forum.zelfbouwaudio.nl

Ultimate Sabre DAC
De nieuwe Sabre32 Reference Audio DAC heeft volgens ESS alles in huis om een succes te worden.
Ten opzichte van conventionele ΣΔ DAC’s heeft de Sabre 32 innovatieve gepatenteerde circuits die zorg dragen voor het leveren van spectaculaire muzikale prestaties, met een ongeëvenaarde soundstage , een dynamisch bereik tot 135dB en 0,0003% (-120dB) THD, en is volkomen vrij van klok jitter een veel voorkomend probleem in digitale audio systemen.
De gepatenteerde circuits in de Sabre 32 DAC , bestaan uit de 32- bit Hyperstream modulator, die in staat is tot 100% modulatie en onvoorwaardelijke stabiliteit, de Revolver Dynamic element matching die zorgdraagt voor de hoogste performance over een groot dynamisch bereik en een tijd domein jitter eliminator welke op een efficiente manier de jitter onderdrukt.
Aldus de fabrikant.


Dat willen we natuurlijk dan weleens testen,

Er is reeds erg veel geschreven over DAC’s , met name de kwaliteiten van bepaalde technieken zijn hier op het forum ruimschoots aan bod gekomen .Er is nu een nieuwe telg aan het firmament opgedoken die zich in bijna alles onderscheid van de bestaande technieken, met o.a een bizarre DNR van 135 dB in mono modus. (129 dB in 8 kanaal instelling)
ESS-Tech heeft de Sabre DAC ontwikkelt. De ES 9008 is een 24bit/192k DAC die gebaseerd is op de Hyperstream technologie, deze DAC kan in diverse configuraties ingezet worden. Er kan met deze chip een stereo DAC opgebouwd worden, maar er kan ook een 8 kanaal setup gemaakt worden ,waarbij de benodigde instellingen door een i2c verbinding aan de chip registers meegedeeld kunnen worden.Het toegepaste principe staat garant voor een spectaculaire conversie van de geluids-signalen uit het digitale naar het analoge domein.
Zoals vaak, bij dit soort elektronica, valt of staat de goede werking met de kwaliteit van de gebruikte voedingen, de klok en de juistheid van de gebruikte componenten. Het is de bedoeling om in deze post een printplaat te gaan ontwerpen voor zowel de ES9008 alsook de ES9018 deze laatste is pincompatible met de eerste, maar is 32 bit breed i.p.v. 24 bit. Ook zit er iets meer functionaliteit in deze uitvoering voor het normale data conversie gebeuren zijn deze extra functies echter niet echt nodig.
Het ontwerp zal aan de volgende eisen moeten voldoen:
- Compromisloos ontwerp (best for the best)
- Stereo uitvoering met mogelijkheid tot 8 kanaals. (De hoofdprint is de basis (stereo) het type opsteekprint bepaald de uitvoeringsvorm qua verdere I/O.)
- Zowel geschikt voor ES9008 alsook ES9018.
- Alle voedingen op de print.(aansluiten van 2 trafo’s is voldoende)
- Alleen de beste componenten , COG cap’s en dunfilm weerstanden in het signaalpad.
- In eerste instantie alleen S/PDIF ingang ondersteuning, uitbreiding naar meerkanaal I2S , worden met de komst van de opsteekprint geïmplementeerd.



In het kort zijn dit mijn plannen, nadere uitwerking volgt op dit kanaal. !

Hier nog wat leesvoer voor de liefhebber.

Aangezien een goede voeding een van de belangrijkste onderwerpen in high–end audio is, hierbij de voeding van de op-amps.
Er is gekozen voor een Walt-Jung (alike) shunt voeding, deze zorgt voor een stabiele ruisvrije spanning. Uitgangsweerstand is in de orde grootte van enkele mOhm’s over een groot frequentiebereik.
De LM 317 is als stroombron ingesteld op ca. 150mA met de 8,2 Ohm weerstand. De J511 is een stroombronnetje van ca 5mA (slecht verkrijgbaar moet vervangen worden door JFET) , hij zorgt voor de current source voor de TL431 referentie spannings-bron. De LT1115 heeft een zeer lage ruisbijdrage. Ik ga met LT Spice de ruisbijdrage van de totale schakeling nog bepalen. De LM317 geeft een rimpelonderdrukking van ca 80 dB, voor de totale schakeling wil ik boven de 120dB uitkomen. Niet op het schema, maar de voeding voor de LM komt uit 2x 4700uf Panasonic FC. In de diode bruggen worden soft recovery dioden toegepast . De negatieve kant is precies het spiegelbeeld van deze schakeling , LM 337 +BCP 54 (de NPN variant). Alle voedingslijnen naar de IC’s komen op een aparte plane op het board, tevens zal er in een gescheiden analoge/digitale ground en locale ontkoppeling van de OA’s voorzien worden.
De exacte uitgangs-spanning (zal tussen de 10 en 13V liggen)moet bepaald worden (1 weerstand ) tijdens bedrijf, omdat ik niet precies weet hoeveel stroom de totale schakeling moet gaan leveren. De 150 mA is in elk geval ruim voldoende de LM zal van een koelblok voorzien worden, de BCP’s worden op de print gekoeld (SMD’s)

Ik ben benieuwd. Als hij tzt klaar is, bied ik mijn twistedpearaudio buffalo32s DAC aan voor een shootout als je interesse hebt.

Scanspeakman

Ik heb in LTspice de voeding aan een simulatie onderworpen.
Eerst heb ik de wideband noise geplot van 10 tot 1Mhz, bij 1 Khz zit ik op 0,18 uV/Hz1/2. Niet alle spice models zijn voohanden, ik heb de LM317 moeten schatten en de zener van 6v2 is in werkelijkheid een TL431, daarentegen zit de opamp natuurlijk wel in de toolbox van de gelijknamige fabrikant.
Toch geeft de simulatie wel een idee van wat je kunt verwachten van een dergelijke schakeling. Doordat de OA gevoed wordt uit de geregelde spanning, gaat de ruisvloer met ca. 20 dB omlaag.
De tweede plot geeft een idee van de werking als we de belasting gaan sweepen (1-200Ohm bij 1Khz) . De ruisvloer zit over een breed bereik op de 180nV, de piek in het begin ontstaat omdat de OA ,door de dalende voedings-spanning bij verhoogde belasting, niet meer in staat is om te regelen. Leuk is dat de ruisvloer hierdoor daalt naar enkele nV, de systeemruisbijdrage tijdens normale werking is dus hoofdzakelijk te wijten aan OA en BCW68F + natuurlijk de zener die een aanzienlijke bijdrage heeft. De LT OA heeft een input noise van rond de 0,9nV/Hz1/2.
Door de belasing te optimaliseren , kunnen we dus zorgen dat de schakeling in het optimale bereik blijft werken. Optimaal is in dit verhaal een Z_bel van ca. 100 Ohm. Bij 12,6 V uitgangs-spanning leveren we dus ca. 120 mA aan de belasting, de overige 30mA zal door de shunt opgenomen worden. De 120 dB gaan we met deze schakeling gemakkelijk halen , in dit geval zitten we rond de 130dB een prima resultaat dus, en ruim voldoende als voeding voor de LM4562 die we als balanced buffer in gaan zetten. Ik ga nu verder met het uitwerken van de rest van het schema, want er is nog bijzonder veel uitzoekwerk voor de boeg.

scanspeakman schreef:

Ik ben benieuwd. Als hij tzt klaar is, bied ik mijn twistedpearaudio buffalo32s DAC aan voor een shootout als je interesse hebt.

Scanspeakman

Hardstikke goed idee !. Ik heb een tijdje geleden jouw post hier gelezen. (je had wel goede voedingen gebruikt zo uit m'n hoofd
Ik zou het bijzonder leuk vinden om een dubbel blinde luistertest op te zetten tussen jouw Buffalo en deze nieuwe DAC, we zullen naar mijn idee echt wel verschillen moeten gaan horen.( anders heb ik het immers niet goed gedaan )
Waar ik zeer benieuwd naar ben is of we verschil kunnen horen tussen de 9008 en de 9018 op dezelfde print. (Ik ga ze n.l. beide bouwen)
De Clock op de nieuwe DAC (Crystek 80Mhz) wil ik gaan voeden met een bijzonder ruisarme voeding. (alleen dan komen de lage jitter specs van dit clock_IC tot hun recht.

Groetjes en tot ziens,
Paul.

Hoi Tesla,

Wat ik nu niet snap is dat je een erg ruisarme op-amp gebruikt en dan een TL431 als referentie op zijn ingang zet. Die TL431 is nu niet bepaald een ruisarm dingetje...???

De ruis op de uitgang van de voeding valt of staat uiteindelijk met de ruis van de referentie

Tesla schreef:

Hardstikke goed idee !.(knip)
Groetjes en tot ziens,
Paul.

De strijd der GIGANTEN???

Lijkt mij machtig interessant.
Hans

Het is mij niet helemaal duidelijk wat je nu wilt met deze voeding. Wat je feitelijk doet is een referentie op basis van een TL431 aan een opamp knopen, daar zijn veel betere oplossingen voor, zoals Peter al aangeeft, zo zijn er zijn legio ruisarme referenties te vinden, tot aan enkele nV/Hz aan toe. Netter is om een discrete voeding te bouwen waar de ruis gedomineerd wordt door slechts enkele onderdelen, de ExtremA voeding, of de daarop gebaseerde Hypex HxR regelaars zijn daar een goed voorbeeld van. Met de HxR regelaars zul je niet gauw iets anders willen wat betreft ruisbijdrage en PSRR, dus ik denk eerlijk gezegd dat dat je beste optie is.

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

SSassen schreef:

.......zo zijn er zijn legio ruisarme referenties te vinden, tot aan enkele nV/Hz aan toe.

Dat valt helaas een beetje tegen Sander, of heb ik er eentje gemist? Ook de beste band-gap referenties halen het bij lange niet t.o.v. een LED met lage dynamische weerstand als referentie of een zener diode van 12V. Daar heeft op Diyaudio.com eens een uitgebreid onderzoek over gestaan. De TL431 is overigens wel een van de slechtste die je kiezen kunt. En wil je echt het onderste uit de kan dan gaat ook nog eens de ruis van weerstanden meetellen. Maar zover gaan lijkt mij voor een voeding van een DAC wat overdreven.

Overigens helemaal discreet hoeft niet. De meeste ruisarme op-amps zijn goed genoeg t.o.v. de referentie. Andere zaken zoals stap-responsie spelen ook een woordje mee. Dat is discreet wel weer makkelijke vanwege de lager loop-gain en hoge haalbare bandbreedte met ruisarme transistoren in de gain stage.

Nee hoor, ik gebruik onderstaande regelmatig, 6nV/Hz aan ruisbijdrage!

http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/an_pk/3657

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

Ha Sander,

Dat is idd een hele nette. Ik kon deze toentertijd niet krijgen maar ik begrijp dat dat nu beter is. Overigens wordt daar zwaar gefilterd om de noise, die toch nog wel behoorlijk is met 60 nV/sqrt(Hz) schoon aan de haak volgens de datasheet, omlaag te krijgen. Dan kan ook met andere referenties.

Wel een leuk IC die Max6126 , jammer dat hij t.o.v. de TL431 een beetje aan de dure kant is (€4,50 tegen 32 luttele Eurocentjes voor 10 stuks). Alles leuk en aardig maar het moet wel een beetje betaalbaar blijven , er zitten er tenslotte 4 op een bord.
Zoals jullie in het tweede schema kunnen zien word de TL431 gefilterd met een lowpass met 220u dit geeft een goede onderdrukking van de 200nV ruis die deze regelaar standaard produceerd.

@ Pjotr en Sander , jullie hebben inmiddels een behoorlijke reputatie op het forum opgebouwd en het is voor mij dan ook lastig kiezen.

Hierbij twee andere toppers, J.v.E en Walt Jung . Jos gebruikt de TL431 i.c.m de lowpass in zijn befaamde voorversterker, Walt excels met zijn regulator, op zowel noise als line rejection met een redelijk eenvoudige referentie. (LM329DZ)

Als Walt pretendeerd dat hij een uitgangsruis van enkele nV/Hz kan halen, met zijn relatief eenvoudige oplossing, ga ik denk ik toch kiezen op basis van prijs, met behoud van prestatie.

Overigens heel hartelijk bedankt voor de constructieve input.

Of je nu een serie regelaar of parallel regelaar (zoals die van Jung) gebruikt maakt voor de ruis weinig uit. Als het echt goedkoop moet neem dan een Ledje Erg ruisarm, alleen niet zo temperatuur stabiel.

Heb je deze al eens gezien: http://www.diyaudio.com/forums/parts/35 ... iodes.html
Hier de resultaten: http://www.diyaudio.com/forums/attachme ... 1087235682

Opmerkelijk is dat de 12V zener bijzonder weinig ruist. Als je dat normeert naar 1V is het helemaal bizar weinig.

Ik heb na het ondertekenen van de NDA dan toch de datasheet van de 9018/12 binnen.
Wel gaaf zo'n gepersonaliseerde PDF, met je naam erin
De 9018 heeft toch wel iets meer potentieel dan de 9008S, vooral in de 8 channel mode kun je hier profijt van hebben.
Op de uitbreidingsprint voor de 8 kanalen zal ik dit verder uitwerken.

Van de week ook een beginnetje met de software gemaakt. Ik gebruik hiervoor een PIC processor, ik wil de volume control erin hebben met potmeter en IR, plus een mogelijkheid tot keuze selectie van de digitale ingang / modus.
Keuze van de ingang komt tot stand met een High speed mux, aangestuurd door 3 bitjes van de PIC.

Ben bijna klaar met het uitwerken van de balanced buffer, ik zal binnekort wel een schemaatje posten.
Ik wilde eerst niet in een single ended output voorzien ( gebruik hier toch alleen maar gebalanceerd), maar ben hier toch op terug-gekomen gezien de feedback van een aantal mensen is hier toch zeker wel behoefte aan, deze staat dus ook op mijn lijstje.

Hmm, ik zit net die NDA nog eens goed door te lezen, staat erin dat ik geen enkele informatie omtrent het ontwerp mag doorspelen aan derden, ook mijn eigen schema's mag ik volgens deze disclosure niet vrijgeven, omdat hier uit opgemaakt zou kunnen worden hoe de DAC intern zou functioneren.
Ik ga hier nog eens een robbertje over stoeien met de leverancier, want hoe kunnen ze je nu verbieden om uit eigen werk te publiceren .

Als er anderen zijn die hier ervaring mee hebben, dan hoor ik het graag.

Een ietwat vervelende wending in een toch al mistroostige zondag.

De ES9008 van Twistedpear staat wel online:
http://www.twistedpearaudio.com/digital/buffalo.aspx

De ES9018 staat er geen schema van online Wel een layout van de print...

Tsja, een cursus PCB layout, EMC en proper power supply decoupling lijkt me wel nuttig voor meneer gedraaide peer

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

SSassen schreef:

Tsja, een cursus PCB layout, EMC en proper power supply decoupling lijkt me wel nuttig voor meneer gedraaide peer
http://www.hardwareanalysis.com

Kan je dit misschien iets verder toelichten. Ik wordt niet door enige kennis gehinderd en vraag me af hoe je dat zo snel uit het schema en de componenten layout kan halen. Voor zover ik kan zien wordt de routing van de PCB niet getoont. Ben gewoon nieuwsgierig hoe je dat zo snel kan zien.

Dan hoop ik maar dat Tesla het beter gaat doen!

Groet Gert-Jan

Goed nieuws !

Ik heb mijn schema's door ESS laten screenen, ze hebben geen bezwaar dat ik ze plaats.
Hier 2 schema's : de balanced output en het analoog buffer (referentie voor de DAC outputs)
Voor de balanced output is gekozen voor de LM4562, omdat ik er hier nog een knuisje van had liggen en omdat ie gewoon errugg goed is !
Doordat we voor stereo 4 kanalen tegelijk nemen zijn R16 en R17 verlaagd naar 680 Ohm
De referentiespanning van 3.3V , komt uit de schakeling rond de AD797 , eigenlijk dezelfde schakeling als op het Sabre referentiebord van ESS.
Alles is trouwens dubbel, met gescheiden voedingen voor L/R, uitgevoerd.

Layout is uiteraard erg bepalend voor het uiteindelijke resultaat, vandaar dat ik gebruik maak van een 4 laags print, gescheiden vlakken voor gnd en Agnd, verder houdt ik de ontwerp regels van ESS in acht :

1.) Make the ground plane as solid as possible. Try to keep all ground connections as short as possible.
Every ground connection should have its own via, do not share vias if possible.
2.) Keep opamp feedback paths as close as possible to the opamp.
3.) Ensure every opamp and DAC has decoupling capacitance on its power supply right next to the power
supply pins.
4.) The audio path between the DAC and the opamp stage should be kept as short and clean as possible.
5.) The audio path after the opamps is not as critical.
6.) Try to keep the digital circuitry away from the analog circuitry.

Redelijke open deuren, maar toch iets om terdege rekening mee te houden.
Ik ben deze week lekker opgeschoten, dus binnenkort meer.

Hier de digitale S/pdif ingang, waarbij vermeld moet worden dat de digitale ingangs-selectie hier nog niet bij zit.
BNC is de beste connectievorm voor dit soort signalen, we gebruiken een 75 Ohm kabel + gelijkwaardige afsluitweerstand op de print.
De trafo, zit in mijn geval in de S/pdif source (waarover later meer) , zodat ik hier capacitief kan inkoppelen via C54.
De LMV7219 is een high speed comparator, deze is in staat om het binnenkomende S/pdif signaal te versterken en op te poetsen indien nodig. De hoge snelheid (7ns) is nodig om 192K /32 bit signalen te kunnen verwerken.
Via de soldeer jumper kan het signaal uit de 7219 gebruikt worden, of er kan een ander signaal (bijvTTL S/pdif , of PCM)via connector P3 aangeboden worden.

De interfacing naar de i2c bus van de uP vindt plaats via een 4-polige molex (P2) .
De externe uP , krijgt een aparte 3,3V voeding via de Sabre printplaat, om interferentie van de controller signalen met het analoge deel zoveel mogelijk te vermijden.

Ik zit een beetje te tweifelen over de implementatie van de 8 -kanaals opsteekprint.
Het gaat hierbij om het gebruik van de differential OA THS4131. Is deze nu beter dan de LM4562 achtigen als het gaat om differential gebruik. THD zit op -100dB bij 100Khz, grafieken gaan echter niet lager dan deze 100Khz.
Met een bandwidth van 150Mhz, input noise van 1,3nv/rt Hz en een slewrate van 51V/us is dit toch wel een zeer interessante kandidaat.
Ik hoor het graag als iemand hier ervaring mee heeft opgedaan.

Twisted Pear gebruikt de THS4131 of vergelijkbare OPA1632 op hun "IVY" IV-omzetter. Dit klinkt prima kan ik melden.

Er zijn er nog een paar die de THS4131 in audio toepassingen gebruiken (Stanley Beresford o.a ) , toch staat op basis van alleen de specs , voor mij niet vast dat deze OA beter gaat presteren dan LME49720 (LM4562).
Fijn om te horen dat je hem goed vind klinken, maar ik ben dus in het bijzonder op zoek naar de klankmatige en/of meetbare verschillen tussen de LM's en de THS-en.
Normaal gezien zou ik het gewoon zelf uitproberen, maar de footprint van de IC's is flink verschillend en er zouden dan dus twee versies opsteek-printen gemaakt moeten worden, je begrijpt het dilemma.
De THS is bij aantallen van 10 stuks (Farnell) maar ca. €0,60 goedkoper, dus dan misschien maar beter op zeker spelen en voor de LM variant gaan. Ik kijk nog wel even wat ik ga doen (misschien toch wel 2 printen + een A/B tje)

Ik plaats hierbij ook de schema's (L+R) van de single-ended uitgangen gebaseerd op 2X AD797 plus de gesimuleerde werking van de bal+se variant in 1 schema. (vereenvoudigd voor het begrip)
In/uit-schakel spikes zullen opgevangen worden met een relais-schakeling op de print.
Hierna komt het uitzoeken van de komponenten aan bod, en ga ik daadwerkelijk met het PCB aan de slag. Het zijn ondertussen toch wel redelijk wat onderdelen geworden , ik wil alles baseren op minimaal 0805 shape, dus een echt kleine print zal het zeker niet worden.

Ik liep deze , op zo'n martje met van alles, tegen het lijf.
Best wel handig zo'n loupe-bril, vooral voor die akelig kleine 64 pin 0,5mm shape van de ESS chip's.

Het leuke is dat er 3 stuks verwisselbare lensjes bijzitten, 1,5-2,5 en 3,5 dioptrie, geen probleem om de kleinste details te kunnen zien.
Er zit voor dat geld, ook nog een ledje in zodat je ook op lastige plaatsen licht hebt.

Al met al een goede investering voor de €25,- die het mij gekost heeft.

Voor het regelen van het volume en het selecteren van de actieve input, heb ik een gaatjesprintje in elkaar gestoken.
Deze is te programmeren met de ICD2 programmer van Microchip, maar andere programmers zullen ook wel voldoen.
De potmeter zit op de print gemonteerd, en steekt met zijn as door de 10mm dikke frontplaat. (althans dat gaat de bedoeling worden)
De print wordt met afstandbusjes aan de achterzijde van de frontplaat bevestigd.

Met de microswitch kun je de ingang selecteren, keuze selectie word getoond door de leds.
Ik ga hier nog wel een nette EZ print voor ontwerpen, maar voor nu volstaat het prima.