数字音源音色调整的几点心得

nos001

对于高频负载，负载端产生的纹波是主要的，如LT3042这种低噪声高PSRR主要是指对输入端的抑制，对负载端的调整和普通的串联稳压没区别，高频负载同样导致高纹波，只有在输出端并大容量低ESR电容才能降低负载端产生的纹波。

lszyc

nos001 发表于 2022-7-13 12:24
对于高频负载，负载端产生的纹波是主要的，如LT3042这种低噪声高PSRR主要是指对输入端的抑制，对负载端的调 ...

输出端噪声是和PSRR不一样，但是和PSRR指标一样，通过输出端的电压负反馈实现，因此可以认为是接近的。

理论上如此，实测也是如此。

nos001

lszyc 发表于 2022-7-13 12:47
输出端噪声是和PSRR不一样，但是和PSRR指标一样，通过输出端的电压负反馈实现，因此可以认为是接近的。
...

LTSpice，ADI自家的，仿真LT3042对高频负载产生的电压变化调整率不高，1Mhz 15mA方波负载，产生2mV纹波。
并2个 10mΩ 470uF电容，纹波只有100uV。

lszyc

nos001 发表于 2022-7-13 13:04
LTSpice，ADI自家的，仿真LT3042对高频负载产生的电压变化调整率不高，1Mhz 15mA方波负载，产生2mV纹波 ...

输出端加电容是肯定的，估计你仿真的时候，方波负载是从0-15ma吧？2mv纹波时，输出滤波电容是多少？

稳压电源的负载方波响应要不过冲，这个有点为难稳压电路了。

这是lt3042数据表上的过冲测试图

nos001

lszyc 发表于 2022-7-13 20:54
输出端加电容是肯定的，估计你仿真的时候，方波负载是从0-15ma吧？2mv纹波时，输出滤波电容是多少？

...

我不严谨什么都弄个大概，不是0~15mA，是15~40mA的方波电流源，2只560uF 7mΩ固态电容，手头上正在用的。

所以觉得不能按数据手册上推荐的电路来，给CCHD-957这样的有源晶振供电需要加大滤波电容，将纹波的影响降到最低。

实际AZ431+NPN搭焊的串联稳压给CCHD-957供电，使用低ESR大容量电容也感受不出区别，不敢用示波器测了，2只CCHD-957上次测量都烧了，还好没烧主板的XMOS，所以仿真一下得了。

买了7只3042，板子还没画好。



补充内容 (2022-7-21 18:00):
跟容量关系不大，ESR小于10mΩ都一样。

lszyc

nos001 发表于 2022-7-13 21:59
我不严谨什么都弄个大概，不是0~15mA，是15~40mA的方波电流源，2只560uF 7mΩ固态电容，手头上正在用的 ...

对于稳压电路，通常手册上都会说加大输出滤波电容可以增强负载转移特性。包括AMS1117手册也是这么说。


你烧的晶振可够贵的，是不是示波器没有良好的接地？不然不会烧。

nos001

lszyc 发表于 2022-7-13 22:10
对于稳压电路，通常手册上都会说加大输出滤波电容可以增强负载转移特性。包括AMS1117手册也是这么说。
...

接地了，还形成环路了，探针离开3.3V时就坏了，不知道是不是环地的原因。
晶体本身没坏，是与非门和三态缓冲都坏了，买不到原来的型号，买了TI的换了，还能用，只是时钟切换出问题了，358.2切换到192或者反过来都没声，估计性能连普通晶振都不如了，按理换个门电路不至于，不知道是不是烙铁烫很了，封装小太难焊。

飞天狼001

使用示波器地线插头一定要拔掉，不然问题很多。

飞天狼001

nos001 发表于 2022-7-13 21:59
我不严谨什么都弄个大概，不是0~15mA，是15~40mA的方波电流源，2只560uF 7mΩ固态电容，手头上正在用的 ...

损失严重呀。使用示波器地线插头一定要废掉，然后你随便测都没事的。

DG-ETI

收藏学习了

farley2k

最近自己打了几块板解码的板子，电源部分可以自己布局，所以特意试了一下楼主的理论，发现非常管用。这个帖子弥补了数字电源调音的技巧，绝对值得收藏。
另外聊一下自己的几个小心得，有人说数字电路的电源吃粗量，对电源要求其实不高，只要纹波不超过阀值，01就不会突变，于是就不会产生失真。
然而实际上DAC是一个数模混合电路，退耦质量对音色确实存在影响，别的不说，铝电解换成固态的音色区别是完全能够听得出来的，104陶瓷和104薄膜也是有区别的。听不出区别的可以呵呵一笑，顺手点一下浏览器右上角的小叉叉，就当我什么都没说。
LDO部分高速比高抑制比效果明显。有些高抑制比的LDO但是相应速度慢，类似仪表用途的运放，超高精度但速度也慢，这类并不适合DAC供电。
传统LDO输出部分的ESR不可以过低，除非是新一代LDO的文档明确标明了可以使用超低ESR陶瓷输出电容的类型，否则得用低ESR的钽或的电解，如果老LDO强行使用大容量陶瓷非常容易自激而输出小三角波，典型的就是1117和1963，都是不能用大容量陶瓷的，如果非要使用得串小容量电阻，目前试了下貌似0.5R就够了。有些老机器没有串电阻，但是使用了电感+电容的LC组合，L的等效电阻也起到了等效的效果，还有的分体电源板由于插接和飞线的原因，也等效了一部分电阻，也能保持稳定。
虽然大部分DAC的电源退耦都遵循着大电解+104陶瓷的套路，但这其实是因为音频常用的晶振频率在24MHz左右，这个频率刚好落在0603尺寸的104陶瓷电容谐振频率上，可谓最佳退耦效率。然而新一代9038的晶振高达100MHz，很多朋友还在套用104，已经不合适了，根据村田文档工具显示，100MHz的谐振频率其实是4700PF左右。根据芯片的实际频率调整退耦容量效率更高。
这里有个误区大部分朋友都觉得稳压电源滤的是市电的干扰，然而对于数字电路来说，数字芯片工作时产生的纹波才是最严重的问题，LDO和退耦抑制的纹波大部分来自芯片，而不是市电，数字电路如果退耦不彻底，不但干扰自己，严重时还会串到市电，干扰前后级等外围设备。基于这个原理，电池供电优于LDO就是个幻想，就像在水面平静的水塘里面打水一样会产生水波一样，即使电池是纯直流，一旦给数字芯片供电，芯片的用电波动频率一样会产生纹波，而纹波大小取决于退耦质量与电源内阻，与其追求纯直流供电不如强化电源内阻与优化退耦频率。
个人觉着DAC退耦有质和量2个方面，
质是指音质：DAC工作时退耦对高频纹波的衰减dB,高品质或多并可以增加dB量，提高音质，音质是音色的前提，如果为了调音而故意使用低品质古董电容，拒绝陶瓷，钽，固态一类高频低阻电容，纯属自娱自乐，并非高保真之道。
量是指音色：DAC退耦的另一个极端是超大量使用高Q电容退耦或使用超大量电容并联，有可能导致某些频道衰减量出现突出的退耦峰值，反应到音色上会强化过头，特别是齿音部分过度退耦会导致录音混音时激励器导致的齿音完全重放，反而出现刺耳的情况。
这种超量退耦得到的只是指标很好看的设备，然而并不好听，因为大部分录音为了在普通设备回放效果而在混音时人为的调整过音色，所以在这类指标超高的设备上重放时，超出了混音师的预期，反而有种粉饰过度的听感。
全面强化退耦供电就能得到最好效果，强化过头的话，指标是很漂亮，但过高的指标其实已经开始挑录音了，
适度保留一部分频段的噪声才是DAC调音的原理。太过干净的退耦效果与供电环境违背了混音师补偿录音音色的初衷，就像味精给多了一样难吃的道理。就像混音师用各种效果器混音的初衷是给你看磨皮美化后的皮肤效果，可你非要用超高性能的机器玩出单反直出那种充满了毛孔痘痘的皮肤质感。
退耦容量的组合的套路非常实用，大部分DAC都是大容量电容+104，其实更理想的情况是在大容量和104小容量之间加个过度频段的退耦电容，如0.1+10+100U，把中间过渡部分频段的退耦曲线拉平，声音会更顺滑更有质感。单独加大退耦容量其实错开了退耦电容最高效率的谐振频率部分，不见得有什么效果，还不如保留原组合的情况下，加入中间过度频率的退耦容量效果明显。
混音师之所以会用各种效果器调整录音效果也是那个时代设备的需要，类比早期电视节目的演员化妆都比较浓艳，因为当时的显像管色彩还原度较低，浓妆艳抹在低色彩饱和度的老电视上还原出来色彩时正负抵消，刚好达到平衡。但现代LED显示屏色域广泛，如果在现代LED显示屏上看早期电视节目的浓妆艳抹就会感觉特别突兀，有种过度粉饰的感觉。录音和解码也有类似的情况。好的解码还得和当代录音配合起来才能取得真正的平衡。
80~90年代港台流行歌曲的很多录音声场都大得吓人，究其原因其实是因为那个年代大部分重放设备是那种三洋收录一体机，这种机器左右喇叭在靠的很近，声场更不打不开，而录音室为了应对当时的回放设备在混音时过度强化了声场大小，这些有时代特色的录音在收录机上重放的音色就比在现代音箱上正常的多。所以听老歌用老解码，听新歌用新解码才是正道，非要在9038上玩出1541感觉的那是不切实际的幻想。

nrg001

Cd机在数字电源主滤波上并联两个elna棕魔100uf/35v我都觉得高频有点刺耳了，有机会再试其它容量/耐压组合。

nrg001

farley2k  2022-11-27 12:29
á ...

0.1+10uf/35v+100uf/16V还是0.1+10uf/16V+100uf/16V这样？

lszyc

farley2k 发表于 2022-11-27 12:29
最近自己打了几块板解码的板子，电源部分可以自己布局，所以特意试了一下楼主的理论，发现非常管用。这个帖 ...

说的非常在理。

xianghe1815

设计师的经验文章。好！

qqsj1968

数字电路中应对高频滤波退偶，用MLCC是有优势的。大电流电路电容也要加大（数字电路设计一般偏小，只顾及逻辑正确性，但对于数字信号波形完整性不利，最终影响DAC...），一些数播主板的USB口 5V退偶只有100uF或220uF的固体电容(沿用PC主板设计)，可组合使用220uF*2+1uF*2（焊引线）的MLCC代换。

farley2k

nrg001 发表于 2022-12-12 17:20
0.1+10uf/35v+100uf/16V还是0.1+10uf/16V+100uf/16V这样？

你这两种组合看上去好像就是耐压不同，但容量相同，这样的话区别不算很大，如果是对于MLCC陶瓷电容来说的话，高耐压型号和低耐压型号的偏压效应导致的容量减少几乎没有太大区别，我看村田文档上是这么表示的。
但如果改变电容的类型和体积的话，区别就会比较明显，对于MLCC陶瓷电容来说，1206的封装偏压效应导致的容量下降比0603好出很多，温飘也是一样。类型来说的话C0G/NPO的几乎没有容量下降与温漂的问题，X7R虽然有减少但总体还是优于X5R的。但要注意的是陶瓷电容的封装尺寸会改变退耦谐振点的频率，也就是说同样是104的电容，1206的104最高效率退耦频率在16MHz左右，而0603的104最高效率退耦频率在22MHz左右，对于DAC经常使用的24MHz晶振来说0603封装的104退耦效率更高。

然后扩展开来说的话，除了陶瓷电容以外，不同类型介质的电容,寄生参数的大小不同,三部分纹波所占的比例也有所不同。因此,使用不同类型的输出电容会得到不同波形的电压纹波。如图3所示,电解电容的ESR较大,纹波由ESR主导,波形与电感电流纹波形状类似。陶瓷电容的ESR和ESL都很小,主要由电容的充放电主导,纹波类似电容的充放电曲线。OSCON电容三者的影响都体现在纹波中。所以就是同样是10U容量但不同类型介质的电容，退耦后的区别也比较明显。

关于并联后的电容阻抗曲线，如果在大小中间加入一个过渡容量的电容那么总体来说，滤波曲线会相对更平滑一点。也能在加入中间过渡容量后，再加一个更大的或更小的容量，3/4并的玩法比单纯大并小这种2并的玩法效果更好。
最后强烈推荐楼主说的那个三端电容，性能非常牛，根据丸和的文章显示，一个大容量三端大约等于10个小容量两端陶瓷并联后的滤波效果。不过要注意的是其谐振频率特别的高，要想替换普通两端陶瓷电容的话，想要达到同样的谐振频率容量大约要增加10倍，举例来说2端104换成三端的话的需要105容量的三端，最高效率退耦频率才在23MHz左右，也就是和两端的104退耦频率差不多。

补充内容 (2023-1-6 18:10):
关于并联后的电容阻抗曲线，并不是滤波曲线更平滑，而是退耦频段扩展了，在更广频段内都有一定的退耦效果。例如晶振除了基频外其倍频谐振干扰也能退耦掉，还有就是三端电容的焊盘与两端电容并不兼容。不能直接替换。

补充内容 (2023-1-6 18:55):
你前面说的在Cd机在数字电源主滤波上并联两个elna棕魔100uf/35v，这属于滤波电容，滤波这个部分主要解决全桥整流后的100HZ脉动直流电的平滑问题；我说的那个是靠近芯片的退耦电容，退耦解决的是芯片的高频互扰问题。

补充内容 (2023-1-7 01:38):
对于电解电容来说，同等容量不同耐压的性能确实不同，这点和陶瓷是不一样的，以棕2为例，6.3V的损耗因数0.20,而50V的是0.08；还有额定纹波电流的频率系数也大不相同，6.3～16V在1k时只有1.1，25～35V在1k时却有1.5。

壹优

供电电源质量很重要用对了声音就好

lszyc

好，越讨论越深入了。

2746873955@qq.c

nrg001 发表于 2022-12-12 07:47
Cd机在数字电源主滤波上并联两个elna棕魔100uf/35v我都觉得高频有点刺耳了，有机会再试其它容量/耐压组合。

能并上电容的电源都是做了不好的，假如变压器大电容都可以的话，是不可能并的上任何电容的，并什么都难听