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Modulo "universale" con TDA1541A

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Modulo "universale" con TDA1541A

Messaggio  andypairo il Ven 20 Nov 2009 - 0:08

Visto che il TDA1541A è un po' sulla bocca di tutti posto il link alla discussione su audiofaidate.it in cui discuto lo sviluppo del modulo DAC che ho poi inserito nel mio CD723 ma che può facilmente essere adattato a qualsiasi CDP che usi il formato IIS.

http://www.audiofaidate.it/forum/topic.asp?TOPIC_ID=1516&whichpage=1&SearchTerms=TDA1541

Se la cosa interessa posso riproporre il materiale in maniera più organica anche qui.

Comincio con una foto presa durante i primi test

andypairo
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Re: Modulo "universale" con TDA1541A

Messaggio  piero7 il Ven 20 Nov 2009 - 0:15

E lo chiedi pure? Ma certo!

Striscetta verde per te! Wink

piero7
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Re: Modulo "universale" con TDA1541A

Messaggio  shantim il Ven 20 Nov 2009 - 0:29

@piero7 ha scritto:E lo chiedi pure? Ma certo!

Striscetta verde per te! Wink

idem, quoto in toto! Very Happy

shantim
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Fase 1: Introduzione e scelta della "cavia"

Messaggio  andypairo il Ven 20 Nov 2009 - 20:24

Il progetto è nato cercando di costruire attorno al TDA1541A un modulo che utilizzasse appieno le potenzialità di questo DAC, raramente sfruttate nelle macchine che ne hanno fatto uso.
In una serie di threads su diyaudio sono emerse delle informazioni sulla struttura interna del chip che hanno consentito di rilevarne le criticità fondamentali e di approcciarle in maniera efficiente.
Per fare questo non era possibile prendere un CD che avesse il TDA1541A e semplicemente "tweakkarlo" nè a mio avviso utilizzare un DAC esterno per via l'interfaccia SPDIF.

La scelta è caduta quindi su di un CD player sufficientemente moderno, con meccanica ragionevolmente buona e al contempo economico come il CD723 Philips, che dispone tra l'altro di una grande quantità di spazio all'interno del case per alloggiare tutto il necessario.

I più accorti avranno già sulla bocca le prima obiezioni:
-il CD723 ha come DAC il TDA1545, che pur essendo Philips utilizza il formato dati Sony (EJAI) Hehe
-l'uscita digitale non è bit-perfect ma risulta scalata digitalemnte di 0.5dB Scream

Per fortuna un autocostruttore francese ha messo a punto un circuito a microcontrollore che va a riprogrammare il filtro digitale SAA7378 in modo da consentire di ottenere, a scelta il formato IIS (usato dal TDA1541A) o EJAI e pure il fattore di sovracampionamento (1,2 o 4).

In ogni caso il modulo che vado a presentare è adatto a qualsiasi CD player che usi il formato dati IIS

Nei prossimi post parlerò più estesamente delle varie scelte progettuali.

Ciao

Andrea

andypairo
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Re: Modulo "universale" con TDA1541A

Messaggio  florin il Ven 20 Nov 2009 - 20:42

@andypairo ha scritto:Il progetto è nato cercando di costruire attorno al TDA1541A un modulo che utilizzasse appieno le potenzialità di questo DAC, raramente sfruttate nelle macchine che ne hanno fatto uso.
In una serie di threads su diyaudio sono emerse delle informazioni sulla struttura interna del chip che hanno consentito di rilevarne le criticità fondamentali e di approcciarle in maniera efficiente.
Per fare questo non era possibile prendere un CD che avesse il TDA1541A e semplicemente "tweakkarlo" nè a mio avviso utilizzare un DAC esterno per via l'interfaccia SPDIF.

La scelta è caduta quindi su di un CD player sufficientemente moderno, con meccanica ragionevolmente buona e al contempo economico come il CD723 Philips, che dispone tra l'altro di una grande quantità di spazio all'interno del case per alloggiare tutto il necessario.

I più accorti avranno già sulla bocca le prima obiezioni:
-il CD723 ha come DAC il TDA1545, che pur essendo Philips utilizza il formato dati Sony (EJAI) Hehe
-l'uscita digitale non è bit-perfect ma risulta scalata digitalemnte di 0.5dB Scream

Per fortuna un autocostruttore francese ha messo a punto un circuito a microcontrollore che va a riprogrammare il filtro digitale SAA7378 in modo da consentire di ottenere, a scelta il formato IIS (usato dal TDA1541A) o EJAI e pure il fattore di sovracampionamento (1,2 o 4).

In ogni caso il modulo che vado a presentare è adatto a qualsiasi CD player che usi il formato dati IIS

Nei prossimi post parlerò più estesamente delle varie scelte progettuali.

Ciao

Andrea

Complimenti ,molto interessante questo topic,ci fai vedere lo schema e lo stampato?Striscetta verde per te.

florin
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Fase 2: come ti elimino l'SPDIF

Messaggio  andypairo il Ven 20 Nov 2009 - 21:50

Il Jitter è considerato uno dei peggiori nemici del buon suono digitale.
Quello che molti non dicono è che non conta solo il valore assoluto del jitter ma soprattutto la sua eventuale correlazione col segnale.
Se per un jitter casuale sono inudibili livelli relativamente alti quando il jitter è correlato al segnale il livello accettabile è decisamente più basso.
Perchè questa digressione?
Perchè lo standard consumer per la trasmissione dell'audio digitale è l'SPDIF, che presenta un jitter decisamente correlato al segnale dato che il clock del DAC viene ricavato mediante un PLL dal flusso dati seriale.

Una riprova di questa "divisione" sta nell'efficacia dei cosiddetti "reclocker asincroni": misure alla mano il jitter peggiora rispetto al solo SPDIF ma il suono giova della decorrelazione tra jitter e segnale che risulta dal reclocking.

Si è quindi deciso di passare dall'approccio "2 telai" con collegamento SPDIF, più flessibile, al monotelaio, meno flessibile ma più performante in quanto consente:
1- Di eliminare l'SPDIF e il jitter ad esso legato
2- Di migliorare il clock di sistema del CD player utilizzando un clock di migliore qualità
3- Di effettuare un reclocking SINCRONO dei segnali appena prima del DAC in modo da ridurre al minimo il jitter
4- Di implementare il "DEM reclocking" (che spiegherò più avanti).

Ma bando alle ciance : ecco lo schema del modulo.

andypairo
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Re: Modulo "universale" con TDA1541A

Messaggio  andypairo il Ven 20 Nov 2009 - 22:16

Guardando lo schema partendo dal basso troviamo l'alimentatore per il Tent XO (di frequenza uguale al system clock, nel mio caso 8.xx MHz, 11.xx MHz nel caso della maggioranza dei player Philips.
L'alimentatore è una copia del Flea (www.pinkfishmedia.net), e i due integrati sono il 7812 e l'opamp AD797.

Dopo il Tent XO il segnale di clock prende strade diverse: il "Clean Clock" viene usato, assieme all'"inverted Clock", per il reclocking sincrono dei segnali IIS provenienti dal connettore X10.
Il "dirty clock", invece, viene utilizzato per il DEM reclocking (previa divisione) e per sincronizzare il player.
Per effettuare la sincronizzazione bisogna collegare il modulo come si collegano solitamente i clock esterni (Tent, Audiocom, Kwak...)

A destra del TDA troviamo la circuiteria per il DEM reclock, come da schema originale di Henk Ten Pierick. I Jumper mostrati permettono di selezionare il fattore di divsione adatto per ottenere una frequenza di lavoro compresa tra i 200 e i 300 kHz circa.
Per chi non conoscesse questa tecnica in poche parole il DEM reclocking va ad agire sull'oscillatore che pilota la circuiteria di calibrazione delle sorgenti di corrente dei bit del DAC (Dynamic Element Matching).
Normalmente il condensatore da 470pF tra i pin 16 e 17 del TDA serve appunto a far funzionare l'oscillatore interno, che però lavora ad una frequenza non precisa causando delle intermodulazioni sul substrato del chip.
La circuiteria del DEM clocking impedisce all'oscillatore di oscillare e impone alla circuiteria di calibrazione una frquenza che risulta multipla della word clock, eliminando le intermodulazioni casuali.
Il risultato è che il basso perde quella caratteristica di "lanosità" tipicamente associata al TDA per assumere un migliore controllo e senso del ritmo.

Al di sopra del TDA abbiamo le varie alimentazioni, inizialmente tutte previste in configurazione shunt con TL431.
Attenzione all'uso di cap a bassa ESR in accoppiamento con i TL431 (ma anche con LM317....): rischiate di eccitare oscillazioni indesiderate. Notare l'uso di trasformatori (o secondari) separati per le varie funzioni (+/- 5V DAC, +5V reclock, +5V Clock, -15V DAC ecc.), raddrizzatori a diodi Schottky (1N5819 o equivalenti).

Lo stadio I/V è esterno.

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Re: Modulo "universale" con TDA1541A

Messaggio  traspar il Ven 20 Nov 2009 - 22:28

Aohh, sto ragazzo merita! Clap Clap Clap Oki

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Re: Modulo "universale" con TDA1541A

Messaggio  madqwerty il Sab 21 Nov 2009 - 15:51

@traspar ha scritto:Aohh, sto ragazzo merita! Clap Clap Clap Oki
pienamente concordo Smile
peccatamente però che ti sei iscritto con una settimana di ritardo! Laughing

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Re: Modulo "universale" con TDA1541A

Messaggio  andypairo il Sab 21 Nov 2009 - 16:10

... e ancora non sai che progetti ho per il Wap Idea

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Re: Modulo "universale" con TDA1541A

Messaggio  madqwerty il Sab 21 Nov 2009 - 16:57

non lo so ma Dribbling

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Re: Modulo "universale" con TDA1541A

Messaggio  robertor il Dom 22 Nov 2009 - 9:10

nuovo DIY guru?
c@@@o ragazzi, voi parlate di ste cose come se si dovesse bere un bicchiere di ferrarelle.
ma ai poveri mortali come me cosa resta?

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Re: Modulo "universale" con TDA1541A

Messaggio  gianluca il Dom 22 Nov 2009 - 9:38

a noi poveri mortali la felicità di avere l'occasione di leggere ed approfittare di cotanto sapere!!!(che s stà a fare sennò qui sul T forum?) Oki

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Re: Modulo "universale" con TDA1541A

Messaggio  florin il Dom 22 Nov 2009 - 9:52

@robertor ha scritto:nuovo DIY guru?
c@@@o ragazzi, voi parlate di ste cose come se si dovesse bere un bicchiere di ferrarelle.
ma ai poveri mortali come me cosa resta?

Imparare,''nessuno si nasce saggio'',dice un proverbio .
Buona domenica,Roberto!

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Re: Modulo "universale" con TDA1541A

Messaggio  robertor il Dom 22 Nov 2009 - 11:04

buona domenica anche a te florin.

a noi poveri mortali la felicità di avere l'occasione di leggere ed approfittare di cotanto sapere!!!(che s stà a fare sennò qui sul T forum?) Ok boy

ti do pienamente ragione ma, come a scuola, se nessuno ti spiega hai voglia a capire ed imparare Wink .

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Re: Modulo "universale" con TDA1541A

Messaggio  andypairo il Dom 22 Nov 2009 - 11:22

Un paio di precisazioni:
1-Non mi sento un guru nè mi pare di avere assunto atteggiamenti da guru
2-Se qualcuno ha domande relative alle scelte progettuali o ad alcuni aspetti poco chiari sarei felice di discuterne, magari si arriva a un miglioramento del progetto.

Ciao

Andrea

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Re: Modulo "universale" con TDA1541A

Messaggio  andypairo il Dom 22 Nov 2009 - 11:44

@robertor ha scritto:buona domenica anche a te florin.
ti do pienamente ragione ma, come a scuola, se nessuno ti spiega hai voglia a capire ed imparare Wink .

Non siamo a scuola e io non sono il tuttologo dei Dac, ma se hai domande, falle. Se sono in grado ti darò una risposta.

Ciao
Andrea

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Re: Modulo "universale" con TDA1541A

Messaggio  madqwerty il Dom 22 Nov 2009 - 12:50

credo che ne sai molto più della media di noi, e se i ben disposto a darci info in merito, è questo è molto buono ! Smile
io un paio di domande ce le avrei :

- la prima molto banale : questo bel DAC che ci hai mostrato, è in qualche modo "riacquistabile" , c'è una BOM, dei link per i materiali, o era stato fatto in un certo numero di esemplari fatti e finiti, in via "sperimentale" senza preoccuparsi troppo della sua "riproducibilità" ?

- la seconda è meno banale : potresti raccontarci qualcosa in merito a questi errori di jitter, e a come impattano sul suono prodotto ?
ho sempre avuto grosse difficoltà psicologiche ad accettare definizioni "analogiche" per descrivere la qualità (e le relative problematiche) di un segnale "digitale" i cui problemi (sfasamenti del clock) nascono nel mondo digitale..
hai già detto che sono distinguibili due tipi di errore da jitter, quello scorrelato dai dati e quello correlato agli stessi, indicando nel secondo il più problematico,
io in questo capisco che l'errore scorrelato è "casuale" su qualsiasi bit del flusso (in modo non periodico) non prevedibile e non correggibile, ma anche piuttosto raro..
e poi c'è l'errore correlato, che dovrebbe quindi ripresentarsi in modo "periodico" sempre sugli stessi bit della trama, quindi presentarsi in modo "costante" sul nostro flusso dati digitale.
ora, per quel poco che capisco gli errori sul risultato finale dovranno necessariamente essere dei bit cha da 1 vanno a 0, o vicecersa..
e questo si può traduce in un errore di tipo "analogico" ma qui mi casca l'asino.. dal mio punto di vista, più questo errore periodico accade sui bit MSB, più questo errore è grande, se tradotto nel mondo analogico... grande a tal punto da generare problemi così grossi da risultare ben evidenti all'ascolto, non solo un "si sente meno brillante, meno definito, più "chiuso"... potrei accettare definizioni simili in caso di errori periodici che accadano sempre sui bit LSB, quelli meno "significativi" in fase di conversione D/A , i cui errori digitali "poco significativi" possano essere visti come delle pecche analogiche, scarsa definizione del suono riprodotto, ecc.ecc...
a meno che i dati "ricostruiti" con errori sui bit MSB (quindi dati con errori "grossi") non vengano automaticamente "riconosciuti" e "scartati" dal DAC (magari interpolando col dato precedente e il dato successivo) e quindi si faccia rientrare l'errore "grosso" come un errore dovuto all'interpolazione (quindi molto più piccolo)

spero di averti descritto con sufficiente decenza il gran casino che ho in testa in merito.. Very Happy
Hello

madqwerty
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Re: Modulo "universale" con TDA1541A

Messaggio  andypairo il Dom 22 Nov 2009 - 21:10

@madqwerty ha scritto:
io un paio di domande ce le avrei :

- la prima molto banale : questo bel DAC che ci hai mostrato, è in qualche modo "riacquistabile" , c'è una BOM, dei link per i materiali, o era stato fatto in un certo numero di esemplari fatti e finiti, in via "sperimentale" senza preoccuparsi troppo della sua "riproducibilità" ?

- la seconda è meno banale : potresti raccontarci qualcosa in merito a questi errori di jitter, e a come impattano sul suono prodotto ?
ho sempre avuto grosse difficoltà psicologiche ad accettare definizioni "analogiche" per descrivere la qualità (e le relative problematiche) di un segnale "digitale" i cui problemi (sfasamenti del clock) nascono nel mondo digitale..
hai già detto che sono distinguibili due tipi di errore da jitter, quello scorrelato dai dati e quello correlato agli stessi, indicando nel secondo il più problematico,
io in questo capisco che l'errore scorrelato è "casuale" su qualsiasi bit del flusso (in modo non periodico) non prevedibile e non correggibile, ma anche piuttosto raro..
e poi c'è l'errore correlato, che dovrebbe quindi ripresentarsi in modo "periodico" sempre sugli stessi bit della trama, quindi presentarsi in modo "costante" sul nostro flusso dati digitale.
ora, per quel poco che capisco gli errori sul risultato finale dovranno necessariamente essere dei bit cha da 1 vanno a 0, o vicecersa..
e questo si può traduce in un errore di tipo "analogico" ma qui mi casca l'asino.. dal mio punto di vista, più questo errore periodico accade sui bit MSB, più questo errore è grande, se tradotto nel mondo analogico... grande a tal punto da generare problemi così grossi da risultare ben evidenti all'ascolto, non solo un "si sente meno brillante, meno definito, più "chiuso"... potrei accettare definizioni simili in caso di errori periodici che accadano sempre sui bit LSB, quelli meno "significativi" in fase di conversione D/A , i cui errori digitali "poco significativi" possano essere visti come delle pecche analogiche, scarsa definizione del suono riprodotto, ecc.ecc...
a meno che i dati "ricostruiti" con errori sui bit MSB (quindi dati con errori "grossi") non vengano automaticamente "riconosciuti" e "scartati" dal DAC (magari interpolando col dato precedente e il dato successivo) e quindi si faccia rientrare l'errore "grosso" come un errore dovuto all'interpolazione (quindi molto più piccolo)

spero di averti descritto con sufficiente decenza il gran casino che ho in testa in merito.. Very Happy
Hello

Prima domanda: ho schema e PCB in formato Eagle, il prototipo è stato realizzato in unico esemplare (e contiene un paio di errori facilmente aggiustabili, inoltre alcune cose le farei diversamente ora).
Quindi direi che con un po' di impegno è replicabile ma non pensavo di farne un kit o un group buy a meno di diverse richieste in tal senso.

Seconda domanda: qui la cosa si farebbe lunga, comunque:
-il jitter nella conversione D/A è inteso come l'errore temporale sull'istante di ricostruzione effettivo del segnale da digitale ad analogico rispetto all'istante "teorico": in sostanza il campione (che è sempre esatto, non sono errori sui bit come hai ipotizzato tu) viene convertito in "anticipo" o in "ritardo" causando una distorsione della forma d'onda.
Quindi non si tratta di interpolazione o altri errori ma semplicemente di un errore sulla tempistica della conversione.

Questa immagine, tratta da TNT audio, dà un'idea dell'effetto che può avere il jitter



Una lettura utile (da cui ho tratto l'immagine precedente) può essere questa: http://www.tnt-audio.com/clinica/jitter1.html

La correlazione del jitter ai dati, nell'interfaccia SPDIF, è legata al fatto che il clock e i dati sono trasmessi attraverso un unico flusso dati seriale e che il ricevitore digitale deve ricostruire il clock a partire da questi dati (=dai fronti del segnale). Siccome le transizioni 0-1 e 1-0 non sono identiche (ma ci sono sicuramente anche molti altri fattori) l'accuratezza del clock ricostruito va a essere influenzata dal valore dei dati in transito.

Qui http://www.positive-feedback.com/Issue43/jitter.htm sono citati studi AES sul confronto tra jitter correlato al segnale e non.

Per quanto riguarda la mia esperienza a riguardo: non so se avete sentito parlare del reclocking asincrono.
In pratica si tratta di ricloccare i segnali digitali dopo il ricevitore digitale con dei flip-flop pilotati da un clock a frequenza elevata (>50MHz) indipendente dal clock di sistema.
Questo sistema porta a un peggioramento del valore assoluto del jitter (Pedja Rogic aveva fatto delle misure a riguardo) ma a un netto miglioramento del suono (immagine soprattutto IMHO).
Quale è il motivo di questo miglioramento? Il reclocker asincrono (ben diverso dal reclock sincrono usato nel modulo che invece minimizza il jitter in toto) effettua una "decorrelazione" del jitter dal segnale in quanto i flip flop sono triggerati a intervalli indipendenti dalla frequenza e dallo stato del segnale al loro ingresso.
La spiegazione non è tecnicamente impeccabile (anzi....) ma spero che renda l'idea.....

Ciao

Andrea

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Re: Modulo "universale" con TDA1541A

Messaggio  madqwerty il Lun 23 Nov 2009 - 2:29

@andypairo ha scritto:spero che renda l'idea.....
perfect! Ok

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Re: Modulo "universale" con TDA1541A

Messaggio  andypairo il Mar 24 Nov 2009 - 18:43

Per concludere la fase espositiva ecco lo sbroglio della PCB, praticamente una singola faccia con alcuni ponticelli dal lato componenti.
Potete notare come l'utilizzo di condensatori a film in SMD (PPS) consenta di piazzarli direttamente sotto al chip, minimizzando le induttanze parassite dovute ai reofori e alle piste forzatamente più lunghe utilizzando componenti trough-hole.



Ciao

Andrea

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Re: Modulo "universale" con TDA1541A

Messaggio  aris69 il Gio 26 Nov 2009 - 23:32

volete la guerra? guerra sia!! Laughing Laughing


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Re: Modulo "universale" con TDA1541A

Messaggio  andypairo il Sab 28 Nov 2009 - 18:33

Le PCB sono state sbrogliate con Eagle e realizzate con fotoincisione.
Ci sono alcuni errori (scoperti in fase di test) , il Tent XO specchiato e il Clear dei flip-flop rimasto aperto.
Eagle ovviamente segnala un po' di errori di clearance, ecc che vanno risolti se si intende far fare il PCB professionalmente ma che se si opta per la fotoincisione "in casa" si possono ignorare.

Allegherei i file relativi ma non so come si fa... se qualcuno mi spiega...

Ciao

Andrea

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Re: Modulo "universale" con TDA1541A

Messaggio  madqwerty il Sab 28 Nov 2009 - 20:52

cosa sono gli errori di clearance Very Happy
file sul forum non credo tu possa uploadarli, solo immagini..
potresti usare rapidshare o servizi simili..
oppure lasci una mail con qualche spazio dentro e la gente ti contatta Wink (rapidshare dopo un po' cancella)

Aris, e quel DAC da dove salta fuori ?!?

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Re: Modulo "universale" con TDA1541A

Messaggio  aris69 il Sab 28 Nov 2009 - 20:56

quel DAC e' una meraviglia dell'amico Valter che si e' iscritto al forum da poco tempo. Mi ha confermato che appena riesce a ritrovare la documentazione in merito alla sua realizzazione, ci dara' tutte le informazioni del caso.

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