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2019年8月 6日 (火)

量子力学 dcs Elgar DAコンバータ 5bit Ring DAC の解析 3

08040デジタルには、お化けが居る。dcs Elgar DAコンバータ 5bit Ring DAC のノイズ測定中に出た!オシロスコープtds784dは1ch使用時最高4G samplingと凄い、凄いのでscale(時間軸)ダイアルをクルクル回しこれ以上出ないサンプリングがてっきり4G samplingと思っていたが、何と100G samplingの500psecととんでもない超高性能?が出てしまった。なんてこたあない、ソフトウエアストッパーが無いものだから、お化け領域へ入ってしまった。実は100gs/sの後のetがエラー表示だったが、マニュアルなど読まないからこの体たらく。しかし時間軸がお化けだけで、ノイズレベルにはそう差は無い。デジタルオシロスコープはアナログオシロスコープのような正直さを持ち合わせていないから、注意して使われた方がよろしい。

08042とゆう訳でデジタルお化けに注意しながら再度ノイズ測定をした。cdpでテスト用の1khzサイン波cdを回して、tp11とtp12のオフセット付き差動出力を見る。再度見るがやはりノイズっぽい。

08043そこでdpo(デジタル・フォスファ)に切り替える。するとやはり波形が滲みノイズが見えている。ピーク辺りが特にノイジーだがこれについては何れ解析する。

08044続いて250M samplingにして波形を見ると、ようやく正確なノイズを捉まえることが出来た。

08041x今回から正確にデータを残すために、面倒でもfddにデータを落とすことにした。サンプリングノイズが見て取れ、2.822Mhz毎にピークが出ている。時間軸が1devで100nsec、電圧軸は100mvでp-pでは200mvも出ている。この時のマクロデータは下画像。44.1khzの64倍オーバーサンプリングは44.1khz x 64=2.822Mhzのサンプリングとなり、理屈上は4倍で1bit節約できるから64/4=16bitの節約ができる。そこを5bitとしているから、分解能は十分に取れていることになる。問題は3.659vrmsの信号時に121mvrmsのノイズが乗ることで、-30dbしかs/n比が取れていない。2.822Mhz毎のノイズだからまあいいか!と開き直られても、帰還の掛かったopampではどうゆう挙動をするか分からないし、事実opamp出力のサイン波にノイズっぽさが現れている。平気でスイッチング電源やcpuスイッチングを搭載したがるが、スイッチングノイズは下手なノイズ対策では追いつかず、まあいいかの範疇になり、デジタル臭さとかデジタルはアナログに劣ると判断されるのはこのノイズのせいで、デジタル伝道師はノイズ対策に努々努力を怠るなかれ。

08046上画像のマクロデータがこれ。オフセット付きだからac電圧測定モードにしてある。1khzサイン波の電圧値は3.659vrms。


08045こちらがtds784dの4Gsamplingのノイズ波形で、デジタルお化けもなしにきちんと捉えて、この件はお終い。ここからが本題、dcs Elgar DAコンバータの5bit Ring DACはエポックメイキングな出来事で、デジタルサウンドの格調を一気に引き上げた。引き上げたがアナログ回路は旧態依然で、エポックは無い。ここをブレイクスルーする為にはアナログエポックメイキングをするしかない。それには5bit Ring DACボードの徹底解析で、高価なdaコンバータを1台破壊するまでやるしかないが、やっとその覚悟が整った。

08048xおまけです。
今回デジタル出力として使用しているソニーの安物cdp-950の、アナログ出力サイン波データを念のため採ってみた。10M sampleの5μsec、ヴァリアブル出力のmax電圧は1.706vrmsと出て、サイン波の一部を拡大したがご覧のようにノイズレベルは小さいし、tds784dの暗雑音もあるから納得できる値に思う。

08047同じディメンジョンでdcs daコンバータを採ってみた。ご覧のようにソニーとは比較にならないほどノイズは大きい。これでタイムロードの出している仕様書には110dbとなっているが、一体これは?...まあ、ノイズと音色の関係性の曖昧さと、デジタル側で音を作っている証明に思う。たまりかねて名工ミルトさんに電話をする。「事件です、帰りに寄ってください!」「ようがす」差動トランスの巻き線手法を綿密に密談する。「縦方向平衡バランスはこのように巻いてください」「承知しやした!」「今回、daコンバータの電流出力を差動トランスに入れcx350でアンプする方式の重大性に気付いて、大幅にパワーアンプ製作の工程が遅れて申し訳ない」「納期は決めていないからいいですよ~」又しても面倒に巻き込んでしまった。一般的な差動トランスでは縦方向平衡バランスは採っていないから、トランス結合の優位性は証明されていない。水晶粒防振ofc純銅トロイダル差動トランスこそが、縦方向平衡バランス構造を採れる唯一の方法と決めて、我等はそこの未踏へ踏み込む...

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