Mesures du contrôle de volume V2

 

Protocole de test :

 

Le controle de volume opérant exclusivement en analogique, on effectue les mesures à l'aide d'un oscilloscope, on mesure les alimentations ainsi que les sorties en injectant différents signaux. A de vérifier le filtre actif on utilise le logiciel ARTA.

L'alimentation 5V digitale:

 

L'alimentation 5V dédié à la partie digitale, c'est à dire pour le PIC ainsi que pour les PGA est de conception linéaire et traditionnelle utilisant des composants de qualité afin de d'obtenir une bonne régulation ainsi qu'un niveau de bruit raisonnable. Bien que la partie digitale ne requiert pas un niveau de performance audiophile, il ne faut pas non plus que cette alimentation perturbe la partie analogique.

L'alimentation 15V Analogique:

 

L'alimentation 15V dédié à la partie analogique, c'est à dire uniquement pour les PGA et les amplis opérationnels pour la partie filtre actif. Elle est de conception linéaire et traditionnelle en utilisant des composants de qualité afin de d'obtenir une bonne régulation et surtout une très faible niveau de bruit.

 

Le bruit est faible (+/- 1.8mV) compte tenu du niveau de sortie (+/-15V) c'est très très bon. Le spectre de 0-50KHz est propre ne laissant apparaître d'une faible trace du 50Hz et du 100Hz. Le niveau de bruit est inférieur à 130dB. C'est mieux que la 5V digitale et c'est volontairement meilleur.

Analyse des signaux:

 

En ce qui concerne le gain, signal d'entrée environ 1V et 0dB sur les PGA on obtient  exactement la même amplitude en sortie. Les signaux entrées et sorties sont totalement en phase et le gain ou l'atténuation des PGA est parfaitement juste.

 

Sur des signaux carrés le suivi est pour ainsi dire parfait. Le temps de monté est de l'ordre de 11V/us sur un signal 1V et 14V sur un signal de 10V. Un résultat excellent et identique à un très bon ampli opérationnel audio.

 

Le Bruit:

 

Le niveau de plancher de bruit en l'absence de signal est extrêmement bas. PGA de -96db jusqu'à plus de 0db le niveau de bruit se situe à -130dB exempte de toute perturbation.

 

A gain maximum soit +31.5dB cela reste également très propre.

 

Pour l'instant cela commence très bien

La diaphonie:

 

On injecte un signal à1KHZ à 1V sur le canal de droite et on observe ce qu'il se passe sur le canal de gauche. La différence est de l'ordre de 103dB.

 

C'est un très bon résultat bien qu'il soit en dessous des spécification du datasheet.

La dynamique (DNR):

 

On mesure d'abord la dynamique avec 1V en entrée et 0dB sur les PGA. On obtient alors 126dB. Puis à +24dB et on obtient 131dB

 

La dynamique est excellente !

La distorsion pure (THD):

 

La distorsion diminue avec le gain. Elle atteint le seuil le plus bas à 0dB et remonte ensuite jusqu'à atteindre le niveau de saturation limité par les alimentations soit +24dB.

 

Dans la plage d'utilisation optimale est de -20dB et +24dB. On obtient un minimum de 0.002% et un maximum d'environs 0.01%.

 

Il est à noter que le signal d'entrée est de 1V alors que le PGA peut travailler jusqu'au niveau des alimentation soit dans mon cas 12V.

 

La distorsion + Bruit (THD+N):

 

La distorsion+Bruit est extrêmement linéaire en fréquence de 20Hz à 20KHz.

 

En fonction du gain tout comme la THD elle diminue proportionnellement inverse au gain puis se stabilise au delà de 0dB.

 

La THD+N est correcte

La dynamique hors parasite (SFDR):

 

La dynamique hors parasite est excellente avec en moyenne 90/95dB.

 

Une courbe plutôt stable en fonction de la fréquence

 

Rapport signal sur bruit (SNR) :

 

Constat un peu identique au THD+N. Linéaire en fréquence avec un niveau d'environs 70dB.

 

En fonction du gain rien de bien nouveau si ce n'est qu'il augmente avec le gain et qu'il se stabilise au dela de 0dB

 

bande passante :

 

La bande passante est très plate jusqu'à 100KHZ. Difficile de vérifier plus haut car mon générateur de signaux ne va pas au delà mais cela ne présente pas d'interet en audio.

 

La limite basse début en dessous de 10Hz.

Mesures des filtres actifs:

 

Rappelons également que le contrôle de volume V2 est équipé d'un filtre actif câblé. Celui ci permet de découpler les deux dernière entrées en 2 sorties filtrées par l’intermédiaire d'un filtre actif avec une fréquence de coupure sélectionnable par cavalier. Les fréquences de coupure ont été calculé sur le principe de JMLC.

 

Au final nous avons 3 filtres à 12dB/Oct sélectionnable à 6KHZ, 7.75KHz et 10KHz. Comme on peut le voir sur les mesures sous ARTA le recouvrement est parfait. A vrai dire je n'y croyait pas trop !

Mesures thermiques:

 

Le contrôle de volume V2 est un appareil qui ne chauffe pas. L'alimentation, le transformateur ou même les circuits imprimés tout est a température normale à l’exception de que quelques composants tout de même.

 

Par exemple les PGA sont à 50°c alors que les AOP sont plutôt à 60°c. Nombreux se demande si les afficheurs VFD chauffent et bien non pas vraiment avec environs 10°c au dessus de la température ambiante. Les relais statiques ça chauffe un peu avec 60°c alors que la charge est modeste. A vérifier avec une charge plus importante. Et pour finir les radiateurs des alimentations sont très bien dimensionnées.

Conclusion:

 

Le contrôle de volume V2 est un outils performant. Le bruit est aussi faible qu'inaudible, la dynamique est exceptionnelle et la distorsion est linéaire en fréquence mais aussi maintenu à un niveau raisonnable dans la plage d'utilisation normale. Hors plage cela devient plus critique mais aussi très peu utile.

 

C'est également un outil très pratique car il permet avec le filtre 12db/Oct d'étendre les 6 entrées en 8 sorties. La fréquence de coupure est sélectionnable par cavalier et dispose de trois choix qui ont été vérifié par les mesures.

 

Cette version V2 a démontrée dans la pratique son excellent niveau de performance et les mesures peuvent à présent en attester.

 

Les circuits PGA sont de loin une excellente solution dès lors que l'on souhaite faire varier un niveau en sortie d'un DAC. Faut il encore que le circuit imprimé soit bien conçu et que les alimentations soient de très bonne qualité car dans ces niveaux de performance rien ne doit être laissé au hasard.

 

D'autre part, les PGA sont d'autant plus performant que le niveau d'entrée est élevé. Les niveaux autour de 1V ne sont pas les meilleurs compromis. Mieux vaut un niveau sortie DAC de 2V ou supérieur.

 

Une seule critique qui pourrait d’ailleurs faire office d'une amélioration est de loin la plage d'utilisation avec niveau de performance optimal un peu courte. La version V3 est en cours de developement et j'espère que cette version apportera une nette amélioration sur ce point.