2024年3月4日月曜日

【回路】いつもなんだかなー

回路ポエム・・・

お題:やたらと高ゲインなDCアンプがoffsetでサチるのを防ぐため、逆電圧で補正する回路を開発せよ(かつLow noiseでもあること)

口で言うのは簡単だが、あまりにも高ゲインなのでなかなかうまくいかない.リフォームがハードコアになった11月12月1月と回路開発に割く時間が無かったが、ようやくじっくりと取り組めるこの頃だ.

なお、offsetの主原因はopampではなく、入力ブリッジなので、低offset opampを採用すれば一丁上がりとはならない.

さらに加えて、逆電圧はDC限定でなくAC+DCで補正したい....

ついては、AC+DCの精密な任意波形発生器を作るのが最初の一歩.
精密さは16bitじゃぁ足りない.24bitぐらい欲しい.

↑こうしてどんどん仕様が厳しく追い詰められてゆくわけだが、、、そっち方面の某専門家によると、
 「補正系は追求しても無駄」
とのお墨付きをもらっているそうでもあり、
 「じゃぁその通念を俺が覆したるわ」
とファイトが湧くところだ.
乗り越えなければおしまい、乗り越えれば超ラッキーな局面はたまにある.そこに喰らいつくか最初から諦めるかが技術者の格の違いだ.

これまでのヒラ検討の結果「こりゃダメだ」と決着がついて破棄した用件について以下に書く.

ーーーー
「精密な24bit任意波形発生器」といえば、どこかしらのオーディオDACを使えばいいじゃんと思うよね.それでやってみたわけ.

↓まず、PCM510xというTIのDAC.安いHiRes DACとして使われることが多いIC.
これは使いやすいので便利なんだけど、SNRがおおまかに100dBクラスなのでnoiseが巨大でぜーんぜんダメ.
もうひとつ、DACが発生するDC offsetが激しい.DAC表面を半田ごてで加熱するとDCがすっ飛んで行く.offset面でもぜーんぜんダメ.

SNRが良いDACを探せば140dBクラスのAK4499なんかがある.しかし価格は1万円.ビビるわそんなの.とりあえずスルー.

↓次にSNR 120dBクラスのPCM1794を使ってみた.±15V,5V,3Vの電源とopampが必要なのでかなりめんどくさい.
120dBなりにnoiseは減った.
だが、DC offsetが期待未満でこれもダメだった.DACのVrefを電圧リファレンスICから生成することでoffset対策はしたのだけど、それでもふらふらしていてダメ.


結論:オーディオDACのDC性能をアテにするのはダメ(たぶん他社も同様だろう)

方針1:オーディオDACはひとまず捨てる(あとで復活させるかもしれないが)

方針2:DACを使わずにどうするかは、、、腹案がある trust me.


以上のように作っては捨てを繰り返しているのでJLCPCBに発注したがボツるプリント基板が山の様に積もってゆくのである.

かしこ

16 件のコメント:

  1. それなー わかる
    高ゲインアンプだけならそれはそれとして
    逆電圧でしかもAC+DC補正
    そんなんできんのかな できたら天才
    英語サイトにないかな
    などとそか考えない思考停止です
    あの基板の山といったら

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    1. ダメだったら飲みに行きます.
      カウンターで黙って飲んでる時に名案を思いつくもんです.

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    2. それなーあるある
      カウンターで バーテンとはなさないのかな?
      お客さん。今日は。お仕事帰りですか?へえー所沢まで?
      遠いですねー
      所沢って昔、進駐軍駐留していたんですよね
      など はずまない会話
      ・・・・・・・
      デューク東郷

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    3. スタバじゃぁ名案は浮かばないんです.
      ラーメン二郎系はもっとダメ.

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  2. 似たような話では,その昔シリアル信号受信のスレッショルドを確立するのに必要な時間は受信信号をディレイライン(あるいは位相不変フィルタ)で遅らせたりしましたが,今ではもうそんな最初のパルスから再生するのはあきらめて,プリアンブルするようになりましたよね。24ビットでオフセットを自動的に設定するのはとっても大変だと思います。検討を祈ります。

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    1. えーそんなことを.
      わたしはstorageの人ですが、もっぱらプリアンブルで女装じゃなかっ助走してましたのよ.

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    2. >プリアンブル
      フロッピーディスク?でしたっけ。「アドレスマーク」として「通常あり得ないコードの組み合わせ」を作って、それを「同期信号代わり」に使ってたのって。(プリアンブルと言うか「SYNC」ですけど。)
      「デジタル変調」って、本来は、
      ・バイナリデータの「0」や「1」が、「どんなパターン(All 0 や All 1)でも送れる」
      ようにする為のモノだったのですが、「エンコードに工夫」して、「0」「1」の割合が「同じに」なるように(直流成分無し)(マンチェスタ符号化)すれば、「そのまま」送れるじゃないか!って、これ考えた奴は「天才」だと思いました。
      ※「生のバイナリデータ」は、一般に「直流成分」を含むので、高速/長距離伝送時に、不利になります。これを「マンチェスタ符号化」等、「直流成分を含まない」符号化を行えば、「AC結合」で済むので、高速/長距離でも、安定して送れます。
      ※USBも、「8b/10b符号化」という、似たような技術を使ってますね。

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    3. トランス越しに簡単なデータを送るICを作ったときに、適当な符号を決めたのですが、何も考えず非DCフリーな符号だったため伝送特性が悪くて悪くてどひさんでした.失敗.あははー

      SYNCがエラーを起こしやすいパターンだとバーストエラーになってしまってどひさんなのでSYNCパターン選びは大切なんですよね.1bit化けたパターンもSYNCと見做すみたいなロバストな仕掛けもやってました.

      符号はアタマの良い人にお任せしとくに限ります(笑).
      わたしは泥臭い場所の止血に取り組むw

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    4. そう言えば、今や懐かしい響きのある「モデム」も、俗に、
      ・「ピー」「ギャー」
      って言われますが、あの「ピー」も、
      ・プリアンブル
      なんでしょうかね。
      あそこで「初期のタイミング同期」取ってるんだろうな・・・

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    5. >トランス越し
      アナログビデオ信号も、厳密には、
      ・直流分も含まれる信号
      なので、コンデンサかまして「AC結合」にしちゃうと、信号を切り替えた時に、
      ・ブラックアウトやホワイトアウト(要するに、輝度のベースが定まらなくなって信号が暴れる現象)
      が起きますね。その為に「直流再生回路」とか、一応入ってますが。
      (アレも、同期信号の時に、無理やり「クランプかけてゼロボルトにする」みたいな結構「強引な」やり方で、「こんなので良いのか?」と、いつも思ってました。どこが「再生」回路なんだろ?単なる「つじつま合わせ」回路だよな~と思った。)

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    6. >符号はアタマの良い人にお任せ
      この辺になると、「電気」や「通信」と言うより、
      ・数学の世界
      ですからねー。どちらかと言うと「暗号理論」とかに近くなる。

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    7. そういえばモデムのピーって1秒ぐらいあってずいぶんと長いなぁ。
      同期をどうぞどうぞ。

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    8. アナログクランプで上手く回ってりゃ平和でいい世界観でした。

      アナログビデオもAC結合+クランプで直流再生してました。それを2SCなんちゃらでやってる。あの全部剥き出しの世界線を知らない世代っていうのも侘しいものを感じます。

      わたしはアニメも半導体回路も黎明期から全部見聞きしてきた世代ゆえ。

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    9. 数学といえばinterface誌最新号

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  3. なんで基板の山に、
    ・「♀」マーク
    が、たくさんあるんだろ?と思ってよく見たら、
    ・「古」
    って、書いてあるのね・・・
    ※よく考えたら、この2つは「トポロジー」的には、同じなんだよな・・・
    コンピュータで「パターン認識」させるときに、ハマるやつ。

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    1. あははー
      女子マークと古いマーク、上下逆だと同じになるのか....

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