[閒聊] DIY R2R DAC w/FPGA

[iitze (ici la lune)]

DAC規格有PCM跟PDM(dsd)
實作PCM目前市場多用晶片ESS/AKM/TI(BB)
是delta sigma架構
部份用FPGA實現R2R架構，但大多用分砌式來作
版上也有前輩多年前的文章討論R2R的diy

之前是diy做pcm1794
最近剛好看到schiit的Yggdrasil Less is More
有點被啟發，所以想來亂玩
參考hiro大的一系列文章，
還是很多不完全了解，但先做就對了

先上結果
https://i.imgur.com/ZEX28xm.jpeg

用TI的dac8814晶片，16bit R2R架構
但這不算是給音響用的,
官方文件應用寫Automatic Test Equipment/
Instrumentation/
Digitally-Controlled Calibration
但總之schiit都可以做了，就來玩吧
分砌式還是太搞剛，先用R2R的晶片先頂著

DAC8814輸入訊號的規格並不是i2s，
而一般分砌式的R2R看到都用FPGA來傳訊號
所以花了時間來複習FPGA，
找了一個開源的lattice平台,
接著就是繼續花時間來寫程式
將i2s轉成正確可以對應DAC8814電平表示的spi格式
跳過程式功力差痛苦debug階段，
然後上Elna交聯電容 10uf。
總之！終於有正常的聲音！

聽感上
跟之前做的pcm1794(mono mono, 192Khz)相比
也許是腦補(ikea效應)，
真的就是覺得聲音更自然寬鬆，音場再大一點
但只有先測試基本R2R 48Khz
後續再來測試升頻192Khz或差動之類的
換歌曲也還偶爾會有小爆音要改

如果真有機會超想來聽聽高級分砌式R2R的DAC
另一個想做的是DSD架構
或是Mola Mola Tambaqui DAC架構

Just for fun.
感謝收看

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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 220.135.220.116 (臺灣)
※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Headphone/M.1664409198.A.E45.html
※ 編輯: iitze (220.135.220.116 臺灣), 09/29/2022 07:55:42
推 mtbigzan: 推DIY。淘寶崛起後，臺灣的DIY套件幾乎倒光光。
推 martinlin77: 推推推
推 Pointt: 推diy 太強了
推 goldie: 推 DIY
推 st93042: 好扯，自己寫FPGA,可以請教嗎XD
可以喔
※ 編輯: iitze (220.135.220.116 臺灣), 09/29/2022 09:11:26
推 Liandh: 可以試試github上的這個"max 2 audio dac"
推 Liandh: DSD最近剛跟團玩了DSC2.5.2, 先不論好壞，聲音真的不太一
→ Liandh: 樣
→ iitze: 我也是看到很有興趣，不過我是窮人自己洗板買料件，等過陣
→ iitze: 子集貨完再來焊，也已開始研究程式來PCM轉DSD想用FPGA做
推 dzwei: 如果把r2r的 +v 與 -v，用Fully OPA分開的話，準備兩個8bit
→ dzwei: 的r2r ladder（0.1%） 可以輕易的弄到16bits
→ dzwei: 如果能做 V+ V+/2 -V/2 -V(用vol referenc) 則能做到32bits
我參考hiro 大說的電阻精準度會不太容易克服msb, sonnet 是有拼出24bit，但我還學識不
夠不知怎麼處理，我再學學
※ 編輯: iitze (220.135.220.116 臺灣), 09/29/2022 11:08:03
→ dzwei: 我上面說的那個方法 就是克服電阻精度的其中一個方式XD
→ dzwei: +5對-5的時候 如果0.1％的電阻 可以做到9bit dynamic range
→ dzwei: 就是[+5-(-5)]/2^9
→ dzwei: 但是今天把電路分成兩塊 +5到0用9bit D/A -5到0也用9bitD/A
→ dzwei: 最後再用加法器把兩塊加起來 這樣dynamic就提昇兩倍了
→ dzwei: 類似的方法 可以把他分成4塊 +5 +2.5 -2.5 -5 這樣
→ dzwei: 這樣理論上就能用0.1%精度的電阻 做到36bit
→ dzwei: 但是FDA跟voltage reference 還有op的精度 又是另一挑戰了
來找資料研究
→ aerial: 可以跟樓主下訂嗎?XD
土砲好玩而已，賣產品還差很遠。謝謝你的肯定
推 EntHeEnd: 推 超強
推 comipa: 真是有趣
※ 編輯: iitze (220.135.220.116 臺灣), 09/29/2022 17:45:25
推 whydan: 讚喔
推 bh2142: 喔喔好厲害，我之前也想搞，但我不會 dsp 就打消了念頭
→ bh2142: 有玩過 fpga 不過做的是 RISC-V SoC，dsp 從理論就不會
→ bh2142: 除非要工業用DAC不然用 FPGA 不搞 dsp 好像沒什麼意思
推 Ernest: 我是做analog ic的，還沒玩過fpga
→ Ernest: 但聽我雙棲的朋友，覺得FPGA容易上手多了
推 dzwei: 不過FPGA現在的用途太廣泛了 DSP其實其中一環XD
→ dzwei: 市場最大的 應該還是在tranceiver那塊 再來就是IC Design
→ dzwei: 的驗證 現在結合Arm在裡面的 功能又更強大了
→ dzwei: 以前要像電腦那樣搞TCP/IP的傳輸很麻煩 現在SoC化直接包在
→ dzwei: linux裡面 BSP的彈性也很大
推 bh2142: FPGA 現在最主要的用途就是驗證電路吧
→ bh2142: 不過我也不懂，我只是個資工系統仔
→ iitze: 太久沒玩FPGA，的確如d大所說，現在FPGA有趣可玩的東西變
→ iitze: 很多而且便宜很多，剛好這次機會重新學習一下
→ bh2142: 我對 FPGA 的印象就是，寫 Code 然後要合成很久，不過跟
→ bh2142: 實際去印一顆 IC 來測試比起來快多了
→ bh2142: 還有 probe 的功能很方便
→ dzwei: FPGA要編譯很久 就是Constrain給的不夠多XD 這個蠻吃經驗
→ dzwei: 不過現在入門的Zynq開發版都是200$ 對面的Intel開發資源
→ dzwei: 又是一攤死水 雖然這陣子樹梅派也漲了不少....
→ dzwei: 雖然7系列的zynq只有32位元的CortexA9 但很多時候已經足夠
→ dzwei: 自己也是建議從7系列這顆開始玩
推 Ernest: analog ic入手難度也很高呀，也是要驗很久，電子學底子要
→ Ernest: 很夠，才能抓鬼，前面規格沒做好，後面整盤去了了
→ Ernest: 而且一定得找fab下線，沒辦法在家自己做來玩
→ Ernest: 我就是對資工與通訊毫無興趣才選這個
推 yys310: analog神
推 ang728: 帥
類比很難啊，我其實也不太懂，繼續學習，數位還比較懂，這次實驗FPGA有得到很多新知識
，覺得想做的東西就更多了，已知用火
※ 編輯: iitze (220.135.220.116 臺灣), 09/30/2022 04:33:08
推 pinkg023: 真厲害
推 rattrapante: 狂