03.05.2017, 02:11 PM
(03.05.2017, 01:03 PM)christianw. schrieb: Das kannst du m.E. auch auf dem roten Board bestücken, PFFB Footprints sind vorhanden.
Aye, aye, Sir!
...mit der Lizenz zum Löten!
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Post-Filter-Feedback
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Aye, aye, Sir!
03.05.2017, 04:04 PM
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03.05.2017, 11:26 PM
(Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 03.05.2017, 11:30 PM von voltwide.)
Den TPA3118 habe ich mal auf 1MHz Takt gepatched und mit OPA2134 getestet
Fazit: Der THD ist deutlich schlechter, Rauschen bestenfalls auf demselben Level.
Dazu kommt die erhöhte Stromaufnahme - als einziger Vorzug bleibt der kleinere HF-ripple am LS-Ausgang.
Dies war nun also nicht der Bringer.
Heute sind mir doch tatsächlich noch ein paar alte LM358 und LM1458 in die Hände gefallen.
Die zugehörigen Rauschmessungen möchte ich Euch natürlich nicht vorenthalten:
Fazit: Der THD ist deutlich schlechter, Rauschen bestenfalls auf demselben Level.
Dazu kommt die erhöhte Stromaufnahme - als einziger Vorzug bleibt der kleinere HF-ripple am LS-Ausgang.
Dies war nun also nicht der Bringer.
Heute sind mir doch tatsächlich noch ein paar alte LM358 und LM1458 in die Hände gefallen.
Die zugehörigen Rauschmessungen möchte ich Euch natürlich nicht vorenthalten:
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04.05.2017, 09:55 AM
btw mit dem 1458 gabs mal ne interessante Schaltung , glaube im Magazin WirelessWorld : ein Gravitationswellen Sensor !
sehr interessant, mit guter Erklärung, der eigentliche Sensor ist ein gewickelter Folienkondensator, damit ein 1458 als Integrator geschaltet und dann noch eine Stufe zur maximalen Verstärkung dahinter... da kannste dann am Ausgang die langsamen Wellen sehen....
es war übrigens das April-Heft
sehr interessant, mit guter Erklärung, der eigentliche Sensor ist ein gewickelter Folienkondensator, damit ein 1458 als Integrator geschaltet und dann noch eine Stufe zur maximalen Verstärkung dahinter... da kannste dann am Ausgang die langsamen Wellen sehen....
es war übrigens das April-Heft
Don't worry about getting older. You're still gonna do dump stuff...only slower
04.05.2017, 10:11 AM
(04.05.2017, 09:55 AM)alfsch schrieb: btw mit dem 1458 gabs mal ne interessante Schaltung , glaube im Magazin WirelessWorld : ein Gravitationswellen Sensor !
sehr interessant, mit guter Erklärung, der eigentliche Sensor ist ein gewickelter Folienkondensator, damit ein 1458 als Integrator geschaltet und dann noch eine Stufe zur maximalen Verstärkung dahinter... da kannste dann am Ausgang die langsamen Wellen sehen....
es war übrigens das April-Heft
Genau das richtige Futter für die Esoteriker Gemeinde
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11.05.2017, 01:01 PM
(Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 11.05.2017, 01:03 PM von phase_accurate.)
Habe mir die TI Application Note mit dem Post-Filter Feedback einmal angeschaut. Verglichen mit der Schaltung hier ist der dortige Vorschlag schon spartanisch. Die Phasenreserve wird auch nicht weltbewegend sein.
Ich gehe davon aus, dass die Phasenreserve hier aber hoch genug ist, dass man mittels aktivem LAG Filter (mit DC Verstärkung >1) im Vorwärtspfad die Gegenkopplung zusätzlich noch etwas anziehen könnte. Dies würde dann auf einen äusseren Feedback Loop 2ter Ordnung herauslaufen.
Kann aber gut sein, dass das bezüglich Klirr nichts bringt wegen dem Ripple aliasing Error.
Gruss
Charles
Ich gehe davon aus, dass die Phasenreserve hier aber hoch genug ist, dass man mittels aktivem LAG Filter (mit DC Verstärkung >1) im Vorwärtspfad die Gegenkopplung zusätzlich noch etwas anziehen könnte. Dies würde dann auf einen äusseren Feedback Loop 2ter Ordnung herauslaufen.
Kann aber gut sein, dass das bezüglich Klirr nichts bringt wegen dem Ripple aliasing Error.
Gruss
Charles
11.05.2017, 01:14 PM
Zitat:Hi Christian,
The AN TPA3255 is, in fact, not self destructive with open load, even with high level square wave input signal, which is the worst case you can treat it. There is some overshoot/ringing, but not uncontrollable. Loaded it behaves quite well.
We chose this simple approach since we also need to support it, so the less knobs to turn… We can get better with a more advanced scheme, but that will not come at ease for our apps team, or our customers that never follow our guidelines 100%.
BTW: In case of total lack of control, the OC will as often kick in and shut down the device before anything burns.
AES337, -boy that’s some time ago. I cannot recall Charles’ face, but yes, I attended and presented a paper of the TAS5630 development.
Best regards,
Søren
13.05.2017, 01:01 PM
Am bisherigen TPA3118-Aufbau mit PFFB habe ich mal den THD bei 5khz gemessen
Das geht noch schlechter - hier die Messung des TPA3118 o. PFFB:
Das geht noch schlechter - hier die Messung des TPA3118 o. PFFB:
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14.05.2017, 01:04 AM
(Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 14.05.2017, 01:06 AM von voltwide.)
Die letzte Messung erfolgte allerdings unfairerweise mit 36dB Verstärkungseinstellung - ist also ein Apfel-Birnenvergleich.
Hier nun der aktuelle Stand des PFFB rund um den TPA3118, ohne AFE.
Das Ziel ist maximale Gegenkopplung (=aka Schleifenverstärkung) bis zu möglichst hoher Frequenz -
und das bei hinreichender Stabilität auch ohne Last.
Die Schwierigkeit besteht grundsätzlich darin trotz der geringen Schleifenverstärkung zwei Nullstellen in das Gegenkopplungs-Netzwerk ein zu bauen.
Das klappt mit dem derzeitigen Filter sowohl in Simulation als auch in der Praxis.
Bei Messungen hat sich gezeigt, dass das Ganze instabil wird, wenn man die Kompensationskapazität halbiert.
Diese praktische Erkenntnis habe ich in die Simulation eingebracht, das TPA-Modell wurde ergänzt durch 2 Rückwirkungskondensatoren und kommt damit der Realität ein Stück näher.
Nachdem die Schleifenstabilität soweit abgehakt war zeigte die Simulation der Vorwärtsverstärkung einen recht mäßigen Frequenzgang mit 6dB-Abfall bei 20kHz.
Dies läßt sich korrigieren durch ein RC-Kompensationsglied parallel zu den Einkoppelwiderständen R_in.
Nach etwas Rumprobieren mit den Werten erscheint der Frequenzgang in der Simulation nun linealglatt bis 20khz:
TPA3118_PFFB_2017_05_13_gain.asc (Größe: 7,24 KB / Downloads: 406)
Hier nun der aktuelle Stand des PFFB rund um den TPA3118, ohne AFE.
Das Ziel ist maximale Gegenkopplung (=aka Schleifenverstärkung) bis zu möglichst hoher Frequenz -
und das bei hinreichender Stabilität auch ohne Last.
Die Schwierigkeit besteht grundsätzlich darin trotz der geringen Schleifenverstärkung zwei Nullstellen in das Gegenkopplungs-Netzwerk ein zu bauen.
Das klappt mit dem derzeitigen Filter sowohl in Simulation als auch in der Praxis.
Bei Messungen hat sich gezeigt, dass das Ganze instabil wird, wenn man die Kompensationskapazität halbiert.
Diese praktische Erkenntnis habe ich in die Simulation eingebracht, das TPA-Modell wurde ergänzt durch 2 Rückwirkungskondensatoren und kommt damit der Realität ein Stück näher.
Nachdem die Schleifenstabilität soweit abgehakt war zeigte die Simulation der Vorwärtsverstärkung einen recht mäßigen Frequenzgang mit 6dB-Abfall bei 20kHz.
Dies läßt sich korrigieren durch ein RC-Kompensationsglied parallel zu den Einkoppelwiderständen R_in.
Nach etwas Rumprobieren mit den Werten erscheint der Frequenzgang in der Simulation nun linealglatt bis 20khz:
TPA3118_PFFB_2017_05_13_gain.asc (Größe: 7,24 KB / Downloads: 406)
...mit der Lizenz zum Löten!
14.05.2017, 02:11 AM
(14.05.2017, 01:57 AM)christianw. schrieb: Und, wir klingts?
Weiß ich nicht, muß erst mal frische Batterien in die Hörgeräte einlegen
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15.05.2017, 02:38 PM
(Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 15.05.2017, 03:59 PM von phase_accurate.)
Ich kann mir gut vorstellen, dass das noch einmal schönere Rechtecke gibt.
Aber bitte nicht enttäuscht sein wenn es bei dem Klirr keine signifikante Verbesserung gibt. Man hat zwar so einen höheren Gegenkopplungsfaktor bei hohen Audio Frequenzen - aber leider auch mehr Ausgangsrippel der rückgekoppelt wird (=> Ripple Aliasing Error).
Eine interessante Topologie zur Erhöhung des Gegenkopplungsfaktors am oberen Ende des Audiobereichs könnte eventuell die Verwendung von zwei Integrierern sein mit einer Rückkopplung über beide, so dass ein Pol entsteht, welcher wiederum eine Nullstelle gibt bei der Fehlerübertragungsfunktion. Also so wie es bei Delta sigma Modulatoren gemacht wird.
Ergänzung: Falls nicht klar ist, was ich meine hier noch ein Beispiel nach dem Motto "Googeln geht schneller als zeichnen". Das Detail das ich meine, ist die Gegenkopplung um die zwei Intergrierer herum mit der Skalierung kz:
http://www.edaboard.com/thread232441.html
Der Nachteil wäre natürlich, dass man wieder OP AMPs im Vorwärtspfad hätte. Wenn man Post Filter machen will muss man auch sonst noch etwas Gehirnschmalz einsetzen aber machbar sollte es dennoch sein.
Gruss
Charles
Aber bitte nicht enttäuscht sein wenn es bei dem Klirr keine signifikante Verbesserung gibt. Man hat zwar so einen höheren Gegenkopplungsfaktor bei hohen Audio Frequenzen - aber leider auch mehr Ausgangsrippel der rückgekoppelt wird (=> Ripple Aliasing Error).
Eine interessante Topologie zur Erhöhung des Gegenkopplungsfaktors am oberen Ende des Audiobereichs könnte eventuell die Verwendung von zwei Integrierern sein mit einer Rückkopplung über beide, so dass ein Pol entsteht, welcher wiederum eine Nullstelle gibt bei der Fehlerübertragungsfunktion. Also so wie es bei Delta sigma Modulatoren gemacht wird.
Ergänzung: Falls nicht klar ist, was ich meine hier noch ein Beispiel nach dem Motto "Googeln geht schneller als zeichnen". Das Detail das ich meine, ist die Gegenkopplung um die zwei Intergrierer herum mit der Skalierung kz:
http://www.edaboard.com/thread232441.html
Der Nachteil wäre natürlich, dass man wieder OP AMPs im Vorwärtspfad hätte. Wenn man Post Filter machen will muss man auch sonst noch etwas Gehirnschmalz einsetzen aber machbar sollte es dennoch sein.
Gruss
Charles
15.05.2017, 04:02 PM
(Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 15.05.2017, 04:08 PM von voltwide.)
Das mit den schönen Recktecken ist so eine Sache - zwischendurch muß man auch mal wieder den Frequenzgang bis 20kHz überprüfen.
Und da zeigten sich dann schon mehrere dB Abfall bei 20kHz.
Zur Kompensation habe ich das oben gezeigte zusätzliche RC-boost-Filter parallel zu R-in eingeführt.
Damit läßt sich der Fq-Gang wieder einigermaßen gerade biegen -
Nun klingeln die Rechtecke wieder!
Ich dreh da noch an den verschiedenen Stellschrauben rum....
Inzwischen tendiere ich dazu, weniger Wert auf schöne Rechtecke zu legen, solange das Ganze halbwegs stabil wirkt.
Das Klingeln stört erstmal nur das Auge - nicht das Ohr. Und um es anzuregen, bedarf es sehr scharfer Transiienten,
die ein DAC-Ausgang mit Filterung garnicht zu liefern vermag.
Ein schönes Rechteck ist immer nice to have, inzwischen fokussiere ich aber mehr auf
linearen Fq-Gang und geringen Klirrfaktor auch bei hohen Frequenzen.
Und ja, ich sehe da auch recht enge Grenzen des Machbaren - vor allem durch die Anhebung der Ausgangsripple-Spannung durch die notwendigen lead-Filter zur Phasenkorrektur. Von daher erscheint mir ein aktiver PFFB mit OPVs eher utopisch.
Und da zeigten sich dann schon mehrere dB Abfall bei 20kHz.
Zur Kompensation habe ich das oben gezeigte zusätzliche RC-boost-Filter parallel zu R-in eingeführt.
Damit läßt sich der Fq-Gang wieder einigermaßen gerade biegen -
Nun klingeln die Rechtecke wieder!
Ich dreh da noch an den verschiedenen Stellschrauben rum....
Inzwischen tendiere ich dazu, weniger Wert auf schöne Rechtecke zu legen, solange das Ganze halbwegs stabil wirkt.
Das Klingeln stört erstmal nur das Auge - nicht das Ohr. Und um es anzuregen, bedarf es sehr scharfer Transiienten,
die ein DAC-Ausgang mit Filterung garnicht zu liefern vermag.
Ein schönes Rechteck ist immer nice to have, inzwischen fokussiere ich aber mehr auf
linearen Fq-Gang und geringen Klirrfaktor auch bei hohen Frequenzen.
Und ja, ich sehe da auch recht enge Grenzen des Machbaren - vor allem durch die Anhebung der Ausgangsripple-Spannung durch die notwendigen lead-Filter zur Phasenkorrektur. Von daher erscheint mir ein aktiver PFFB mit OPVs eher utopisch.
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18.05.2017, 10:27 AM
Inzwischen habe ich ein alternatives AFE aufgebaut und erste Tests gefahren.
Gestört hatte mich der Eingang, d.h. die relativ niedrige Eingangsimpedanz mit 2k2 resp 24k an den Eingängen
und die daraus resultierenden großen Koppelkapazitäten.
Mit einem weiteren Dual-OPV wird das Ganze zu einem Instrumentation-Amp mit symmetrischem Ausgang erweitert.
Die Eingangsimpedanz ist nun symm mit 2x100kOhm.
Der Mehraufwand relativiert sich wenn man all diese gleichen Widerstände durch Widerstandsarrays realisiert,
Koppelkapazitäten sind nun 220nF und 1u0.
Mit einigen jumpern wäre auch BTL/SE möglich.
Die sonstige Performance dürfte sich von dem bisherigen AFE kaum unterscheiden.
Gestört hatte mich der Eingang, d.h. die relativ niedrige Eingangsimpedanz mit 2k2 resp 24k an den Eingängen
und die daraus resultierenden großen Koppelkapazitäten.
Mit einem weiteren Dual-OPV wird das Ganze zu einem Instrumentation-Amp mit symmetrischem Ausgang erweitert.
Die Eingangsimpedanz ist nun symm mit 2x100kOhm.
Der Mehraufwand relativiert sich wenn man all diese gleichen Widerstände durch Widerstandsarrays realisiert,
Koppelkapazitäten sind nun 220nF und 1u0.
Mit einigen jumpern wäre auch BTL/SE möglich.
Die sonstige Performance dürfte sich von dem bisherigen AFE kaum unterscheiden.
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18.05.2017, 10:45 AM
Hier zwei Rauschpegelmessungen:
1. OPA2134+NE5532
2. NJM2068+NE5532
Die Unterschiede zwischen verschiedenen OPVs treten schon deutlich zu Tage.
Das Eigenrauschen des TPA ist bereits in den Hintergrund getreten und die Eingangsstufe dominiert.
Der im Vergleich zu vorigen Messungen höhere Rauschpegel erklärt sich aus der höheren Verstärkung von 44V/V (vormals 20V/V).
-86dBV wären 50uVrms(A) gemessen am Ausgang und 1,2uVrms(A) bezogen auf den Eingang.
1. OPA2134+NE5532
2. NJM2068+NE5532
Die Unterschiede zwischen verschiedenen OPVs treten schon deutlich zu Tage.
Das Eigenrauschen des TPA ist bereits in den Hintergrund getreten und die Eingangsstufe dominiert.
Der im Vergleich zu vorigen Messungen höhere Rauschpegel erklärt sich aus der höheren Verstärkung von 44V/V (vormals 20V/V).
-86dBV wären 50uVrms(A) gemessen am Ausgang und 1,2uVrms(A) bezogen auf den Eingang.
...mit der Lizenz zum Löten!
18.05.2017, 10:50 AM
Widerstandsarrays gibt es mit <=1% Genauigkeit? Bisher waren mir nur >=5% geläufig.
18.05.2017, 11:51 AM
(18.05.2017, 10:50 AM)christianw. schrieb: Widerstandsarrays gibt es mit <=1% Genauigkeit? Bisher waren mir nur >=5% geläufig.
Auf den Nennwert kommt es weniger an, mehr auf den Gleichlauf (tracking).
Zumindest früher lagen die Unterschiede innerhalb eines Array <1%.
...mit der Lizenz zum Löten!
18.05.2017, 01:38 PM
Muss man sich im Detail ansehen. Wird das AFE für den 3255 auch dahingehend geändert?