DSPiy + Ampli TPA 4ch

[alka]

Quelques mesures sur l'ampli et une interrogation.

L'ampli est configuré avec entrées Single Ended. Alimenté par la SMPS en 35V. Source = DSPiy. Appli 2x2+1.

- DC en sortie d'ampli: de 20 à 28mVdc selon la sortie. OK, c'est bien.
- mini bruit "tic" audible à la mise sous tension. Ce n'est pas un ploc désagréable mais il ne devrait pas y avoir de bruit du tout au powerOn sur ces amplis. Disons que j'aurai un feed-back sonore quand j'allume l'ampli Aucun bruit a l'extinction.
- Bruit sans signal : inaudible dans le woofer (sensibilité 95dB). Dans la compression (108dB) le bruit commence à être audible quand j'approche l'oreille à 10cm de la bouche du pavillon. Le bruit est indépendant que le DSPiy soit allumé ou pas. Excellent silence
- THD+N : pas mesuré. Peut etre plus tard. 3eaudio a fait ses propres mesures.
- Température : ya des choses a dire. J'y reviendrai.


Ma question porte sur le gain.
Le gain est de 20dB (x10) en symétrique.
L'ampli a un étage d'entrée similaire à l'EVM de TI. Jumpers configurés en SE, le signal est symétrisé par deux AOPs rc4580 avant d'entrer dans l'ampli.

Le DSPiy sort au maxi 1,9Vrms (0dB).
L'ampli symétrise puis fait x10. En sortie il y aurait donc au max 1,9 x 2 x 10 = 38Vrms.

Or alimenté à 35V, en supposant qu'on accepte d'aller jusqu'à la tension de rail, le signal max est de 25Vrms.
25/38 c'est une atténuation de 0,65 cad -3,7dB.
Ca veut dire que si je dépasse -3,7dB sur le volume du DSPiy, je sature l'ampli avec sévère écrêtage. A première vue, je ne risque pas de monter le volume si haut. Mais bon...

Deuxième chose : Mon woofer a une sensibilité de 95dB. Ma compression, c'est 108dB. Ca fait un delta de 13dB à compenser dans le DSPiy. Je l'avais fait avec mon précédent ampli sans sentir de gêne audible. La aussi : "Mais bon..."

Ma question du moment c'est : faire ou ne pas faire une cartelette avec un atténuateur passif à résistances entre le DSPiy et l'ampli ?
Si je fais, ce pourrait être -3dB pour le woofer et -15dB pour la compression.
Avec ça, aucun risque de saturer l'ampli, peu de correction a faire pour aligner la compression et le DSPiy travaillerait avec moins d'atténuation.
L'impédance d'entrée de l'ampli en asymétrique est de 10K.

[thierryvalk]

Pour la mesure du DC en sortie de l'ampli :
Attention que les mesures en sortie d'un ampli classe-D peuvent être faussées par les résidus de PWM. Il faut idéalement rajouter un passe-bas comme dans les notes d'appli de TI.
Mais c'est pour chipoter.

Très bonne chose pour le bruit, toujours le point noir du haut rendement.

Gain :
L'idéal serait apprès l'étage d'entrée de l'ampli.
Mais un petit atténuateur juste devant est bien plus simple.
Reste une solution qui est de modifier une résistance sur le DAC du DSPiy pour réduire la tension de sortie de ce dernier.

Les -3dB du woofer, je le ferais en numérique, il est de toute manière déconseillé d'aller à fond du DAC puis ton ampli est censé être protéger contre l'écrêtage.

Edit : après été revoir la datasheet de l'ES9023, jouer avec la résistance du DAC ne permettrait que de diminuer la tension de sortie à 1.6Vrms

[alka]

Pour la mesure du DC en sortie de l'ampli :
Attention que les mesures en sortie d'un ampli classe-D peuvent être faussées par les résidus de PWM. Il faut idéalement rajouter un passe-bas comme dans les notes d'appli de TI.
Mais c'est pour chipoter.

en effet j'avais mesuré directement au multimètre sans trop y penser. Pour la fine bouche, j'ai remesuré ce matin avec ma filterbox faite selon l'appnote de TI avec un lowpass RC à 33kHz : pas de différence.

Gain :
L'idéal serait apprès l'étage d'entrée de l'ampli.
Mais un petit atténuateur juste devant est bien plus simple.
Reste une solution qui est de modifier une résistance sur le DAC du DSPiy pour réduire la tension de sortie de ce dernier.

Bonne idée, mais je ne veux pas toucher au pcb du DSPiy ni de l'ampli. Si je mets un atténuateur passif, ce sera un petit pcb rajouté sur les picots en sortie de DSPiy. C'est le plus pratique pour moi.

Les -3dB du woofer, je le ferais en numérique, il est de toute manière déconseillé d'aller à fond du DAC .

je n'ai jamais bien compris pourquoi ne pas aller jusqu'au 0dBFS en entrée de DAC. S'il est déconseillé d'aller au 0dBFS (FFF en hexa pour 24bits), c'est quoi la marge conseillée ? FFE ? 0,5 dB ? 1dB ? plus ?

ton ampli est censé être protégé contre l'écrêtage

je me rappelle que les TPA informent du clipping (sur cet ampli une led si l'un des 4 canaux clip) mais je ne me rappelle pas s'il y a une protection. Il se met en fault et s’arrête en cas de clipping exagéré ?


Pour la répartition des gains, mon raisonnement est le suivant : Avec le DSPiy en source, pour ne pas écrêter en dépassant la tension d'alim de 35V il faut atténuer dans la chaine de -3,7dB. [Si je me fie aux chiffres de TI, pour ne pas dépasser 1% de THD, il faudrait être encore plus raisonnable et plafonner à -4,4dB (*) ]
De plus, la compression a besoin de 13dB d'atténuation supplémentaire pour s'aligner avec le woofer.
Je n'ai pas accès au gain des amplis, donc atténuation avant l'ampli obligatoire.
Je peux tout atténuer en numérique dans le DSPiy, ou faire une partie en atténuateur passif et le reste en numérique.
A priori, le plus crucial a atténuer en passif serait les deux voies compression. Mais si je fais un pcb pour elles, autant le prévoir pour les 4 voies même si pour les woofer ce n'est pas critique.

Pour l'instant, j'ai l'idée de faire un petit pcb a souder directement sur les picots en sortie de DSPiy qui atténue en passif et porte des connecteurs pour me faciliter le cablage.
Par exemple, atténuation passive de 3dB les woofers et de 15dB les compressions.
Dans le DSPiy, des atténuations supplémentaires de 1dB pour le woofer et 2dB sur les compression pour les aligner. En cumulé, ca ferait -4dB et -17dB.
Ca c'est la théorie. En pratique je verrai selon les valeurs de résistances et de l'atténuation passive réelle.

J'y réfléchis encore...

(*) note pour moi même pour me rappeler du calcul:
TI annonce que alimenté en 36V, 1%THD dans 4ohm c'est 140W maxi. Cad 23,6Vrms et 33Vp.
J'en déduis que pour rester à 1% de THD il faut se limiter pour le peak à 3V en dessous de la tension d'alim.
Dans mon cas, 32Vp max. Cad 22,8Vrms. 22,8/38=0,6 cad atténuer de 4,4dB.

[thierryvalk]

Normalement le réglage de volume analogique se fait au plus proche de l'ampli vu que l'impédance en sortie du volume devient plus grande.
Sais pas si vraiment critique vu que ton DSPiy et ampli sont dans le même boitier.

C'est vrai que sur mes amplis, j'ai un µC qui gère le clipping. Je ne sais plus si le TPA donne juste l'info ou s'il coupe aussi de part lui-même.

je n'ai jamais bien compris pourquoi ne pas aller jusqu'au 0dBFS en entrée de DAC. S'il est déconseillé d'aller au 0dBFS (FFF en hexa pour 24bits), c'est quoi la marge conseillée ? FFE ? 0,5 dB ? 1dB ? plus ?

Il y a deux choses : d'un part le 0dBfs analogique peut être légèrement supérieur au full numérique.
En effet, surtout en fréquences se rapprochant de la fréquence de sampling, la valeur analogique en crête d'une sinusoïdale peut être juste entre deux samples et donc supérieure.


Du site : http://www.audiomisc.co.uk/HFN/OTTrevis ... sults.html

Secundo, tout comme pour un AOP, aller vers la tension de rail diminue légèrement la linéarité.
Dans le cas de l'ES9023, selon la datasheet, la THD+N à 0dBFS est de 0.006% max et passe à 0.005% à -3dBFS. Il y a donc un gain énorme.
Mais bon c'est la datasheet qui déjà est donnée pour du 3V6, fs44.2kHz, signal de 1kHz... en réalité il y a aussi les tolérances de la tension de 3V3 et celle de la résistance.

[alka]

Normalement le réglage de volume analogique se fait au plus proche de l'ampli vu que l'impédance en sortie du volume devient plus grande.
Sais pas si vraiment critique vu que ton DSPiy et ampli sont dans le même boitier.

daccord avec toi, ce serait mieux au plus près de l'ampli mais le coté pratique l'emporte. En plus, le cable ne fera qu'une douzaine de cm.

C'est vrai que sur mes amplis, j'ai un µC qui gère le clipping. Je ne sais plus si le TPA donne juste l'info ou s'il coupe aussi de part lui-même.

j'ai re-regardé la datasheet, et pour le clipping c'est seulement du reporting. Il est protégé et s'arrete pour "short circuits, overload, overtemperature, and undervoltage" et aussi pour du DC en sortie.
Je suppose qu'en utilisation normale, tu n'as jamais atteint le clipping

Pour les dacs, avec une Fs de 96k le dépassement entre deux samples est assez théorique. Pour la phrase :

Dans le cas de l'ES9023, selon la datasheet, la THD+N à 0dBFS est de 0.006% max et passe à 0.005% à -3dBFS. Il y a donc un gain énorme.
Mais bon c'est la datasheet qui déjà est donnée pour du 3V6, fs44.2kHz, signal de 1kHz... en réalité il y a aussi les tolérances de la tension de 3V3 et celle de la résistance.

j'ai pris au premier degré et j'ai pensé que tu avais oublié un zéro. J'ai revérifié, et c'est juste. C'était de l'humour

[alka]

je poursuis ma réflexion à voix haute. Voilà des exemples de valeurs de résistance pour obtenir des atténuations de 3 et 12dB (environs) et avec des résistances que j'ai en stock

L'impédance d'entrée de l'ampli Zi est du même ordre de grandeur que les autres. Il faut la prendre en compte dans le diviseur.



cumulé avec un complément d’atténuation dans le DSPiy pour arriver avec la compression à -13dB en dessous du Woofer

[GoodNoize]

Coucou !
ça bosse ici

Je vais suivre tout ça, formation continue

[alka]

hello le jura

J'ai pas trop d'idées sur comment faire en pratique le pcb avec les résistances d'atténuation pour que le montage soit facile. On va laisser murir la question.

En attendant, passons à autre chose : la carte d'alimentation et triggers.

3 objectifs :
- fournir l'alimentation 5V pour le DSPiy et ma carte wDSPiy. Je pars sur un convertisseur ACDC Recom RAC05 5V 1A choisi parce que petit, pas trop de bruit et dispo chez RS. Un filtrage CLC en sortie pour faire bien.

- piloter l'alimentation de l'ampli. Un trigger (wTrig_Ctrl) reçu de ma carte wDSPiy quand le DSPiy sort de veille pilote un optocoupleur MOC3063 qui lui même pilote un relais 230V. Je réutilise les mêmes composants que sur la cartelette trigger du DSPiy. Le relais pilotera le 230V de la SMPS ce qui allumera l'ampli quand que le DSPiy sort de veille.

- piloter l'alimentation de la carte Bluetooth. Un trigger (wBT_Ctrl) reçu de ma carte wDSPiy quand la source sélectionnée dans le DSPiy est Coax2 (BT). Ce signal pilote un transistor qui donne du 5V sur la carte BT.

J'ai aussi ajouté des connecteurs auxiliaires okazou (Trig et TrigAux, 5Vaux)
Le 0V est relié via une capa 100nF (C4) à un pad (H1) relié à la terre (PE) par l’entretoise. Le 0V sera donc isolé, saut pour le bruit HF.

Schéma


Elle devrait ressembler à ça


Des commentaires sur le schéma et sur le choix des composants que j'ai essentiellement choisis selon mes stocks ?

[thierryvalk]

J'aurais utilisé un relai 5V.

[alka]

J'aurais utilisé un relai 5V.

oui j'y avais pensé aussi. Ca simplifierai le circuit. Mais j'ai plein de moc3063 et de relais 230V dans un carton. Faut bien les utiliser. Et puis une chose me gène : un relais de puissance 5V consomme environ 80 à 100mA. Ca passerait pour un 2N7002 mais mettre presque 10% de la puissance disponible dans le relais me dérange. Et puis le zero-crossing du moc me plait. Ce sont des arguments limite irrationnels, je suis d'accord.

Une objection à mettre en filtrage des x7R smd de 10uF/25V (ou 50V je sais pas trop ce qui est dans mon stock) ?
La capa 1nf y2 smd vient de chez toi. Je suppose que c'est adapté.

[thierryvalk]

mais mettre presque 10% de la puissance disponible dans le relais me dérange

Oui et non, l’avantage est d'avoir une consommation stable, une alim SPMS aime ce comportement.

Et puis le zero-crossing du moc me plait.

On en a déjà parlé, aucun effet vu le temps de commutation du relai.

Un relai 230V c'est bien lorsque l'on n'a rien d'autre sous la main comme tension d'alimentation.

Une objection à mettre en filtrage des x7R smd de 10uF/25V (ou 50V je sais pas trop ce qui est dans mon stock) ?

Non, c'est fait pour.

La capa 1nf y2 smd vient de chez toi. Je suppose que c'est adapté.

Absolument.

[alka]

t'es en train de me convaincre lentement
soit un relais 5V de mes cartons Omron G2RL-2, DPDT, 10A a 250V, 80mA
soit j'achète un relais 5V TE-PCH-105L2M , SPST, 5A a 250V, 40mA qui est aussi plus petit

[thierryvalk]

Si la consommation du relai te pose vraiment, mais vraiment, un problème, tu peux toujours faire un économiseur de courant.
Le principe est qu'il faut un courant plus important pour faire coller le relai que le maintenir collé.
Il faut alimenter en 5V direct lors de l'allumage puis de diminuer le courant.

Cela est très courant, mais sur de gros relais et surtout pour limiter l'échauffement de la bobine.

Un relai de 10A c'est bien pour alim SMPS de puissance dont le courant à la mise sous tension n'est pas ridicule.

[alka]

je vais pas me compliquer la vie a ce point. 40mA ça ira.

La SMPS a un softstart. Elle démarre gentiment. Je pourrai mettre un relais 10A au lieu de 5, mais ils sont plus gros. J'ai pas cherché très loin non plus.
Quelle diode CMS pour la roue libre du relais ? dans ma boite il y a SS26S. Ca conviendrait ?

edit: il y a aussi le relais TE RE34005. Même taille, même form factor, même sensibilité et supporte 6A nominal et jusqu'à 15A pendant quelques secondes. Ca double le budget !

[thierryvalk]

dans ma boite il y a SS26S. Ca conviendrait ?

Oui

[alka]

Schéma V2 avec un relais 5V.
J'ai mis un transistor dédié pour le relais et un pour la sortie trigger. C'est du luxe.
A la réflexion, la sortie Trig_Aux superflue a disparue.




La carte, plus courte.


J'allais commander quelques composants chez RS, et crotte : l'alimentation Recom 5V est en rupture! Dispo seulement le 15 mai. grrr.

Dessin du pcb en cours. A suivre.

[thierryvalk]

Il me semble qu'il manque l'une ou l'autre résistance.
Faut voir comment sont tes GPIO, mais en général on met un résistance de 47 à 100 ohm en série avec la gate question de limiter le courant au moment de la commutation.
Ensuite, faut voir l'état de tes GPIO lors de la mise sous tension de ton module mais aussi s'il n'est pas alimenté.
C'est question de ne pas avoir le relai qui s'enclenche alors qu'il ne doit pas.

[alka]