changé.

Essaie aussi de te mettre en "Alternate" à la place de "Normal" dans l'onglet "SPICE", ou de cocher/décocher "No Bypass" ou encore de modifier le "Default Intregration Method". Enfin ya plein de chose à vérifier avant de valider un schéma.

Je peux te dire que j'ai trituré le schéma du zenquito dans tous les sens avec ce logiciel qui est très simple d'utilisation. J'ai aussi fait des schéma d'alim et je suis passé à Micro-Cap qui est beaucoup plus compliqué, et les résultat de l'alim sont un peu différent, j'ai pas encore essayer le schéma du zenquito.

Tout ça pour dire qu'il faut faire très attention avec les simu, mais c'est vrai on apprends un tas de chose, comme par exemple de mettre un condo plus gros n'est pas toujours la meilleur solution !

Bonne continuation...

[LeFabDuSud]

Salut ,

Fait attention avec LTspice, on arrive vite aux limitations du logiciel, surtout pour la précision.

J'ai essayé les différents settings dont tu parles, mais l'impact reste faible.
Il faut dire que je n'utilise pas de sous-circuits...

Pour revenir à la nécessité d'utiliser un DSP ou un uC pour traiter la contre-réaction, j'ai donc recherché des solutions faciles et abordables à implémenter :

- Les uC : pas de solution abordable capable de traiter 2 flux I2S à 192 kHz
- Les DSP : plein de choix, mais les outils sont honéreux

Le but, c'est quand même de faire un circuit qui soit modifiable pour ceux qui veulent tweaker un peu la chose. Bref, c'est du DIY, pas du Denon

Donc, j'ai fait le point sur les besoins de la CR numérique :

- 2 entrées I2S à 192 kHz
- 1 sortie I2S à 192 kHz
- Traitement :
o multiplier l'entrée 1 par une constante
o multiplier l'entrée 2 par une constante
o soustraire l'entrée 1 à l'entrée 2
o multiplier le resultat par une constante

Et en regardant d'un peu plus près le TAS5518, le convertisseur PCM->PWM, on s'apercoit qu'il contient aussi, entre autres :

- un cross-bar en entrée, capable d'additionner entre elles les 8 entrées PCM
- un étage de pondérantion pour chacune des entrées
- un étage de gain pour chaque canal résultant

Pour la soustraction, et bien si a et b sont mes deux grandeurs, et si j'inverse la phase de b, puis que j'additione a + \b, cela revient à faire a - b

Reste à convertir la tension ana en sortie du pont en H en numerique.
Pour cela, un ADC PCM4202 cadencé à 192 kHz, en mode esclave et piloté par le signal d'entrée...
Et le tour est joué : le signal I2S du signal de CR est synchronisé sur le signal I2S d'entrée

Du coup, plus besoin de processeur supplémentaire.

Le PIC servira à controler le volume, les paramètres de la contre-réaction ainsi que la gestion des anti-clocs au démarrage et certainement le dead-time des transistors de puissance.

Cela peut paraître compliqué, mais le schéma sera relativement simple... au final

Fabien

[wattampere]

Salut ,

Et pourquoi pas l'équivalent d'un systeme dCs ?????
Avec conversion du PCM en DSD et amplification numerique....


Et que le DIY soit avec vous !!!

[LeFabDuSud]

Salut à tous et meilleurs voeux

Et pourquoi pas l'équivalent d'un systeme dCs ?????
Avec conversion du PCM en DSD et amplification numerique....

Tout simplement parce qu'il n'est pas question de concurrencer dCs, avec leur savoir-faire, leur expérience et leur équipe

Plus sérieusement, la conversion PCM vers DSD n'est pas vraiment heureuse avec la majorité des algorithmes du marché. La comparaison avec le PCM vers PWM est presque irrévocable

Et puis aussi et surtout parce que l'amplification numérique n'existe pas, ou presque !

Il s'agit plus d'un argument de vente que d'une réalité.

Fabien

[rha61]

salut

le thread de PhC sur la classe D recoupe ce que j 'ai constaté , en particulier à propos de l alime , pas de PCB , distance des capas aux modules (UCD180 dans mon cas) et choix des capas ( Sikorel dans mon cas , mais j ai eu l occasion de nombreuses fois d etre étonné par la magie des BlackGate )
Quant à un " powerDAC " , Panasonic l a fait pour un prix derisoire avec la meme technologie que Tact sans la qualité des composants
Il est basé sur les TI 5036 et Tas5182 , etages en H , volume par variation de la tension d alime , alime à decoupage et regulation ( uniquement sur SAXR45 et saxr10 ) capable de + de 400W en continu , permet la triamplification passive en direct numerique(moyennant une petite modif) et active en analogique
On les trouve chez Darty à 500€ (saxr10 ) , 350€ (saxr45) aux annonces du dernier NRDS ou 350€ neuf sur amazon.de
Pour le prix ça marche d enfer , modifié c est vraiment top et on n envisage plus le retour à l analogique
Par rapport à l' UCD180 , ce dernier a un je ne sais quoi de plus naturel , la solution TI semble donner un son plus flatteur qui depend aussi des capas qu on utilise

alain

[LeFabDuSud]

Salut rha,

Il est heureux de constater que TI ne fait pas de composants que pour les DIYers du monde entiers

Quant au prix de revient, personne ici n'a jamais souhaité concurrencer un industriel.

Meme le Tact M2150 se vend pour pas grand chose aujourd'hui, et pourtant, le concept est bien plus audacieux que les SAXR.
Ca montre simplement que la technologie se démocratise, et finalement, tant mieux.

Pour revenir au powerdac, il y a tout de meme quelques originalités, comme la contre-réaction, la façon de travailler avec les alims et les possibilités de traitement du signal pour effectuer des corrections sur le spectre. Et enfin, il sera tweackable à souhait, autant le hard que le soft

Pour les alims, il est évident que dans le cas d'un système non-régulé, le choix des capas et le soin apporté au câblage va avoir un impact énorme sur la qualité de restitution.
Mais l'électronique ne s'arrête pas aux capas, et on peut aussi travailler sur des solutions alternatives, pour contourner cet état de fait

Fabien

[rha61]

sur mon saxr45 , meme avec l alime régulée qui est precedée et suivie d ailleurs d un snubber d origine , on entend énormément la difference entre differentes capas , le mieux étant encore les (decidement incontournables) Blackgate
bonne route pour ce projet

alain

[LeFabDuSud]

Bonsoir Alain,

sur mon saxr45 , meme avec l alime régulée qui est precedée et suivie d ailleurs d un snubber d origine , on entend énormément la difference entre differentes capas , le mieux étant encore les (decidement incontournables) Blackgate

La question ici est de savoir si cette alim dispose d'un systeme de sense large bande. Meme si cela ne permet pas de se passer de capa ( ), cela permet de réduire considérablement l'impédance de sortie de l'alim, sa sensibilté au câblage et d'améliorer sa réponse en fréquence.

De toute façon, c'est une longue aventure un ampli classe D

La plus difficile pour l'instant, c'est la mise au point de la contre-réaction.
C'est en effet le seul moyen de garantir une forte réjection de l'alim et de miniser la distorsion introduite par la commutation de puissance...

Malheureusement, dans le domaine numérique, il faut tenir compte des délais introduits par le modulateur PCM->PWM et par la conversion A/N de contre-réaction. Tout un programme

bonne route pour ce projet

Merci

Fabien

[LeFabDuSud]

Tripath sort un chip classe D à entrée numérique en 6 voies !!

Avec une THD de 0.03% à 20 W et 0.1% à 60W.

Bien sûr, le circuit est doté d'une contre-réaction

http://www.tripath.com/downloads/TCD6000.pdf

Fabien

[PhC]

uuuuuuuuuuuuuup