Anatomia di un DAC (anzi di molti DAC)

[Andrea Mori]

2 ore fa, walge ha scritto:

@Andrea Mori

un breve commento poi mi fermo.

Cambio definizione, lo hai bocciato 

ok?

(Il che diventa un po’ complicato da comprendere dato che AP è 40 anni che esiste e fa strumenti di riferimento con tanto di sviluppatori impegnati)

Walter

Non mi sembra un problema di termini per descrivere in una parola quello che ho scritto.

Ho scritto che a mio parere è un test di scarsa utilità indicando i motivi per i quali lo ritengo tale.

Posso anche ripeterli, ma rimangono quelli: risoluzione troppo bassa, base dei tempi probabilmente non all'altezza (riferimento con prestazioni inferiori al DUT) e via dicendo.

Ho anche scritto che sarebbe invece molto utile rilevare il rumore di fase all'uscita analogica del DAC, ma non si può fare, non esistono strumenti capaci di misurare a frequenze così basse.

In un altro thread ho anche descritto un ipotetico strumento che potrebbe fare questa misura, ma non esiste sul mercato e non ho tempo e risorse per costruirlo.

Come già detto non ho altro da aggiungere.

Detto questo, rinnovo l'invito a chi invece ritiene utile quel test a visionare i risultati su ASR che normalmente esegue la misura.

[Andrea Mori]

8 ore fa, Ricky81 ha scritto:

@Andrea Mori non so se conosci l'Holo RED streamer, pare che si integri perfettamente con l'holo May, tramite collegamento I2s

https://www.kitsunehifi.com/product/holoaudio-red-ddc-network-streamer/

Non lo conosco, ma come qualsiasi sorgente/streamer, alla fine utilizza interfacce di trasmissione più o meno cariche di jitter (S/PDIF, USB, LVDS), quindi il problema si sposta nuovamente al DAC che deve eliminarlo.

[Andrea Mori]

3 ore fa, Gall ha scritto:

@Andrea Mori

Tra i DAC di alta fascia hai avuto modo di approfondire Bricasti e se si che tecnologia adotta e se sono soluzioni interessanti o originali?
Grazie ancora della Tua passione che traspare e dalla disponibilità alle nostre domande.

Non conosco i Bricasti in dettaglio, da quello che trovo in rete il modello M21 di ultima generazione impiega tre tecnologie diverse, di fatto 3 DAC, e sinceramente non ne capisco il senso.

Comunque uno di questi tre è basato su una coppia di AD1955 dell'Analog Devices, il secondo sembrerebbe un ladder (R2R?) a discreti per il PCM, e l'ultimo sarebbe un modulatore a 1 bit proprietario ma del quale non trovo indicazioni tecnologiche. Purtroppo anche dalle foto non si riesce a capire molto.

[Photobrusa]

Buongiorno a tutti i partecipanti del forum!

Sono molti anni che seguo ma rarissimamente intervengo, questo è un thread estremamente interessante e spero che la tua competenza e disponibilità, Andrea,  possa fornire risposte alle domande che da tempo mi sono posto.

Più di 10 anni fa ho comprato un Naim DAC usato.

La mia è stata una scelta basata sulle soluzioni tecnologiche usate nella sua progettazione e costruzione, come il DAC R2R (Burr-Brown PCM1704K), la separazione galvanica fra le varie parti del circuito usando disaccoppiatori magnetici (Analog Devices iCoupler), la tecnologia anti-jitter del RAM buffer FIFO, la filtrazione digitale avanzata, la sezione di uscita analogica a componenti discreti, l'alimentazione con vari secondari e regolatori separati (anche del clock), l'eventuale possibilità di migliorarla con alimentazioni esterne.

A quel tempo (uscì nel 2009) sembrava il compendio di quasi tutte le tecnologie più avanzate, delle quali la più interessante, a mio parere, era quella anti-jitter, che prometteva la completa indifferenza rispetto alla qualità dei dati digitali forniti dalla sorgente.

Ma la realtà mi ha fornito risposte differenti.

Usando come magazzino dei files WAV una memory stick e collegandola prima all'ingresso USB frontale (che ha un accesso diretto al processore centrale del DAC) e poi all'ingresso di un MI Box (collegato al DAC attraverso s/pdif ottico), o in alternativa alla TV Samsung (sempre collegata al DAC attraverso s/pdif ottico), il risultato varia udibilmente, in maniera non questionabile a favore del collegamento diretto con il processore. Lo stesso accade riproducendo gli stessi brani su un CD player collegato in s/pdif coassiale. La memory stick collegata all'ingresso USB frontale fornisce sempre un risultato musicalmente più dettagliato, con più senso del ritmo, con basse frequenze più precise, meno confuso.

Perché questo accade?

Il timing dei dati non dovrebbe essere perfettamente rigenerato all'uscita del RAM buffer FIFO, indipendentemente dal jitter prodotto dalla sorgente?

Possibile che i dati attraverso i collegamenti s/pdif non siano bit perfect?

O forse l'implementazione della tecnologia anti-jitter nel NAIM DAC offre il fianco a qualche critica?

Hai riscontrato comportamenti analoghi anche su altri DAC che adottano implementazioni simili della stessa tecnologia, da te o da altri costruiti?

Forse l'alimentare esternamente (opzione già prevista dalla NAIM), con trasformatore e regolatori dedicati, il circuito del clock potrebbe migliorare la situazione? 

Qui una descrizione generale del DAC:

https://www.naimaudio.com/product/dac

Qui un White Paper che offre una descrizione abbastanza dettagliata delle tecnologie adottate:

https://www.naimaudio.com/sites/default/files/products/downloads/files/naim_dac_august_2009.pdf

 

Roberto

[loureediano]

Ma i DAC sul mercato che hanno audio renderer e quindi non si passa da altro che il router che tipo di jitter soffrono.

[domenico80]

mi sa che lamentarsi del jitter sia un pò come lamentarsi che la testina , nel vinile , saltella da un solco all'altro scricchiolando

[Andrea Mori]

2 ore fa, loureediano ha scritto:

Ma i DAC sul mercato che hanno audio renderer e quindi non si passa da altro che il router che tipo di jitter soffrono.

Anche l'Ethernet, esattamente come le altr interfacce di trasporto dei segnali audio digitali (USB, HDMI/LVDS, S/PDIF coassiale e ottico), trasporta il jitter della sorgente e raccoglie interferenze EMI/RFI.

Quindi il problema rimane e deve essere risolto necessariamente lato DAC.

[prometheus]

Leggo con interesse anche se le mie competenze tecniche non mi permettono di capire a fondo…

Tuttavia anche per me il discorso è interessante e riesco a cogliere a grandi linee le problematiche affrontate.

Ad Andrea @Andrea Mori vorrei chiedere: so che Chord utilizza per i suoi DAC una tecnologia proprietaria. Ci sarà occasione di parlarne? Utilizzo il Qutest, sarebbe interessante per me capire come affronta/risolve i problemi finora menzionati!

Grazie per il prezioso contributo!

[prometheus]

51 minuti fa, domenico80 ha scritto:

mi sa che lamentarsi del jitter sia un pò come lamentarsi che la testina , nel vinile , saltella da un solco all'altro scricchiolando

Sinceramente in 40 e passa anni di vinile non mi è mai successo che la testina salti… ma forse non ho colto il senso del tuo intervento 🫢

[AudioLover]

@Andrea Mori come ho scritto però ha anche una uscita I2S e in caso di collegamento col suo pari marca holo May sempre in I2S il jitter sarebbe eliminato?

[Andrea Mori]

9 ore fa, Photobrusa ha scritto:

Buongiorno a tutti i partecipanti del forum!

Sono molti anni che seguo ma rarissimamente intervengo, questo è un thread estremamente interessante e spero che la tua competenza e disponibilità, Andrea,  possa fornire risposte alle domande che da tempo mi sono posto.

Più di 10 anni fa ho comprato un Naim DAC usato.

La mia è stata una scelta basata sulle soluzioni tecnologiche usate nella sua progettazione e costruzione, come il DAC R2R (Burr-Brown PCM1704K), la separazione galvanica fra le varie parti del circuito usando disaccoppiatori magnetici (Analog Devices iCoupler), la tecnologia anti-jitter del RAM buffer FIFO, la filtrazione digitale avanzata, la sezione di uscita analogica a componenti discreti, l'alimentazione con vari secondari e regolatori separati (anche del clock), l'eventuale possibilità di migliorarla con alimentazioni esterne.

A quel tempo (uscì nel 2009) sembrava il compendio di quasi tutte le tecnologie più avanzate, delle quali la più interessante, a mio parere, era quella anti-jitter, che prometteva la completa indifferenza rispetto alla qualità dei dati digitali forniti dalla sorgente.

Ma la realtà mi ha fornito risposte differenti.

Usando come magazzino dei files WAV una memory stick e collegandola prima all'ingresso USB frontale (che ha un accesso diretto al processore centrale del DAC) e poi all'ingresso di un MI Box (collegato al DAC attraverso s/pdif ottico), o in alternativa alla TV Samsung (sempre collegata al DAC attraverso s/pdif ottico), il risultato varia udibilmente, in maniera non questionabile a favore del collegamento diretto con il processore. Lo stesso accade riproducendo gli stessi brani su un CD player collegato in s/pdif coassiale. La memory stick collegata all'ingresso USB frontale fornisce sempre un risultato musicalmente più dettagliato, con più senso del ritmo, con basse frequenze più precise, meno confuso.

Perché questo accade?

Il timing dei dati non dovrebbe essere perfettamente rigenerato all'uscita del RAM buffer FIFO, indipendentemente dal jitter prodotto dalla sorgente?

Possibile che i dati attraverso i collegamenti s/pdif non siano bit perfect?

O forse l'implementazione della tecnologia anti-jitter nel NAIM DAC offre il fianco a qualche critica?

Hai riscontrato comportamenti analoghi anche su altri DAC che adottano implementazioni simili della stessa tecnologia, da te o da altri costruiti?

Forse l'alimentare esternamente (opzione già prevista dalla NAIM), con trasformatore e regolatori dedicati, il circuito del clock potrebbe migliorare la situazione? 

Qui una descrizione generale del DAC:

https://www.naimaudio.com/product/dac

Qui un White Paper che offre una descrizione abbastanza dettagliata delle tecnologie adottate:

https://www.naimaudio.com/sites/default/files/products/downloads/files/naim_dac_august_2009.pdf

Roberto

Intanto posso confermare che il fenomeno che hai descritto l'ho rilevato personalmente con un'implementazione molto simile a quella del DAC Naim, che poi è quella che ho descritto nell'ultimo commento in tema.

Infatti l'ho definita "pressoché" (quasi) allo stato dell'arte, e non "esattamente" allo stato dell'arte.

Allego due immagini per evidenziare le analogie tra la soluzione implementata da Naim e quella che ho precedentemente descritto.

Come si evince, entrambe fanno uso di un Buffer FIFO asincrono e di master clock separati per le due famiglie di frequenze di campionamento lato DAC.

Infine, entrambe implementano isolatori per separare elettricamente la sorgente dal DAC: isolatori digitali nel DAC Naim e isolatori ottici nell'altra implementazione.

Posso ipotizzare dal punto di vista tecnico-scientifico che il problema sia dovuto proprio all'isolamento tra la sorgente ed il DAC. Non posso ricondurlo esattamente al processo di conversione, ma dalle misure empiriche che ho effettuato a suo tempo emerge un dato molto chiaro, ossia le emissioni a radio frequenza che si generano nel circuito e si propagano al PCB. Per mezzo di un analizzatore di spettro per radio frequenza professionale dotato di antenna per catturare le emissioni, ho riscontrato forti interferenze EMI/RFI più o meno su tutto il PCB. Questo perché i segnali digitali ad alta velocità, a causa dei fronti ripidissimi che si generano, creano inevitabilmente emissioni a radio frequenza. Non dimentichiamo, come ho già detto, che le onde quadre utilizzate nei circuiti digitali sono composte dalla sinusoide alla frequenza di base sommate ad un'infinità di armoniche di ordine dispari. Queste inevitabilmente si propagano nel PCB, che si comporta al tempo stesso da trasmettitore e da antenna ricevente.

Pertanto, anche se si usano isolatori digitali oppure ottici, ma questi si trovano sullo stesso PCB, vicini al buffer FIFO ed alla rigenerazione dei segnali digitali per mezzo di oscillatori che operano in un domino temporale separato, inevitabilmente verranno emesse interferenze EMI/RFI che si propagheranno anche nella parte cosiddetta "pulita" del circuito. In altre parole, comunque qualcosa passerà al DAC a causa di un non perfetto isolamento.

La soluzione ideale, che definirei allo stato dell'arte, è quella di separare fisicamente il dominio della sorgente da quello del DAC, utilizzando non solo PCB separati, ma collocandoli in contenitori metallici separati (che fanno almeno in parte da schermo) e collegandoli per mezzo di cavi in fibra ottica, che sono a tutti gli effetti un vero e proprio "muro" contro le emissioni EMI/RFI. Quindi buffer FIFO asincrono da una parte e rigenerazione dei segnali digitali nel dominio temporale "pulito" dall'altra.  

[Andrea Mori]

1 ora fa, prometheus ha scritto:

Leggo con interesse anche se le mie competenze tecniche non mi permettono di capire a fondo…

Tuttavia anche per me il discorso è interessante e riesco a cogliere a grandi linee le problematiche affrontate.

Ad Andrea @Andrea Mori vorrei chiedere: so che Chord utilizza per i suoi DAC una tecnologia proprietaria. Ci sarà occasione di parlarne? Utilizzo il Qutest, sarebbe interessante per me capire come affronta/risolve i problemi finora menzionati!

Grazie per il prezioso contributo!

Quando descriverò la tecnologia dei DAC sigma-delta cercherò di analizzare anche i CHORD, non so se proprio il Qutest, dipende dalle informazioni che trovo in rete. 

[Andrea Mori]

56 minuti fa, Ricky81 ha scritto:

@Andrea Mori come ho scritto però ha anche una uscita I2S oltre quelle che hai citato e in caso di collegamento col suo pari marca holo May sempre in I2S il jitter sarebbe eliminato?

Nel caso del collegamento all'Holo May direi di si, dal momento che quel DAC implementa un buffer FIFO asincrono proprio per eliminare il jitter proveniente da qualsiasi sorgente.

Rimarrebbe eventualmente il problema delle emissioni EMI/RFI che ho descritto a proposito del DAC Naim, poiché anche nel DAC May i circuiti si trovano all'interno dello stesso box.

[Andrea Mori]

Fuori tema: c'è qualcuno in Toscana che possiede il Mola Mola Tambaqui?

Avrei molto piacere di ascoltarlo.

[davenrk]

@Andrea Mori lo ha @SimoTocca che se non erro è di Firenze

[Andrea Mori]

3 minuti fa, davenrk ha scritto:

@Andrea Mori lo ha @SimoTocca che se non erro è di Firenze

Grazie, gli ho inviato un messaggio privato. Grazie anche a chi me lo ha indicato in privato.

[naim]

15 ore fa, Andrea Mori ha scritto:

Non conosco i Bricasti in dettaglio, da quello che trovo in rete il modello M21 di ultima generazione impiega tre tecnologie diverse, di fatto 3 DAC, e sinceramente non ne capisco il senso.

Da quel che avevo capito quel modello era stato pensato per accontentare anche gli estimatori dell'architettura ladder.

Il loro dac più classico (M1), è comunque un delta/sigma con appunto i due ADI 1955 in configurazione mono, ed è il loro standard.  

[Andrea Mori]

Nei prossimi commenti descriverò alcune tecnologie utili/necessarie all'uscita del DAC nel dominio analogico, ossia i filtri di ricostruzione detti anche filtri anti-immagine. Che comunque possono essere resi più semplici usando il sovra-campionamento.

Prima però un minimo di teoria per capire perché questi filtri si rendono necessari.

All'uscita analogica del DAC vengono ricostruite le ampiezze del segnale campionato, ma queste non sono un segnale continuo come siamo abituati a vederlo quando disegniamo un segnale sinusoidale, bensì sono segnali discreti (finiti, ossia discontinui) generati esattamente ad ogni clock che fa avanzare un campione, ossia and una distanza temporale pari alla frequenza di campionamento. Ad esempio, prendendo a riferimento la tipica frequenza di campionamento dei redbook, ossia 44.1kHz, i campioni (e quindi le ampiezze) verranno generate all'incirca ogni 22,6757 micro secondi (1 / 44.100).

Nell'immagine allegata le ampiezze generate in base al contenuto digitale dei campioni sono rappresentate da puntini neri a diverse distanze dall'asse orizzontale (del tempo) e assumono il valore di tensione sull'asse verticale. Come si vede le ampiezze scorrono dal tempo iniziale al tempo t, ad una distanza temporale pari a Tc, ossia la frequenza di campionamento.

Un segnale discontinuo di questo genere non è proprio il massimo da ascoltare, pertanto il filtro di ricostruzione che segue l'uscita analogica del DAC serve proprio a ricostruire il segnale. Praticamente serve per passare da un segnale tempo-discreto ad uno tempo-continuo.

Di fatto il filtro (normalmente un passa-basso) funziona da integratore dei segmenti tempo-discreti, ed integrando produce un flusso analogico tempo-continuo.

Oltre a questo, il suddetto filtro passa-basso attenua le immagini del segnale campionato che si creano inevitabilmente fuori banda audio. Queste vengono chiamate anche aliasing, ma in realtà questo termine è più appropriato per la conversione analogico-digitale, in un DAC sono vere e proprie immagini del segnale originariamente campionato digitalmente. Queste immagini si creano a partire dalla frequenza di campionamento diviso due, pertanto un segnale campionato da 1kHz produce anche immagini a 23,05 kHz ((44,1 kHz/2) + 1 kHz), 45,1 kHz, 88,2 kHz e via dicendo.

Tuttavia a volte il filtro di ricostruzione viene omesso, allora le capacità che si trovano all'uscita analogica del DAC (PCB, buffer, connettori, cavi), almeno in parte, provvedono ad integrare il segnale altrimenti tempo-discreto. Ovviamente, l'omissione del filtro passa-basso permette il passaggio delle immagini verso l'amplificatore.