Anatomia di un DAC (anzi di molti DAC)

[Andrea Mori]

10 minuti fa, CDJ ha scritto:

Mi associo (elettroniche autocostruite anche se R.F.)

Allora forse sarai più interessato quando parlerò di oscillatori più avanti.

[max]

1 ora fa, gimmetto ha scritto:

La tecnologia si misura con...le misure!

 la moderazione ha detto stop non una ma più volte per questo tipo di interventi in questo thread...poi ovviamente vedi tu 

[paolosances]

È espressa volontà dell'opener Andrea Mori non voler scrivere in prima persona di misure .

 

[Andrea Mori]

Tornando all'argomento, di seguito 4 immagini tratte da una simulazione elettronica che dimostrano empiricamente il funzionamento della rete ladder alla quale ho accennato precedentemente. In questo caso è un ladder R2R a 16 bit.

Nella prima immagine tutti i bit che compongono la rete resistiva sono accesi (tutti con valore 1), per cui l'uscita analogica sarà esattamente uguale alla tensione di riferimento, pari a 4 volt nel circuito. Questa è la massima tensione di uscita che si può ottenere dal DAC in quella configurazione e con quei valori.

Nella seconda immagine soltanto l'Msb è acceso, e tutti gli altri bit sono spenti, ed infatti la tensione di uscita si dimeza esattamente (2 Volt).

Nella terza immagine è acceso solo il bit D14, ossia quello che precede immediatamente l'Msb, anche in questo caso, seguendo la regola che ho enunciato precedentemente, il valore della tensione di uscita si dimezza ulteriormente, passando ad 1 Volt.

Nell'ultima immagine è acceso soltanto il primo bit, l'LSB, e la tensione di uscita vale 61,04 uV, ossia la tensione di riferimento divisa per il numero massimo di livelli disponibili con la quantizzazione a 16 bit, ossia 65536 (4V / 2^16 = 61,04 uV). 

Questo è il principio di funzionamento basico di un DAC PCM R2R a 16 bit (come ad esempio il TDA1541A).

Più avanti descriverò alcune varianti e tecnologie volte a migliorare le prestazioni di un siffatto DAC.

[scroodge]

41 minuti fa, Andrea Mori ha scritto:

Questo è il principio di funzionamento basico di un DAC PCM R2R a 16 bit (come ad esempio il TDA1541A).

Più avanti descriverò alcune varianti e tecnologie volte a migliorare le prestazioni di un siffatto DAC.

Interessante, quali prestazioni andrebbero a migliorare?

[Andrea Mori]

9 minuti fa, scroodge ha scritto:

Interessante, quali prestazioni andrebbero a migliorare?

La linearità (accuratezza e conseguentemente distorsione armonica) ed il rumore di commutazione (glitch).

[ilmisuratore]

3 minuti fa, Andrea Mori ha scritto:

La linearità (accuratezza e conseguentemente distorsione armonica) ed il rumore di commutazione (glitch).

Come mai i DAC MSB (ad esempio il "vecchio" Platinum e/o Analog) venivano apprezzati molto nonostante la distorsione armonica veniva prodotta in quantità sufficienti da non superare i 14 bit di risoluzione effettiva ?

Gusti o tecnologia scarsa ?

[Andrea Mori]

La qualità delle prestazioni di un DAC PCM R2R, dal punto di vista tecnologico, dipende essenzialmente da due fattori, anche se il secondo è comune a tutti i DAC.

Il primo fattore è la precisione dell'ampiezza della tensione di uscita analogica, in modo che la regola del raddoppio della tensione ad ogni incremento di bit venga perfettamente rispettava, ossia che la tensione di uscita sia esattamente quella campionata per ogni parola di bit (a parità di Vref).

Questa linearità dell'ampiezza, in un DAC PCM R2R dipende essenzialmente dalla tolleranza più o meno elevata delle resistenze impiegate nella rete ladder. Questo è il motivo per cui nei DAC monolitici che hanno fatto la storia dell'era digitale, fino al PCM1704, ogni resistenza che compone la rete resistiva viene calibrata con processi che utilizzano il laser per il trimming. Ovviamente questo non sarebbe possibile in un DAC a componenti discreti, dove l'unica strada sarebbe quella di usare le resistenze con la più bassa tolleranza presenti sul mercato (molto costose) ed eventualmente procedere ad una ulteriore selezione.

Tanto per dare un'idea usando resistenze con una tolleranza allo 0,01% si raggiunge matematicamente un'accuratezza di circa 13-14 bit ((1 / 8.192) * 100 = 0.0122 ossia poco più dello 0,01% di tolleranza ammessa), mentre con una tolleranza dello 0,001% si raggiungono circa 16-17 bit ((1 / 65.536) * 100 = 0.0152 ossia poco più dello 0,001% di tolleranza ammessa).

Resistenze con una tolleranza dello 0,001% costano qualche Euro l'una anche se acquistate in grandi quantità, e per comporre la rete resistiva ce ne vogliono molte.

Nel prossimo commento descriverò sommariamente (l'argomento è complesso) una tecnologia implementata per correggere questi errori di non linearità, ossia quella brevettata ed implementata da Holo nei propri DAC.

Accennerò anche ad una possibile alternativa.

[Andrea Mori]

15 minuti fa, ilmisuratore ha scritto:

Come mai i DAC MSB (ad esempio il "vecchio" Platinum e/o Analog) venivano apprezzati molto nonostante la distorsione armonica veniva prodotta in quantità sufficienti da non superare i 14 bit di risoluzione effettiva ?

Gusti o tecnologia scarsa ?

Chiedilo a chi li ha posseduti.

[ilmisuratore]

2 minuti fa, Andrea Mori ha scritto:

Chiedilo a chi li ha posseduti.

Minchia che risposta "tecnologica" !!! 

[Andrea Mori]

4 minuti fa, ilmisuratore ha scritto:

Minchia che risposta "tecnologica" !!! 

Dal punto di vista scientifico non è possibile quantificare un elemento qualitativo come il termine "apprezzati".

[max]

23 minuti fa, ilmisuratore ha scritto:

Come mai i DAC MSB (ad esempio il "vecchio" Platinum e/o Analog) venivano apprezzati molto nonostante la distorsione armonica veniva prodotta in quantità sufficienti da non superare i 14 bit di risoluzione effettiva ?

Gusti o tecnologia scarsa ?

Domanda in questo contesto da saga del tuttologo, andrebbe posta nel caso a chi li posseduti…..peraltro del tutto ot se posta all’opener che ha chiaramente specificato che non interverrà in merito a misure e risultati di ascolto

[alexis]

@Andrea Mori giusto per precisare… mi sembra che l‘analog lo misurò a suo tempo proprio audio review, con risultati eccezionali di risoluzione attorno ai 20 bit, se non ricordo male.. ma forse walge può gentilmente pubblicare la prova.. il buon marco b lo giudicò peraltro eccezionale anche come ascolti, e piacque pure a me per un po‘ di tempo.. tanto che gli regalai la superalimentazione opzionali con sei trafi distinti all‘interno.

[ilmisuratore]

2 minuti fa, Andrea Mori ha scritto:

Dal punto di vista scientifico non è possibile quantificare un elemento qualitativo come il termine "apprezzati".

Non mi riferisco principalmente all'apprezzamento (che peraltro gioca un ruolo randomizzato, a volte conta solo questo e a volte non conta nulla a seconda del discorso) ma alla tua precedente dichiarazione in cui sottolinei che la linearità e la distorsione armonica andrebbe contenuta affinchè si possa parlare di prestazione migliore

Ecco, riformulo: perchè un DAC che costava un botto non arrivava nemmeno a 14 bit di risoluzione effettiva ? 

[Andrea Mori]

1 minuto fa, ilmisuratore ha scritto:

Non mi riferisco principalmente all'apprezzamento (che peraltro gioca un ruolo randomizzato, a volte conta solo questo e a volte non conta nulla a seconda del discorso) ma alla tua precedente dichiarazione in cui sottolinei che la linearità e la distorsione armonica andrebbe contenuta affinchè si possa parlare di prestazione migliore

Ecco, riformulo: perchè un DAC che costava un botto non arrivava nemmeno a 14 bit di risoluzione effettiva ? 

Questo devi chiederlo al costruttore.

[ilmisuratore]

5 minuti fa, max ha scritto:

Domanda in questo contesto da saga del tuttologo, andrebbe posta nel caso a chi li posseduti…..peraltro del tutto ot se posta all’opener che ha chiaramente specificato che non interverrà in merito a misure e risultati di ascolto

Ascolta, se non è possibile nemmeno chiedere a seguito di alcune dichiarazioni dello stesso opener vuol dire un 3D dittatoriale   La linearità (accuratezza e conseguentemente distorsione armonica) ed il rumore di commutazione (glitch).

[max]

4 minuti fa, alexis ha scritto:

eccezionali di risoluzione attorno ai 20 bit, se non ricordo male

stereophile indicava 21 bit

https://www.stereophile.com/content/msb-technology-analog-dac-da-converter-and-analog-power-base-power-supply-measurements

 

[ilmisuratore]

2 minuti fa, Andrea Mori ha scritto:

Questo devi chiederlo al costruttore.

Ok, procedi pure e non tenere conto della questione