Sub Ampli DSP

[thierryvalk]

On en a déjà parlé, mais souvent entre deux portes.
L’idée est de réaliser un système pour alimenter un Sub avec ampli et traitement DSP dédiés.
Le constat : on utilise en général des amplis AB ou D pour des Sub, mais amplis non dédiés et donc prévus pour faire du 20-20Khz.
Si l’on regarde les D qui sont intéressants pour des puissances élevées en restant compacts, ils fonctionnent autour de 400Khz alors que 100KHz me parrait bien suffisant.
Avec 100KHz on se rapproche des alims SMPS avec par exemple moins de problèmes de temps morts dans la commutation.
Le DSP, il peut filtrer, on connait, mais aussi faire bien plus dont limiteur, compresseur, systèmes adaptifs ….

Voilà pour les grandes lignes.
Ce projet me trotte dans la tête depuis pas mal de temps, mais je n’ai jamais approfondis.
Par exemple, un DSP peut sortir en I2S à 96KHz, si l’on pouvait avoir à cette fréquence de la PWM, on aurait un bon point de départ.
La CR pourrait repasser par le DSP, soit via une mesure en tension ou par capteur direct sur le HP.
Un DSP comme l’ADAU1452 dispose d’ADC, non dédiés au signal audio, mais tout de même rapides et sur 10 bits. Sans doute suffisant pour une mesure de courant du HP.

Pas trop de temps, mais je vais un peu rassembler la documentation que j’ai récolté ces dernières années.
Et bien entendu toutes les idées sont bonnes à prendre, il y a plus dans plusieurs têtes et si l’on arrive a quelque chose de concret sans être une usine à gaz, on va surement claquer quelques transistors.


Edits :
Quelques docs sur le sujet :
http://musiccolor.d-lan.dp.ua/Microchip ... /17082.pdf
http://www.bycgwtsf.com/downloads/ic_final_report.pdf
http://dondon.vvv.enseirb-matmeca.fr/pu ... /ACLD.html
http://www.rythmikaudio.com/servo_dsp.html
http://www.servobass.com/Specifications.html
http://www.diyaudio.com/forums/subwoofe ... oller.html
http://www.hypex.nl/docs/papers/AES124BP.pdf
http://www.hypex.nl/docs/papers/PaperAESDenmark.pdf
http://www.irf.com/product-info/audio/c ... torial.pdf
http://www.ti.com/lit/an/sloa119b/sloa119b.pdf Filtres LC

Synoptique: viewtopic.php?p=923#p923
Analyse soft : viewtopic.php?p=1463#p1463

[Dagda]

En gros, tu veux utiliser le DSPiy pour faire préampli + filtre + générateur PWM et juste claquer 2 transistors en sortie pour faire la puissance ... ?

[thierryvalk]

Pas spécialement le DSPiy car il ses GPIO et ADC auxiliaires ne sont pas disponibles et d’un autre coté pas besoin de 3 DACs stéréo.
Par contre reprendre l’expérience du DSPiy.
Et par rapport à ton schéma, faire en + de la supervision : courant, tensions de rail, température …

[alka]

Ah voilà le sujet qui va nous occuper cet hiver

Comme tu dis, c'est un sujet déjà évoqué ici et là et là aussi.

C'est vrai qu'une PWM a 400kHz ne sert a rien pour un sub mais les classD a base d'IRS2092 par exemple sont des commodités. On les trouve a 30E ou un peu plus cher avec protection etc.
J'étais parti sur l'idée d'expérimenter l'asservissement avec un DSPiy + sigmastudio + ampli classD et l'ach-01 qu'on connait bien. La difficulté est dans la stabilité de la boucle d'asservissement dans un DSP et vérifier qu'on arrive bien a reproduire le comportement MFB grace a l'équivalence délai-intégration. Une fois que ça marche, il sera toujours temps de réduire au minimum nécessaire.
Synoptique ici.

Tu parles de mesurer le courant et d'un capteur en tension. Tu penses asservissement ou pas ? en gros j'ai du mal a savoir si mon souhait est un autre sujet ou le même que le tien en moins ambitieux.

Coté DSP : pourquoi un ADAU1452 ? un 1701 à 48kHz devrait largement suffir en puissance de traitement, et avec son ADC et DAC inclus il est bien pourvu.

[thierryvalk]

Merci pour ces rappels pour se replonger dans ce qui a déjà été évoqué.

Tu penses asservissement ou pas ?

Oui et non, ce qui serait super c’est de faire un système qui fonctionne sans accéléromètre et avec.

Oui le 1701 est déjà bien pourvu et correspond bien, mais le 1452 a une entrée SPdif, bien plus de puissance et ses IO qui semblent mieux.
Par contre faudra vérifier le temps de latence d’un 1452.

En fait je n’ai strictement rien défini, je jette juste un caillou dans l’eau.

[louisr]

Salut,
Ravis que ce projet ressorte. Comme beaucoup de chose, j'ai mis ce projet de côté pour l'instant, mais je continu à y réfléchir de temps en temps. Ce qui me tentait énormément c'était la conversion I2S --> PWM mais j'ai pas trouvé grand chose sur le sujet.. Je pense que y'a pas mal de choses à faire avec ces ADAU

[alka]

Ce qui me tentait énormément c'était la conversion I2S --> PWM mais j'ai pas trouvé grand chose sur le sujet..

la conversion directe I2S -> PWM existe. les fabricants comme ST ou TI ont ça dans leurs chips et on l'appelle en général Amplificateur Numérique.
STA328 par exemple, avec quelques fonctions DSP dedans.
http://www.audiophonics.fr/audiophonics ... -8064.html
les audiophiles s'amusent ici http://www.homecinema-fr.com/forum/ampl ... 63064.html

[louisr]

Je suis déjà tombé sur ce sujet. Le problème c'est que j'ai pas encore trouvé de chip qui ne fait que la conversion. Mais ça doit exister !

[thierryvalk]

J’avais aussi cherché et pas trouvé.
Il y a les DSP SHARC qui le font, le µC même en cortex M4 n’ont pas assez de résolution à ces fréquence.
J’avais trouvé un µCDSP de Microchip qui le fait mais pas d’entrée I2S.
C’est un composant prévu pour les alims SMPS.
Par contre on a pas mal de paramètres modifiables sur l’I2S s’il faut s’adapter à un autre protocole série.
Sinon je présume que faisable avec de la logique programmable, mais je n’y connais rien dans ce domaine.

Les TI et ST font d’office de l’oversampling puis il y a surement une latence en plus.

Mais je pense que pour le moment, il faut principalement voir ce que l’on veut faire et nos forces actives.

[louisr]

On a plus qu'à se cotiser pour un SHARC

Sinon je présume que faisable avec de la logique programmable, mais je n’y connais rien dans ce domaine.

J'ai des cours de VHDL... mais l'année prochaine

[thierryvalk]

En attendant que Louisr maitrise le VHDL, un peu de lecture.
Surtout à partir de la page 41 :
http://musiccolor.d-lan.dp.ua/Microchip/masters2013/classes/17082.pdf

[androuski]

Hé bé,
tout un programme, très alléchant. Pour la partie ampli, il y a une nouvelle génération de puces chez TI qui semblent impressionnantes, comme celle ci par ex.:

http://www.ti.com/product/tpa3251d2?key ... Everything

Sortie en juin 2015, c'est tout neuf. Celle ci a des entrées analogiques, mais il existe des équivalents à entrée numérique peut être plus adaptés à l'application envisagée ici. Le boitier intègre même les mosfets de puissance si je comprends bien, il ne manque que les filtres en sortie. Un petite famille d'ampli pour copiner avec le DSPiy peut-être ?

[alka]

Pour la partie ampli, il y a une nouvelle génération de puces chez TI qui semblent impressionnantes, comme celle ci par ex.:

la gamme TPA existe depuis quelques années. C'est la plus puissante de la gamme et de loin qui vient d'être rajoutée au catalogue.
J'utilise un de ces amplis dans un petit système de cuisine, TPA3116. Très bien, très haut rendement donc radiateur quasi inexistant C'est le genre de puce qu'on trouve dans les machins a musique portable bluetooth qu'on voit sortir partout. Entrée analogique classique.
C'est la gamme TAS de TI qui a des entrées digitales je crois bien.

[alka]

si t'enlève Sub dans le titre du sujet, tu pourrais te lancer pour faire une bestiole comme ça :
NAD M2
http://nadelectronics.com/products/mast ... -Amplifier

miam miam

[thierryvalk]

Sub est bien dans le titre et je ne compte pas me lancer seul.
Et qu’a-t-il de bien cet ampli si l’on retire le blabla ?
Et il n’est même pas très beau.

Le TPA3251, intéressant comme IC, mais comme souvent la tension d’alim est relativement faible avec 36V ce qui est n’est pas beaucoup pour un Sub.

[alka]

Et qu’a-t-il de bien cet ampli si l’on retire le blabla ?

ça par exemple :

<0.004% THD 20Hz – 20kHz from 500mW to 250W

Souvent les ClassD sont bons dans les dizaines a centaines de watts et pas excellents dans les miliwatts.

pour un sub on a besoin de puissance. les qualités propres de l'ampli ne sont pas bien importantes.
Si j'étais sceptique, je me demanderai ce que peut apporter un ampli sub diy par rapport à un simple dspiy* suivi d'un ampli costaud classD irs2092 ?

(*)un simple 1701 suffirait mais le dspiy existe, est pas cher, et a déjà les trucs autour pour le programmer, les presets, la télécommande, etc.

[thierryvalk]

Pour voir ce qui être amélioré, il faut voir les défauts des amplis et caissons.
Comme tu le dis, le bruit des classe-D à faible puissance n’est pas un problème.

Par contre (pas complet et je dis peut-être des bêtises) :
Pompage sur l’alimentation.
Amortissement.
Échauffement à forte puissance si maintenue.
Rien que ces 3 points demandent de la grosse artillerie alors qu’avec un peu de gestion on devrait pouvoir rester dans du léger tout en aillant les performances et éviter des mises en sécurités intempestives.

Pour le HP, c’est un peu idem avec la disto en plus.
On dit souvent qu’elle n’est pas trop gênante, mais si on peut la diminuer cela ne ferait pas de tort.

Pour les chiffres d’amplis, ce sont souvent (toujours ?) des mesures sur résistances de charge et l’on sait qu’un HP n’est pas une simple résistance.

[alka]

bus pumping : oui mais ça se résoud. grosses capas ou ampli symétrique.

Amortissement : tu veux dire damping factor ou autre chose ?

Échauffement à forte puissance si maintenue : bof non, je trouve pas.

Les mises en sécurité que je vois c'est plutot l'alimentation SMPS et ça dépend de ses réglages des seuils de détection de l'alim. Si ça vient du bus pumping, la vraie solution est un ampli symétrique.

Le moyen le plus efficace que je connaisse de diminuer la disto et la linéarité d'un Sub c'est l'asservissement; l'impact de l'ampli est mineur en comparaison.

Je dis ça, c'est pour se lancer dans un truc qui se distingue.