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 楼主| 发表于 2017-5-22 12:03 | 显示全部楼层
本帖最后由 edithli 于 2017-5-22 12:15 编辑

啦啦啦~没想到默默学习的这两天,论坛惊爆消息,6月9日-11日有华中国际视听展,6月10日、11日还有武汉线下大型交流,猫猫版也要来,猫猫版也要来超级喜欢猫猫版!真是灰常地激动人心啊。我得抓紧时间完成作品呀,好腾出时间专心参加展会和交流耶~~

现在再来存一点资料

下面一起看看STA350BW功放芯片DRC/limiter功能
这也是接着前面(30楼、35楼)的软件编程预备工作~~备查Part3
首先,DRC功能流程图(图60),如图所示,Multiband DRC(多频带DRC)有两种模式,EQ DRC和双频带DRC(B2DRC)。
图60:digital_amp_DRC_schematic
图60.digital_amp_DRC_schematic.JPG

Multiband DRC为高级设置,典型应用场景如夜晚聆听模式等,我们可以通过软件编程启用,也可以关闭此功能。相关寄存器设置如下(图61),最高两位决定Mdrc[1:0]的工作模式。由于本作品需要最大限度地保证动态范围,并避免硬削波失真,因此,仅仅是启用limiter(限辐器),对应的寄存器设置为Mdrc[1:0]=00。
图61:digital_amp_multi_band_DRC_control
图61.digital_amp_multi_band_DRC_control.JPG

接下来,我们看Limiter(限辐器)的具体结构(图62)
图62:digital_amp_limiter_schematic
图62.digital_amp_limiter_schematic.JPG

Limiter(限辐器)相关寄存器如下(图63)
图63:digital_amp_DRC_control_parameter
图63.digital_amp_DRC_control_parameter.JPG

具体含义参照图64
图64:digital_amp_limiter_parameter
图64.digital_amp_limiter_parameter.JPG

每个limiter有4个参数:
Attack Rate  动作速率
AttackThreshold  限辐器起控信号阈值
Release Rate 释放速率
ReleaseThreshold 限辐器释放信号阈值

Limiter(限辐器)的工作原理简单介绍——Limiter(限辐器)实时地把数字音频信号的幅值与LxAT寄存器预置的起控阈值做比较,一旦超过了就认为有发生硬削波失真的危险,于是limiter(限辐器)输出控制信号,以一定的速率来降低音频信号的增益;因为如果瞬间增大或者减小增益会让声音忽大忽小,听起来不自然,这个速率由LxA寄存器的预置值来确定,单位是dB/ms。当信号高峰过去以后,我们希望增益完全恢复到之前的状态,这个过程与limiter起控降低增益的过程相反,并由LxTA和LxR寄存器控制。以上4个参数各有一个表格,见下面两张图(图65、图66):
图65:digital_amp_limiter_attack_release_threshold_table
图65.digital_amp_limiter_attack_release_threshold_table.JPG

图66:digital_amp_limiter_attack_release_rate_table
图66.digital_amp_limiter_attack_release_rate_table.JPG

Limiter(限辐器)的参数设置,重点是互相配合达到良好效果:既要在听感上不出现动态压缩,又要在瞬时大信号时及时发挥作用,防止硬削波失真的产生,而且还要在大信号过去以后快速地恢复正常增益水平。


目前本作品在继续调试中,也需要不断地试验修改参数,结合实际听感来决定最终设置,后续心得体会陆续与大家分享哈。

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 楼主| 发表于 2017-5-24 21:57 | 显示全部楼层
上装机图啦,这两天软件还在继续调试优化,看看时间刚刚好,我就并行装机啦,时间一点儿都不能耽误哟~~~

七、装机、老化、试听及其他
进入装机阶段~~快来看看我的机箱啦~\(≧▽≦)/~啦啦啦,先发一张图,明早补充待续~~
机箱尺寸:
外:宽215mm,高70mm,深228mm
内:宽203.5mm,高63mm,深217mm
图67:全铝机箱及配件全家福
图67.全铝机箱及配件全家福.jpg

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 楼主| 发表于 2017-5-25 10:32 | 显示全部楼层
本帖最后由 edithli 于 2017-5-25 10:34 编辑

     继续装机~
主要步骤摆位及打孔(图68-73)——变压器改造与安装(图74-76)——焊线与完成(图77-78)——假负载,整机老化(图79)
限于篇幅,有些未用图片专门展示的细节优化,在此向大家简单介绍:
    1、电源输入线分别套了两只抗干扰磁环,进一步降低电源线上的EMI干扰(图76可见);
    2、电源线中,地线特别地选择接机壳处理,而非与功率地、信号地相连(见图76黄绿线);
    3、功放输出线套磁环,进一步加强射频信号的共模抑制能力(图78可见);
    4、整机设计紧凑,所有电路都在一块PCB板实现,信号从输入端子到输出端子走过的路径总长度不超过22cm。保持信号路径最短,最大程度地保证了信号纯净,不受外界污染;
    5、分享一个钻孔的小技巧,钻孔时在铝板下垫一张白纸,可以避免铝屑划伤板材表面。

图68:预组装
图68.预组装.jpg

图69:摆位
图69.摆位.jpg

图70:钻床打孔
图70.钻床打孔.jpg

图71:钻床打孔完毕
图71.钻床打孔完毕.jpg

图72:手钻精细倒角
图72.手钻精细倒角.jpg

图73:打孔完成,与PCB板安装孔对照,对位准确
图73.打孔完成,与PCB板安装孔对照,对位准确.jpg

图74:变压器电压低了,加绕线升压
图74.变压器电压低了,加绕线升压.jpg

图75:变压器底贴双面泡沫胶,避震固定
图75.变压器底贴双面泡沫胶,避震固定.jpg

图76:安装变压器,安装电源输入线
图76.安装变压器,安装电源输入线.jpg

图77:焊接输入输出线
图77.焊接输入输出线.jpg

图78:装机完成整体效果
图78.装机完成整体效果.jpg

图79:用两个8欧炮灰电阻进行老化
图79.用两个8欧炮灰电阻进行老化.jpg

接下来,继续老化~~


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发表于 2017-5-25 23:51 | 显示全部楼层
出声?完成了???

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 楼主| 发表于 2017-5-26 08:33 | 显示全部楼层
本帖最后由 edithli 于 2017-5-26 08:46 编辑
new1510 发表于 2017-5-25 23:51
出声?完成了???


已经开声多时了,一直在调试,优化软件,所以这两天才把机箱装起来~~还没完成嘞,还有继续优化、测试和主观听音等一系列工作要做~~我正在一边找本地测试资源,一边想办法看能否自己做个基于PC的测试硬件~~想想时间可紧张了~~感谢鼓励。

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发表于 2017-5-27 11:01 | 显示全部楼层
此大作从头看到尾,信息量很大啊,很受用,尤其是设计部分,很多人都没有考虑这么仔细过吧。
其实我都有很多方面我都没考虑过呢,比如增益的核算,还真不知道像这种数字功放的增益是咋算的,而且还要为楼主的PCB设计点赞,我真心觉得考虑的很到位。
再有,如果是第一次接触数字功放芯片的编程的话,楼主的进展也算神速了,记得我刚开始玩STA350BW的时候,把它搞响都把我憋了快1周呢。
楼主啥时候完工啊?期待整机最终效果,还有,编程上我也有一些心得可以交流,把芯片的分频功能开发出来就更好玩了。

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 楼主| 发表于 2017-5-28 11:30 | 显示全部楼层
是的,感谢肯定和鼓励。我个人对技术和作品还是有一定的系统性的追求和理念的,所以做东西也会表现出这样的特点吧,也会想做得比较细致,对自己也是一种有益的训练。还要谢谢您的帖子的无私分享,假期无休,争取尽快完成,也期待着您会对我的作品感兴趣而在以后的主观听音和技术上进一步交流。非常地感谢。

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发表于 2017-5-30 20:43 | 显示全部楼层
edithli 发表于 2017-5-28 11:30
是的,感谢肯定和鼓励。我个人对技术和作品还是有一定的系统性的追求和理念的,所以做东西也会表现出这样的 ...

从这篇帖子里已经看出了楼主的系统设计能力,细致认真也正是DIY精神的体现吧。另外我帖子里的分享其实都是现成的,设计文档里面的东西,只是我把它们稍加整理,贴出来而已,除了分享的目的在写帖子的时候对于我自己也是一个再学习的过程。当然这些知识能帮助到坛友的实际设计,我会感到非常高兴的。
我对这件作品确实非常有兴趣的,现有几个小问题,请楼主给予解答:
1、作品何时完工,主观听感怎样,不知楼主有什么系统对比;
2、这类芯片的设计楼主觉得还有什么改进的空间;
3、楼主是否方便把大作中PCB板图的功放PLL滤波器的电路部分分享一下高清大图,我想参考下;
4、对于输出电感的选择貌似楼主没有提到太多,而且从实物图上看,貌似使用了贴片封装的电感,个头也不大,但对比论坛其他数字功放作品的电感好像用音频专用电感的多,不知楼主对比过现在使用的贴片电感和专用电感的区别没有,如果有,是不是说明现在使用的贴片电感和专用电感差别不大,或者还有哪些考虑,又或者有什么特殊的地方。
期待楼主给予解答,期待尽快顺利完工。

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 楼主| 发表于 2017-6-1 10:51 | 显示全部楼层
mc3362 发表于 2017-5-30 20:43
从这篇帖子里已经看出了楼主的系统设计能力,细致认真也正是DIY精神的体现吧。另外我帖子里的分享其实都 ...

好呀,谢谢坛友。我先回答您第3问,把高清大图发上来哈~~
PCB板图的功放PLL滤波器的电路部分:PCB-PLL-detail
PCB_PLL_detail.JPG

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 楼主| 发表于 2017-6-1 17:54 | 显示全部楼层
mc3362 发表于 2017-5-30 20:43
从这篇帖子里已经看出了楼主的系统设计能力,细致认真也正是DIY精神的体现吧。另外我帖子里的分享其实都 ...

为了说明得更清楚,就再用不同的颜色来对具体细节(右图)——关键走线和铜皮做指示,并同时对照原理图(左图),这样就可以看得更清楚啦O(∩_∩)O哈!

1.“蓝框”器件与“深绿色区域”——PLL有单独的地线引脚,这个地与PCB大面积铺铜的地独立开来,并通过“蓝框”0Ω电阻(R31)在一点连接,右图中“深绿色区域”就是PCB大面积铺铜地。
2.“紫框”器件——右图“紫框”是滤波器电路器件,它们对应原理图中C6、C7、C9。为使电路性能最优,器件选用了0603的小型封装,5%精度,并且布局尽量紧凑,走线尽可能短。
3.“嫩绿色区域”——为使C7、C9与PLL地引脚的连线阻抗最小,此处做了铺铜处理,即右图“嫩绿色区域”,网络名称为PLL_GND。


PCB_PLL-shcematic_PLL.jpg


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发表于 2017-6-3 21:12 | 显示全部楼层
edithli 发表于 2017-6-1 17:54
为了说明得更清楚,就再用不同的颜色来对具体细节(右图)——关键走线和铜皮做指示,并同时对照原理图( ...

ok,ok!
非常清楚明了,特别是后面这张图,为了让人看得更清晰还手动更改了颜色,画了色框,由此看出楼主是个严谨认真之人,小弟十分佩服。

然后,小弟是否可以仿照楼主的布局走线来画自己的板啊?不算侵权吧?
再有,小弟在48楼请教的问题中,第1、2、4个问题楼主还没有给予解答,请问什么时候能给些指导和解答呀?不过不急,请楼主不要打乱自己原本的发帖计划,抽空回我一贴就可以了。

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 楼主| 发表于 2017-6-3 22:24 | 显示全部楼层
本帖最后由 edithli 于 2017-6-3 22:33 编辑

感谢理解,改天回复mc3362坛友您的其他问题。

这几天老化、测试的工作稳步推进。
现在,本楼发的是功放输出实测波形图。波形不错,开心,具体的请大家看图~~~
图80-图93是通过信号发生器输出不同频率和幅度的信号,将其接入功放,实测的功放输出波形图。测试时带8Ω假负载电阻。
索引:欢迎比较~
图80.单频点20k满幅              
图81.单频点50Hz、-3.5dB               
图82.单频点500Hz、-3.5dB         
图83.单频点1kHz、-3.5dB
图84.单频点5kHz、-3.5dB      
图85.单频点10kHz、-3.5dB            
图86.单频点20kHz、-3.5dB
图87.单频点50Hz、-23.5dB
图88.单频点500Hz、-23.5dB
图89.单频点1kHz、-23.5dB
图90.单频点5kHz、-23.5dB
图91.单频点10kHz、-23.5dB
图92.单频点20kHz、-23.5dB
图93.单频点20kHz、-43.5dB

图80.单频点20k满幅
图80.单频点20k满幅.JPG

图81.单频点50Hz、-3.5dB
图81.单频点50Hz、-3.5dB.JPG

图82.单频点500Hz、-3.5dB
图82.单频点500Hz、-3.5dB.JPG

图83.单频点1kHz、-3.5dB
图83.单频点1kHz、-3.5dB.JPG

图84.单频点5kHz、-3.5dB
图84.单频点5kHz、-3.5dB.JPG

图85.单频点10kHz、-3.5dB
图85.单频点10kHz、-3.5dB.JPG

图86.单频点20kHz、-3.5dB
图86.单频点20kHz、-3.5dB.JPG

图87.单频点50Hz、-23.5dB
图87.单频点50Hz、-23.5dB.JPG

图88.单频点500Hz、-23.5dB
图88.单频点500Hz、-23.5dB.JPG

图89.单频点1kHz、-23.5dB
图89.单频点1kHz、-23.5dB.JPG

图90.单频点5kHz、-23.5dB
图90.单频点5kHz、-23.5dB.JPG

图91.单频点10kHz、-23.5dB
图91.单频点10kHz、-23.5dB.JPG

图92.单频点20kHz、-23.5dB
图92.单频点20kHz、-23.5dB.JPG

图93.单频点20kHz、-43.5dB
图93.单频点20kHz、-43.5dB.JPG





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发表于 2017-6-4 20:51 | 显示全部楼层
edithli 发表于 2017-6-3 22:24
感谢理解,改天回复mc3362坛友您的其他问题。

这几天老化、测试的工作稳步推进。

没问题,期待回复我上面的一系列问题。
另外,这实测波形不错呀,我都还没测过STA350BW输出端的波形呢,不是说数字功放输出端会有很大的载波和谐波残留么?楼主这个貌似控制得很小了呀,难道是测试的时候加入了某种形式的滤波么?

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 楼主| 发表于 2017-6-5 12:36 | 显示全部楼层
mc3362 发表于 2017-6-4 20:51
没问题,期待回复我上面的一系列问题。
另外,这实测波形不错呀,我都还没测过STA350BW输出端的波形呢, ...


绝对是未加任何修饰的原始波形,未加任何滤波和其他形式的美化~~所以,我也很开心呀,听感上,声音也是非常干净透明的。您的其他提问,专门发一贴回复哈~~O(∩_∩)O哈!

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 楼主| 发表于 2017-6-7 15:12 | 显示全部楼层
本帖最后由 edithli 于 2017-6-7 15:13 编辑

@mc3362专门回答您48楼的1-2-4提问来啦~~
1、作品何时完工,主观听感怎样,不知楼主有什么系统对比;
答:现在基本完工喽,软件优化接近尾声,再进行一些测试,还有听音后微调,就可以把机壳封起来啦! 您一定还不知道,我用了什么设备来加工我的机壳~~~美美哒
我的系统中,箱子——博良的时代一号,虽然低音有点少,不太好推,但整体声音平衡,素质也不错。前端音源——由于现在是调试阶段,直接用的还是笔记本耳机输出,完全调整好以后,会拿一个朋友DIY的一体机来做音源试试,不过他的机器是只有平衡输出的,我这个功放没有做平衡输入,可能到时候还要想想办法,比如平衡转单端

2、这类芯片的设计楼主觉得还有什么改进的空间;
答:首先是编程,虽然这颗芯片我已经弄响了,不过这次好多功能还没有用上嘞,不知道这些功能开着对声音有啥影响,所以把这些用不上的功能关掉,保证信号路径更短、流程更简单,算是最直接的优化。其次是硬件,希望从PCB方面继续改进,比如升级用多层板,地平面更完整。当然,选材用料也是一个方向滴。

4、对于输出电感的选择貌似楼主没有提到太多,而且从实物图上看,貌似使用了贴片封装的电感,个头也不大,但对比论坛其他数字功放作品的电感好像用音频专用电感的多,不知楼主对比过现在使用的贴片电感和专用电感的区别没有,如果有,是不是说明现在使用的贴片电感和专用电感差别不大,或者还有哪些考虑,又或者有什么特殊的地方。
期待楼主给予解答,期待尽快顺利完工。
答:关于数字功放的输出电感和LPF设计,我想在这篇比赛贴最后写一写我的设计思路,也包括您问到的选材,好长一篇嘞~~到时候说哈~~

51楼小弟是否可以仿照楼主的布局走线来画自己的板啊?不算侵权吧?
答:“侵权”?木有木有,把PCB局部截图发出来,本来就是要与大家交流嘛,觉得好您就一起试试,然后实测后给我反馈,或者再一起探讨交流就更好啦,这才是来论坛交流分享的目的吧。我们都是站在巨人的肩膀上在进步滴~共同学习,共同进步。




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edithli 发表于 2017-6-7 15:12
@mc3362专门回答您48楼的1-2-4提问来啦~~
1、作品何时完工,主观听感怎样,不知楼主有什么系 ...

感谢回复,非常详细啊。好像比赛截止日期要到了吧,楼主赶快加油完成吧。同时期待着楼主对输出电感和LPF的“长篇”解析。
楼主提到了机壳加工设备,看来在这是不是要小留一手啊,先不揭晓谜底,让我们大家猜啊,不过据小弟估计效果肯定不会错。还是等楼主啥时候上图揭晓吧。
不过说真的,楼主这作品完成度,这速度都给了我不小压力,我的STA350BW还一直都是裸板呢,软件也没有一个定型的,功能也都开发得不全,自己的帖子也没更新。看来我要加油啊,每次看了楼主的贴,都给了我不少动力,所以我准备今天晚上,更~新~自~己~的~贴~子!!!把STA350BW分频相关的东西写一写,更欢迎楼主来串门啊。

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发表于 2017-6-10 23:18 | 显示全部楼层
FFT看看失真的噪声能更好的评估性能,光看示波器波形还是很局限了。

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本帖最后由 edithli 于 2017-6-12 10:08 编辑
59401 发表于 2017-6-10 23:18
FFT看看失真的噪声能更好的评估性能,光看示波器波形还是很局限了。

感谢关注,是的,评估性能只看示波器波形是不够的,坛友怎知我下一步就是更全面的音频性能测试,就包括您提的失真、噪声。我老早就在发帖和联络,寻找本地测试场地和资源嘞~初步有着落了~

这里,先用示波器观测波形,主要是因为手头没有音频分析仪马上能用,所以就用示波器先做另一个重要的测试——通过波形观察数字功放调制载波的残留情况(判断音频带外是否干净,并能据此进一步验证PCB设计性能和LPF参数是否得当),并非用于评估放大器音频带内性能(如失真、噪声等)。

我们知道,一般的D类功放普遍存在一个问题——有较大的高频杂波存在的残留成分(示波器观察时能明显看到波形较"厚")。而现在,这件作品测得的实际波形不错,没有出现“厚”的问题,说明PCB和LPF的设计还是比较得当滴,个人比较满意,小开森。期待下一步的音频带内测试~~


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 楼主| 发表于 2017-6-13 12:51 | 显示全部楼层
继续"七、装机、老化、试听及其他"
进入音频性能测试环节

利用手上的资源,自己搭建了一个简易测试系统——创新1212M声卡(1212M的0dBFS对应模拟输入幅度约为2Vrms)、软件AudioTester、自制连接线。经过实测,发两张频谱图,一张是1KHz频率小信号FFT(图94)幅度约1.4Vrms,一张是无信号本底噪声FFT(图95),与大家交流。
     由于数字功放输出直接输入进声卡输入端,带外的高频分量肯定会对测量产生影响,再加上软件设置本身也没有严格校准,所以以下曲线数据只做定性参考,用于找找毛病,并不把其中数值看做绝对参数来评估本作品性能。本地测试资源已联系好了,静待后续我要用音频分析仪进行详细的性能测试。

从图94可看出:
1、工频噪声及其谐波对音频信号产生的调制比较小;
2、谐波失真奇次大于偶次,典型的桥式输出级特征,并且所有次数的谐波失真均在-65dB以下;
3、蓝色曲线代表的放大器通道没有输入信号,可得1kHz时的crosstalk串扰优于-85dB;
从图95可看出:
1、本底比较平坦,未见异常干扰泄露;
2、粗略按本作品额定输出功率换算,本底基线大概在-125dB左右。

图94:1KHz频率小信号FFT
图94.1KHz频率小信号FFT.JPG


图95:无信号本底噪声FFT
图95.无信号本底噪声FFT.JPG


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 楼主| 发表于 2017-6-15 11:12 | 显示全部楼层
调试中又一个收获,与大家分享。

这两天,尝试把输出电感换成了其他形式的,用实测数据比较,下面出场的是红环功率电感,与最先选择的一体成型贴片功率电感相比,体积较大,不过还是把它装上了。

图96.红环功率电感
图96.红环功率电感.jpg


图97.红环功率电感的1KHz频率小信号FFT
图97.红环功率电感1KHz频率小信号FFT.JPG

除了两个通道都输入了测试信号以外,其他测试条件与上一楼相同。

通过与楼上的测试曲线相比,初步得到:开森的结果~~
1.失真幅度变小,各自谐波失真均有接近6dB的可观滴改善。
2.谐波失真各成分的比例发生变化,偶次谐波失真变大,奇次谐波失真变小,而THD数值改善。
3.本底噪声基线下降,尤其是中高频部分8k以上改善10个dB左右。

主观听音还在继续比较,有新成果再来与大家交流~~

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