Wo ist der OpAmp-Thread?

[wodim]

Und du bestreitest, dass bei z.B Fs=44100Hz und einer geforderten Genauigkeit von z.B 1/2LSB bei 16bit die Zeit nur um
1/(44.1kHz*2^17)=200ps schwanken darf?

Ich wage nur mal zu bezweifeln, dass eine Genauigkeit in dieser Größenordnung überhaupt mehr als einen akademischen Wert haben, also einen dementsprechenden Aufwand rechtfertigen könnte.

[hreith]

Hi wodim,

es geht nicht um die Frage ob es den Aufwand rechtfertigt oder nicht - das kann jeder nur für sich selbst beantworten. Es geht um die prinzipiellen Wirkungsweisen, es geht um eine Abschätzung der Größenordung und darum, ob es Jitter gibt, ob er vom SPDIF-Signal beeinflußt werden kann und ob er das analoge Ausgangssignal beeinflussen kann ohne Datenfehler zu erzeugen.
Erst wenn (so wie es der Frank schon gesagt hat) die Wirkungsweise grob verstanden und die Einflußgrößen abschätzen kann, kann man auch geeignete Masnahmen ergreifen und geeignete Messmethoden entwickeln und anwenden.
Ich hatte einige Messergebnisse eingestellt und manche sind von den 200ps sehr deutlich entfernt - und zwar in Richtung wesentlich schlechter.
200ps sind eher das, was mit noch vertretbarem Aufwand heute gerade so machbar ist. Aber nicht jedes Gerät ist an der Grenze des machbaren.

[Frank Schölch]

Was ich sagen wollte war in einfachen Sätzen:

0. Die Chip/Gerätedesigner kennen die Schaltungstechnik gelichermaßen wie die Systemtheoretischen Grundlagen.

1. Die Chipdesigner wissenauch, dass willkürliche Signale in der Praxis der Audiogeräte nicht auftreten.

2. Deshalb bauen sie ihre Chips einfach auf

3. Dies bringt keine Einschränkungen wegen Punkt 1

4. Die HighEnder kennen die Fakten nicht und interpretieren daher aufgeschnappte Fragente falsch.

5. Andere ziehen Profit daraus, indem sie sachlich korrekt klingende, aber dennoch falsche Fakten in die Welt setzen. (Prominentestes Beispiel PKW Motoröl: 0W40 Öle sind dünnflüssiger als 15W40 und schaden dem Motor bei Vollgas auf der Autobahn). Basierend auf diesem halbwissen werden dann pseudo-High_End Geräte hergestellt und überteuert verkauft.

6. Irgendwann festigen sich diese Halbwahrheiten und werden als Tatsache anerkannt.

Du bestreitest also, dass die Fläche am Ausgang eines DAC aus Höhe mal Breite besteht und dass eine Schwankung der Breite ebenso zum falschen Integral führt wie eine in der Höhe.
->Ja, das bestreite ich! Denn:

-Dies gilt nur, wenn gilt Höhe=Breite.
-Die Breite wird durch den Takt des DACs gegeben und schwankt EBEN NICHT mit dem Jitter der Eingangssignals!!! Zum 6. Mal: Das Eingangssignal wird am Scheitel abgetastet, dabei fällt der Jitter weg.

Und du bestreitest, dass bei z.B Fs=44100Hz und einer geforderten Genauigkeit von z.B 1/2LSB bei 16bit die Zeit nur um
1/(44.1kHz*2^17)=200ps schwanken darf?

Und nochmals:
->Das Eingangssignal darf schwanken bis über 1/3 der Periodendauer. Wir reden hier bei 16 Bit 44,1kHz von vielen Mikrosekunden.

->Das Taktsignal zur Synchronisation des Wandlers (dies ist NICHT das Eingangssignal von oben) des DAC muss stabil sein, 200ps sind aber auch hier irrelevant, weil diese durch das Tiefpassverhalten nicht bis zum Ausgang durchdringen. Wenn also je nach Oversampling im MHz Bereich mal einige einige Takte verschoben sind, dann gleichen die nachfolgenden Takte dies wieder aus. Bedingung: die Taktabweichungen müssen ohne Gleichanteil sein. Das sind sie, weil sonst auch die Frequenz dauerhaft davonlaufen würde.

[wodim]

Was ich sagen wollte war in einfachen Sätzen:

0. Die Chip/Gerätedesigner kennen die Schaltungstechnik gelichermaßen wie die Systemtheoretischen Grundlagen.

1. Die Chipdesigner wissenauch, dass willkürliche Signale in der Praxis der Audiogeräte nicht auftreten.

2. Deshalb bauen sie ihre Chips einfach auf

3. Dies bringt keine Einschränkungen wegen Punkt 1

4. Die HighEnder kennen die Fakten nicht und interpretieren daher aufgeschnappte Fragente falsch.

5. Andere ziehen Profit daraus, indem sie sachlich korrekt klingende, aber dennoch falsche Fakten in die Welt setzen. (Prominentestes Beispiel PKW Motoröl: 0W40 Öle sind dünnflüssiger als 15W40 und schaden dem Motor bei Vollgas auf der Autobahn). Basierend auf diesem halbwissen werden dann pseudo-High_End Geräte hergestellt und überteuert verkauft.

6. Irgendwann festigen sich diese Halbwahrheiten und werden als Tatsache anerkannt.

Jou, und ein paar cm kürzere Leitungswege ergeben weniger Rauschen, oberflächenvergoldete Lautsprecherkabel einen besseren Sound,... laaange Liste,... Das Ganze nennt man dann "Marketing". Will aber euren fachlichen Streit nicht mit solchen profanen Dingen stören, möchte nur noch mal darauf hinweisen, wenn ihr mal Zeit dafür findet:

http://www.elektronik-projekt.de/thr...id=5994&page=1

So, bin jetzt hier 'raus.

[hreith]

Hi Frank,

neben den Grundlagen der Nachrichtentechnik stellst du jetzt auch noch sensationelle Neuigkeiten der Geomertie auf:
=======
Du bestreitest also, dass die Fläche am Ausgang eines DAC aus Höhe mal Breite besteht und dass eine Schwankung der Breite ebenso zum falschen Integral führt wie eine in der Höhe.
->Ja, das bestreite ich! Denn:

-Dies gilt nur, wenn gilt Höhe=Breite.
=======
Schon mal was von einem Rechteck und seiner Flächenberechnung gehört?

Zumindest hat der Thread jetzt neben dem Unterhaltungswert auch fachlich wieder einen Level erreicht, den jeder ab der 3ten Klasse beurteilen kann - Danke.

[Frank Schölch]

Partielle Ableitungen sind ein Begriff? Hier das einfachste Beispiel: Funktion der Fläche in Abhängigkeit von Länge x und Breite y:

A(x,y)=x*y

1. Partielle Ableitung:
dA/dx=y

Nun die 2. partielle Ableitung
dA/dy=x

Die partiellen Ableitungen geben den Gradienten der Funktionsänderungen bezüglich Änderungen der Argumente an. Damit lässt sich das Totale Differential am Arbeitspunkt (x0,y0) aufstellen:

dA=y0*(x-x0)+x0*(y-y0)

oder anders geschrieben:

dA=y0*Delta x+x0*Delta y

Gewünscht ist, dass die Flächenänderung dA gleich ist für Delta x wie auch für ein zahlenmäßig gleich großes Delta y.

y0*Delta x=x0*Delta y, Delta x = Delta y.

Lösungen:

1. Delta x= Delta y=0. Wenn keine Änderung bei der Amplitude stattfindet ändert sich genauso viel, wie wenn keine Änderung an der Zeitbasis stattfindet. Konkret ändert sich in beiden Fällen rein garnichts! Ätsch-di-bätsch!!!

2. y0=x0, also am Arbeitspunkt gilt: Länge=Breite. Wie ich oben schon geschrieben hatte.

Das Niveau der 3. Klasse ist dies nicht, aber nach 10 Jahren Industrieautomatisierung kann man sich das mal wieder anschauen. Und die Schaltungstechnik vielleicht auch.

Zum Abschluss eine kleine Verständnisfrage, die jeder gute Meister der Radio-und Fernsehtechnik beantworten kann:

Ein Quarzozillator soll am Ausgang ein scharfes Rechtecksignal liefern. Welche Signalformung liefert das stabilere Ergebnis:

a) Oszillator basierend auf Inverter mit asymmetrischer Speisung. Invertersignal gepuffert herausgeben

b) Oszillator mit symmatrusch gespeistem OP, Signal mit Komparator ausgeben.

[hreith]

Solange du Gleichspannung betrachtest mittelt sich kurzzeitige Schwankung der Breite weg - aber eben nicht im NF-Bereich. Wenn z.B die Impulse für die positive Halbwelle etwas länger sind, die für die negative etwas kürzer, dann ist zwar die Periodendauer gleich - aber die Signalform ist eine andere und genau um die geht es. Es entstehen dann um den Testton Seitenbänder und genau die kann man in den Jitter-Messungen sehen. OK - alle anderen können sie sehen denn für dich ist es nicht relevant.
Du kannst lange oder auch kurz hinsehen, "Konkret ändert sich in beiden Fällen rein garnichts!" - zumindest sind von außen keine Einsichten erkennbar.

Meine pädagigischen Fähigkeiten sind leider begrenzt. Ich hatte gehofft, dass die Angabe von App-Notes, AES-Papers ... deine Neigier irgendwie auf die geeignete Bahn lenkt - leider Fehlanzeige.

[Frank Schölch]

Bei z.B. 64-fach Oversampling wird sich zwischen zwei Zyklen nicht wirklich viel verändern. Von daher hebt es sich sehr wohl auf.

Die App notes haben ihren Zweck gründlich verfehlt. Da steht im Datenblatt ganz klar, dass die Jittereunterdrückung selbst beim primitiven PLL RK ab ca. 10kHz sehr effizient ist - im Gegensatz dazu wird auf 200ps herumgeritten. Plötzlich ist nicht der HF Jitter das Problem, sondern Jitter im niederfrequzenten Bereich. Ich schreibe, dass der am Oszi nachweisar wäre, aber das wird großzügig ignoriert. Da diese Argumentation fehlgeschlagen ist. Auf intelligenta Synchronisationsverfahren oder die Umsetzung eines stabilen oszillators im wandler (dies ist der einzig wirklich wichtige Punkt) wird erst garnicht eingegangen.

Das ist genauso blöde wie z.B. die blauen LEDs im CD Player, um Streulicht zu kompensieren. Da wird ebenso mit Formeln der Optik geworfen, aber sie sind unsinnig, weil der Absatz an der Basis nicht stimmt.

[PeterG]

Moin,

ein herrlicher Disput!

Wenn ich das so lese dürfte folgendes Problem ja unlösbar sein: ein Quarztakt von 19.660.800 Hz muß in ein Signal mit der Frequenz vn 10MHz gewandelt werden, da dies Agilent-F-Generatoren benötigen um ihre Zeitbasis an "etwas" externes zu binden, davon gibt es zwei und noch ein F-Zähler, der seine Zeitbasis auch davon bezieht.... und das Ganze muß in Richtung µ-sek stabil sein, sonst funzt das physikalische Messprinzip nicht.

Tja ein PLL mit dem 4046 auf ne Unileiterplatte frei verdrahtet macht das ( fast) Problemlos: der Physiker hat die Therie mit ner praktischen Messung bestätigt.....


MfG
Peter

PS: aber manche Ohren würden in dem 10MHz Signal den Jitter von 2µ Hz hören!!!!

[wodim]

Tja ein PLL mit dem 4046 auf ne Unileiterplatte frei verdrahtet macht das ( fast) Problemlos: der Physiker hat die Therie mit ner praktischen Messung bestätigt....!

Jo, wie sagt doch We-Ha: "Für jede Lösung gibt es ein Problem."

[Voegelchen]

Hallo Leute,jetzt noch mehr Stoff:
Der eigentliche Problemjitter ist derjenige der zwischen 2 Phasenvergleichen der PLL auftritt (Phase Noise des Oszillators). Das ist dann der Bereich, der nicht mehr vom LoopFilter abgedeckt ist.

Desweiteren hat man immer noch etwas Rauschen auf den Analogausgängen der Phasenvergleicherstufe.

Die meisten AES/SPDIF Receiver arbeiten mit einem RC-Oscillator --> hohes PhaseNoise --> Jitter. Besser sind LC Oscillatoren

Es gibt da Ansätze z.B. mal nach "Clean Clocks, Once and for All?" suchen (AES 120,2006).Die arbeiten mit 2 PLLs. Ein ähnliches Konzept gibts auch von Cirrus Logic (Reclocking) mit dem Baustein CS2000/2100/2200/2300

Die Endgültige Lösung ist aber nur ein SampleRatekonverter mit GUTEM lokalem Oscillator. Das Übel was man sich einkauft ist Latenz, aber im HomeBereich eher zweitrangig.

P.S. Selbst schon gemessen:
Receiver IC #1 erzeugt einen Rauschabstand von 114dB am DAC Ausgang, ein anderer 118dB und wenn die Clocks/Daten direkt aus dem Messsystem kamen hatte man 119.5dB...... Wohlgemerkt mit ein und der selben Platine und dem SELBEN DAC ! (gemessen mit APSYS2 Cascaded)

Desweiteren erzeugt Jitter auch THD+N --> Seitenbänder im Signal, NICHT 2te/3te Oberwelle. Eine FFT sagt hier mehr als eine THD+N Messung (das Seitenband wird vom Filter des Messystems überdeckt !!!!!)


Wer Lust hat kann auch hier mal schauen:
http://www.ac-vogel.de/UltiDAC/Measu...asurements.htm
Da habe ich mal THD+N über Jitter bei meinem Selbstbau DAC gemessen. (mit SRC)

[raphael]

Und jetzt schütte ich nochmal Öl ins Feuer:
Wenn Jitter wirklich kein Problem mehr in aktuellen DA-Wandlern darstellt, warum beschäftigen sich dann viele wissenschaftliche und industrielle Institutionen damit? Ist die gesamte AES auf dem Holzweg und Jitter-Artikel im JAES nur Papierverschwendung. schließlich schreiben dort auch Ingenieure von den Unternehmen die DACs für den Audio-Bereich herstellen. Kennen diese ihre eigenen Chips nicht?

Schlussfolgerung: Für low-cost Geräte braucht man sich sicher keine Gedanken über Jitter machen, da eine hochwertige Wiedergabe eh nicht Ziel ist bzw. Sony & Co auch einem gewissen Kostendruck unterworfen. Wer einen DVD-Player für unter 200Eur anbieten will kann sich über ein anständiges Clocking nunmal keine Gedanken machen sondern muß das nehmen, was die Chips schon mitbringen, sprich RC-Oszillatoren etc.

Wer in die Welt setzt, daß Jitter unbedeutend sei, kennt entweder die Realität nicht oder sucht Rechtfertigungsgründe für den Kauf eines billigen Gerätes, von dem er möglicherweise weiß, daß es nicht state-of-the-art konstruiert ist.

Ich stimme Hubert voll und ganz zu. Die Frage, ob der Aufwand gerechtfertigt ist, muß jeder selbst entscheiden. Aber kein seriöser Ingenieur der Nachrichtentechnik wird ernsthaft versuchen, den Einfluß des Jitters zu negieren, um daraus ein Argument abzuleiten, daß der Aufwand nicht gerechtfertigt sei.

Raphael

[PeterG]

Die Frage, ob der Aufwand gerechtfertigt ist, muß jeder selbst entscheiden. Aber kein seriöser Ingenieur der Nachrichtentechnik wird ernsthaft versuchen, den Einfluß des Jitters zu negieren, um daraus ein Argument abzuleiten, daß der Aufwand nicht gerechtfertigt sei.

Hi Rapheal,

den negiert ja auch keiner! Sag ich mal. In der von mir oben genannten Anwendung wird mit nem PLL-Generator ein 10MHz-Signal erzeugt, das an ein Clocksingnal gekoppelt ist. Mit R-C-Komponenten, nix Quarz. Ignoriere ich den Jitter?

Nein! Die Anordnung erreicht eine Konstanz im Bereich von µ-Sekunden und das genügt für die Anwendung.
In dem gesamten Versuchsaufbau werden auch Frequenzen im NF-Bereich erzeugt, an obiges Signal zeitgekoppelt erzeugen die zB ein Magnetfeld und synchronisieren die Datenaufzeichnung.

1. Meinst Du kannst aus nem 500Hz-Sinus einen Jitter von 50µsek raushören?

2. Der Datenauswertende PC "sieht" diesen Jitter nicht mehr und liefert exelente Auswertungen!

3. Du hörst besser als ein PC .......


MfG
Peter

[Frank Schölch]

Die AES ist uninteressant und kein Maßstab für die Entwicklung eines Geräts. Ähnlich wie der VDMA nicht verbindlich für die Konstruktion von Maschinen ist. Das Thema Jitter ist eigentlich nur für HighEnd relevant, ähnlich blauen Interferenz-LEDs in CD Playern, MP Kondensatoren oder HighEnd Kabeln mit technisch schlechten Eigenschaften. Es war oben ganz nachvollziehbar erklärt, das sich das Thema Jitter einfach mit einem quarzstabilen Oszillator und einem kleinen Zwischenspeicher erschlagen lässt. Im Übrigen wird diese Technik seit Jahzehnten auch so eingesetzt, ohne dass der typisch Benutzer überhaupt wüsste, wass da im Detail abläuft. Ein ähnliches, zeitdiskretes undc wertediskretes System steht auch bei den meisten Usern hier auf dem Tisch. Es fällt hierbei z.B. auf, dass nicht nur Jitter eliminiert wird, sonden auch die begrenzte Bandbreite der Verkabelung. Was bei analoger Auswertung zu Phasenrauschen und Unschärfe führt, ist bei der digitalen Abtastung kein Problem mehr.

[raphael]

Peter,

dazu mal eine erste Abschätzung zum Einfluss des Jitters:

10ns jitter -> -55dBFS
1ns jitter -> -75dBFS
100ps jitter -> -95dBFS
10ps jitter -> -115dBFS
3ps jitter -> -125dBFS

Dies ist eine worst-case-Abschätzung für Sinus-Schwingungen im kHz-Bereich.
Mehr Details hierzu kann man in einem Artikel von Bruno Putzeys, den er bei der AES veröffentlicht hat, nachlesen.

So, und jetzt sagnoch mal jemand, jitter im us-Bereich könne ignoriert werden.

Raphael