ADC converter voor MM/MC signalen

[KT88]

Vrienden,

Ik kreeg ineens een ideetje:
Nu zitten we al 50 jaar te knoeien met die nare RIAA correctie voor onze platen met alle problemen van dien, is het nu nooit in iemand opgekomen om dat eens digitaal te gaan doen?

Daarmee bedoel ik: versterking en correcte afsluiting element, ADC, DSP, S/PDIF uit, of via een eigen DAC terug.

Nu weet ik wel hoe ik een DAC moet bouwen, maar van het omgekeerde proces weet ik maar weinig af.

Hoe zou ik dat aan kunnen pakken? Waar op te letten?
(DSP zal voorlopig een geluidskaart zijn + software om de RIAA curve in te stellen).

En is het zinvol, m.a.w. is er winst te behalen ten opzichte van de geheel analoge opzet?

[Marp]

Dat zou gaaf zijn, en vooral als geen computer nodig is voor DSP.

Iets dergelijks heb ik jaren geleden ook eens geopperd op een of ander forum, maar alleen al het noemen van een ACD en DAC leek toen als vloeken te worden beschouwd. Behalve digitale equalizing zag ik er een voordeel in dat de platenspeler ver uit de buurt van de luidsprekers geplaatst kan worden. Het enige advies wat ik toen kreeg, was om gewoon een goede VV met gebalanceerde uitgang in te bouwen.

Misschien is er inmiddels wat meer vertrouwen in digitale techiek, al kan het best zijn dat de nadelen van conversie nog steeds niet opwegen tegen de voordelen. Het ontbreekt me helaas aan kennis om zoiets te beoordelen of uit te werken, maar het idee spreekt me nog altijd aan.

[audiomanics]

Je zult het alleen wel in het begin moeten doen bij de kleine signalen. Of een ADC daar al genoeg resolutie heeft is de vraag.
Waarom? Als je RIAA curve bekijkt zie je dat de lage tonen enorm versterkt moeten worden maar de hoge tonen, daarentegen, enorm verzwakt..
Als je dat signaal laat versterken tot zegmaar 1V bij 1000Hz. Wat is dan de spanning bij 20kHz? enbij 20Hz? De ADC moet die spanningszwaai wel kunnen hebben en ook nog voldoende resolutie hebben om van de 20Hz dan nog iets fatsoenlijks te maken..

Kees

[rho]

Er bestaat wel zoiets hoor. Ik heb er een hele revieuw van in een LP-magazin van een tijd geleden. Dat heel spel kostte wel een fortuin. Zij hadden de ADC op de head-shell geplaatst. Dus zo dicht mogelijk bij het element.

Ik denk dat er wel meer mensen over hebben gedacht, maar de meeste liefhebbers van vinyl luisteren vinyl omdat een CD digitaal is en dat klinkt per definitie slecht. ...volgens hen.
.... ik moet dan altijd aan een uitspraak van een ex-collega denken: "Als digitale audio voor analoge audio was uitgvonden moest geen mens nog wat van vinylweergave hebben."
Volgens mij zijn mensen die denken dat analoog beter klinkt dan digitaal gewoon een beetje bang van nieuwe (ondertussen al helemaal niet nieuw meer) technologiën.
Zoals mensen die zweren bij buizenversterkers.... (graptje)

[dekkersj]

De tijd ontbreekt me momenteel, maar zoiets speelt ook in mijn hoofd. Zoals terecht opgemerkt kom je wel in de problemen met resolutie. Aan de andere kant wordt de soep niet zo heet gegeten, want voor vinyl heb je niet zo heel veel bitjes nodig. En als je begint met flink wat bits aan de ADC kant (veel oversampling toepassen), dan hou je uiteindelijk wel genoeg over.

Maar ik zie grote voordelen. Ik heb namelijk nooit goed begrepen waarom er eerst een berg versterking nodig is (60 a 70 dB) en dat er daarna in een vv weer verzwakt moet worden omdat de eindversterker ook veel versterkt. Volgens mij kun je dat pad behoorlijk korter krijgen. De ADC inbouwen in de headshell lijkt me het ultieme ontwerp, maar ik weet niet of dat haalbaar is.

Bedenk ook dat, als je het netjes wilt doen, de RIAA correctie "analoog" gedaan moet worden. Dwz het verloop van de amplitudekarakteristiek moet gaan volgens wat polen en nulpunten met hun karakteriserend faseverloop. Daar is de bilineaire transformatie voor in het digitale domein en dat heeft als nadeel dat je zeker 10 keer moet oversamplen. Dit om afwijkingen te voorkomen.

Maar ik ben zeker geinteresseerd in zo'n ADC, iets van 176k4 als uitgangssamplefrequentie. (ik roep maar wat)

Groet,
Jacco

[audiomanics]

Bedenk ook dat, als je het netjes wilt doen, de RIAA correctie "analoog" gedaan moet worden.

Ik begreep dat het uigangspunt was om dit juist digitaal te laten doen..
Er zal dus ook nog wel een processor achter moeten met behoorlijk wat rekencapaciteit en snelheid, asl je een goed resultaat wil verkrijgen..
Iets dergelijks als in de DCX2496 van Behringer zit.. Daarmee kun je vrij precies de RIAA curve instellen en werkt ook geheel digitaal tussen de ADC en DAC.

Kees

[dekkersj]

Bedenk ook dat, als je het netjes wilt doen, de RIAA correctie "analoog" gedaan moet worden.

Ik begreep dat het uigangspunt was om dit juist digitaal te laten doen..
[...]

Kees

Zeker, ik had het ook tussen aanhalingstekens gezet. En dat zal dan een DSP zijn, daar kun je naar hartelust mee freaken.

Waar ik op doelde was meer dat er in principe heel veel manieren zijn om in het digitale domein filters te maken. Die echter wel hun specifieke eigenschappen hebben. Bovendien is het zo dat je analoge filters nooit 1op1 kunt vertalen naar het digitale domein. Of de impulsresponsie klopt niet, of de stapresponsie is anders en zo zijn er nog wel een paar. Het is altijd behelpen, maar met de bilineaire transformatie (dan transformeer je de lineaire eigenschappen) kom je een heel eind, zeker als je de samplefrequentie heel hoog kiest.

Groet,
Jacco

[Pjotr]

Bovendien is het zo dat je analoge filters nooit 1op1 kunt vertalen naar het digitale domein. Of de impulsresponsie klopt niet, of de stapresponsie is anders en zo zijn er nog wel een paar.

Groet,
Jacco

Ehm, analoge filters zijn niets anders dan een verzameling integrators en differentiators. Waarom zou je die niet 1:1 digitaal kunnen maken?

Dat je door omzetten van analoog naar digitaal en vv altijd quanteringsfouten maakt en aliasingeffecten krijgt hou je toch. Dat is niet iets speciaals voor filters.

Juist die paar polen en nulpunten van een RIAA zijn heel simpel te implementeren. Zit je meer met het gegeven van meer dan 40 dB verschil tussen hoog en laag wat dan weer een aanslag doet op je dynamisch bereik bij de huidige gangbare digitale spulletjes.

[dekkersj]

Bovendien is het zo dat je analoge filters nooit 1op1 kunt vertalen naar het digitale domein. Of de impulsresponsie klopt niet, of de stapresponsie is anders en zo zijn er nog wel een paar.

Groet,
Jacco

Ehm, analoge filters zijn niets anders dan een verzameling integrators en differentiators. Waarom zou je die niet digitaal kunnen maken?

[...]

Omdat je een rechthoekig complex vlak niet zonder meer naar een cirkelvormig complex vlak kunt omzetten. Je maakt altijd een fout, maar die kun je willekeurig klein maken door over te samplen. Ik heb dat ooit moeten leren voor een tentamen digitale signaalbewerking. En ik hoor het ook van mensen die er dagelijks mee bezig zijn.

Groet,
Jacco

[Pjotr]

Ja zoiets zei ik al Jacco maar dat heb je in de quote weggelaten. Je zult er mee moeten leren leven

[dekkersj]

Ja zoiets zei ik al Jacco maar dat heb je in de quote weggelaten. Je zult er mee moeten leren leven

Wat jij zei over kwantisatiefouten en aliasing krijg je er daarbovenop ook nog bij. Dat heeft op zich niets met het ontwerp van filters te maken zoals ik dat bedoelde.

Groet,
Jacco

[Pjotr]

Dus je bedoelt dat jij niet niet in staat bent om een echte integrator/differentiator dan wel een onechte te maken in het digitale domein Jacco

[dekkersj]

Dus je bedoelt dat jij niet niet in staat bent om een echte integrator/differentiator dan wel een onechte te maken in het digitale domein Jacco

Bovendien kun je die filters optimaliseren voor impulsresponsieovereenkomst dan wel stapresponsieovereenkomst. Niet beide...

Groet,
Jacco

[dekkersj]

Maar we kunnen wel even voor de vuist weg eea laten landen.

Hier: http://www.cirrus.com/en/pubs/proDatash ... 381_F2.pdf een ADC die bovendien differentieel aan de ingang is. Hij wordt gespecd met een dynamisch bereik van 111 dB tov de full scale input. Die is overigens 5,65 Vpp. Mijn Goldring naald heeft een spanningsafgifte van 5,2 mVeff bij 1 kHz. Dat is dus op -51,7 dB, dan zit er geen versterker of wat dan ook tussen. Voor de hoge frequenties is dus plenty headroom, alleen naar beneden wordt het krapjes. De 1 kHz wordt dus met bijna 10 bits bemonsterd, hetgeen de ruisvloer niet ten goede komt.

Dus eerst maar een 20 dB versterker voor de ADC. En een goed filter.

Groet,
Jacco

[KT88]

Kijk, nu komen we ergens.

We zullen de versterking voor ADC zo aan moeten passen dat er geen kans is op oversturing.
E.e.a. hangt daarbij uiteraard van de spanninfsafgifte van het element af.
Ik zal dat eens op gaan meten voor mijn Denon DL160, een veel gebruikt element in de bescheiden prijsklasse.
De gemiddelde afgifte is meen ik 1.6 mV bij 1 kHz (freq. niet gespecificeerd).
Bij 2 V eff fs is dat -61 dB {V}, bij een RIAA correctie van +20 dB t.o.v. 1 kHz zou er dus 41 dB headroom zijn, als ik alles goed heb uitgerekend, dat is ongeveer 112 maal versterking.
Als ik een headroom van 20 dB wil aanhouden (wat zeker niet teveel is) blijft er ruim 11 maal versterking over.

Het blijft marginaal, 18 mV op 1 kHz, 1.8 mV bij 20 kHz.
Dynamisch bereik van die ADC was 111 dB tov. fs, dat vertaalt zich als 2.2 uV (ik heb even 600 ohm aangenomen), dus nog eens 40 dB onder de gemiddelde output in het hoog.

Tenzij ik me fors vergis met de sommetjes (achterkant bierviltje), lijkt het me dat er analoog, mits goed ontworpen, qua dynamisch bereik meer mogelijk is.
De winst zou hem dan puur zitten in de digitale filtering, zonder de analoge bijwerkingen daarvan.
Aangezien de RIAA hellingen 6 dB/oct. zijn, vraag ik me af of die anomaliën nu wel zo erg zijn..............

En natuurlijk ben ik niet de eerste die hier over gedacht heeft:
http://www.enhancedaudio.com/newway.htm , met plop-en tik filter software erbij.

[Pjotr]

Hmm, als we nu toch moeten gaan versterken om een beetje aan het ingangsbereik van een ADC te komen zie ik niet in waarom daar dan niet gelijk een RIAA netwerkje bij geflanst kan worden?

Die tikken en ploppen kun je dan alsnog digitaal klein krijgen.

[Marp]

Het is dat je het geheel waarschijnlijk niet naadloos aan elkaar krijgt, maar anders zou je het gehele frequentiespectrum kunnen verdelen in blokken met een beperkte bandbreedte en elk hun eigen ADC. Of zie ik dat verkeerd?