document

De Mosaic DAC, een nieuw multibit D/A converter concept.
Het blokschema toont de opbouw van deze Mosaic multibit DAC. Een decoder vertaalt
I2S naar multi-stream, dit is nodig om I2S schakelruis met 87.5% te verminderen en om
de logica van de Mosaic DAC aan te kunnen sturen.
De Mosaic D/A converter bestaat uit snelle logica die een passieve matrix aanstuurt,
hiermee wordt additieve jitter tot een absoluut minimum gereduceert. De conversie
methode kan het best als common rail matrix worden omschreven.
Relais volume regeling is ingebouwd om maximale resolutie en bit-perfect playback te
handhaven. De uitgang is volledig passief en DC gekoppeld waardoor vervorming door
aktieve schakelingen en koppel condensatooren wordt voorkomen.
Mosaic DACs bieden 17 of 25 bit resolutie. 17 bits is al meer dan voldoende omdat het
menselijk gehoor maximaal 18 bits kan onderscheiden en er geen enkele audio set is die
bij praktische volume stand meer dan 16 bits kan weergeven.
Maar voor audiofielen die per se 24 bits moeten hebben is er de 25 bit versie.
Omdat 16 en 24 bit resolutie standaard is heten de Mosaic DACs Mosaic 16 en Mosaic 24.
Bij digitale audio is timing alles bepalend, de kleinste timing fouten zorgen er al voor dat
vinyl / tape geluid met digitale audio niet eens benaderd kan worden. De allerbeste
conventionele masterclocks en clock distributie schakelingen bleken toch nog
onacceptabele timing fouten op te leveren. Omdat timing fouten nooit tot nul gereduceert
kunnen worden moet het resterende jitter spectrum aan zeer specifieke eisen voldoen.
De Mosaic DACs draaien op een nieuw type masterclock en clock distributie systeem. Het
blokschema toont deze fuzzy logic masterclock. De masterclock wekt zelf de correcte
frequentie voor elke sample rate op en is vrijlopend waardoor bron jitter geblokkeert
wordt. Programmable Fuzzy logic circuit zorgt voor incidentele, inter-aktieve fase
correcties
(vandaar de naam fuzzy logic masterclock). Een enkele correctie treedt bij opstarten op,
verdere correctie kan bijvoorbeeld optreden bij netstoring. Een correctie duurt 2 nano
seconden en is onhoorbaar. In praktijk zou er een enkele correctie in een paar uur tot
een paar dagen op kunnen treden.
Spectrum shapers zorgen voor een fase ruis spectrum dat perfect afgestemd is voor
analoge geluidsweergave zoals bij vinyl en tape.
Er worden bestaande 3.5mm Jack interlinks toegepast om Eddy current verliezen
minimaal te houden. Dit is weer een vereiste om maximale resolutie en verfijning te
kunnen handhaven. Denk aan uitgangs en net transformatoren waar geen massief ijzer
blok als kern wordt gebruikt maar dunne ijzer plaatjes (met hogere weerstand). De
toegepaste frequenties (50 / 60Hz en 20 Hz … 20 KHz) liggen hierbij in het audio
spectrum. De RCA interlink is ingeburgerd maar veroorzaakt wel hoge Eddy current
verliezen vanwege de relatief lage weerstand van de massieve messing onderdelen. De
bullet plug biedt al wat verbetering maar de Eddy current verliezen in het de massieve
socket zijn hiermee nog lang niet opgelost. Gebrek aan goede veerkontakten zorgt bij
RCA interlinks ook vaak voor slechte verbindingen. Wordt een keer een iets te grote plug
in een RCA veerkontakt gestoken dan verbuigen de kontakten permanent en is vanaf dat
moment geen goede verbinding meer mogelijk met stekers die wel exact de juiste
mechanische afmetingen hebben. DIN interlinks zijn in het verleden niet voor niets
toegepast, Eddy current verliezen zijn hier veel lager en de veerkontakten zijn ook beter
dan bij RCA. Mini XLR komt nu nog het dichtst in de buurt van DIN interlinks.
De Mosaic USB DACs draaien op een XMOS processor (asynchroon). Deze ondersteund
UAC1 en UAC2 (jumper achter op het apparaat). Als de bron deze standaard ondersteund
zijn er geen drivers nodig,
Mosaic DAC firmware updates via USB bij de gebruiker zijn mogelijk, hiervoor hoeft het
apparaat niet terug gestuurd te worden.
De Mosaic USB DACs zijn voorzien van een bit-perfect test om zo te controleren of de
digitale audio bron daadwerkelijk bit-perfect playback biedt. Dit is een vereiste voor
optimale geluidskwaliteit. Voor de bit-perfect test moet een audio test file op de bron
worden gespeeld, wij leveren die audio test files zelf aan. Men neemt aan dat de bron wel
bit-perfect playback zal bieden, maar de bit-perfect test levert het bewijs. Dit zorgt in
praktijk voor wat verassingen.
De Mosaic USB DAC herkend deze test files automatisch en start dan de test, er hoeft
niets omgeschakeld te worden. De relais volume regeling wordt ook via de XMOS
processor gestuurd, dus als je de volume op smartphone, pad of computer wijzigt dan
hoor je de relais in de Mosaic DAC schakelen. het digitale volume blijft altijd op 100%
staan, een vereiste voor bit-perfect playback.
De Mosaic DACs draaien op externe voedingen om net storing, magneet velden, en
mechanische resonantie (50Hz) buiten de behuizing te houden. Voedingen zitten altijd in
de signaal weg en hebben daarom enorme invloed op de geluidskwaliteit. De externe
Mosaic DAC voeding is een passieve voeding met CLC filters gebaseerd op grote
smoorspoelen (vergelijkbaar met filters uit de buizen techniek). Deze filters filteren
netspanning, gelijkrichter en LED indicator ruis en verminderen rimpel spanning met ca.
factor 10. Het betreft voedingen met enkelfasige gelijkrichting (50 Hz rimpel), dit heeft
weer te maken met het gerelateerde brom spectrum. Elektronische filters / spanning
regelaars produceren zelf weer een ongewenst breedband ruis spectrum en laten de
netspanning storing door of versterken deze (feedback loop) en zijn daarom ongeschikt.
De Mosaic DAC draait op +9 … 14V en -9 … 14V (gebalanceerde voeding).
De optionele transport module kan worden gebruikt om de Mosaic USB DAC aan een
netwerk te koppelen en zo aan een music server te koppelen.
Uitvoeringen:
Mosaic 16 USB DAC, UAC1 compliant (tot en met 96 KHz), 17 bits resolutie.
Mosaic 24 USB DAC, UAC1 / UAC2 compliant (tot en met 192 KHz), 25 bits theoretische
resolutie.
Mosaic 16 SD-player, 44.1/16 stand alone CD player vervanger.
Een high performance DAC heeft weinig zin als de aangesloten audio set deze
performance niet kan handhaven. Daarom hebben wij ook nog een passende
eindversterker ontwikkeld, de Equilibrium monoblokken. Deze was eigenlijk bedoeld voor
Mosaic DAC research. Zelfs zeer dure versterkers van gerenomeerde merken bleken de
resolutie en fijn detail van de Mosaic DAC niet weer kunnen geven. Dit heeft meestal te
maken met eigenschappen van de global feedback loop, koppel condensatoren, het
aantal transistors binnen de global feedback loop en de ingebouwde netvoeding. Je mist
dan net die resolutie en verfijning die muziek juist zo mooi kunnen maken.
Deze Equilibrium monoblokken zijn gebaseerd op inter-aktieve speaker aansturing. De
inter-aktieve speaker sturing zorgt voor minder warmte ontwikkeling omdat speaker
tegen emk energie gerecycled wordt en de eindversterker met de speaker mee werkt
i.p.v. deze met bruut geweld te forceren zoals bij constante spanning sturing. Buizen
versterkers werken meestal met quasi constante stroom sturing, dit geeft weer
problemen met controle zodat er speakers met zeer goede zelf demping gebruikt moeten
worden.
De hoge resolute wordt gehaald door Externe voedingen, DC koppeling en een minimum
aantal FETs in de signaal weg. Er worden uitsluitend medium tot high power FETs
gebruikt om ruis en thermal memory vervorming minimaal te houden. Er worden lateral
power MOSFETs gebruikt van 16A, deze bevatten twee perfect gematchte 8A chips in een
behuizing. Dit zorgt ook voor perfecte thermische gelijkloop, dit is met losse power
MOSFETs of transistorren niet mogelijk.
Er zitten slechts 2 FETs in de gebalanceerde global feedback loop waardoor deze
feedback loop ongeveer dezelfde eigenschappen krijgt als local feedback loops.
Versterkers zonder global feedback draaien altijd op local feedback. Problemen met
ontbreken van global feedback zijn hogere vervorming, hogere uitgangs impedantie en
lagere dempings factor. In praktijk zijn versterkers met alleen local feedback en perfect
afgestemde speakers met goede zelf demping vaak de beste oplossing. De equilibrium
monoblokken kunnen eenvoudig omgezet worden naar alleen local feedback.
De Equilibrium monoblokken draaien ook op externe voedingen om net storing, magneet
velden, en mechanische resonantie buiten de behuizing te houden.
De behuizingen zijn bijzonder plat (12mm hoog, ruimte voor electronica 8mm). Dit is
bewust gedaan om EMI in de kast zo laag mogelijk te houden en warmte effectief af te
voeren. EMI die door de schakelingen in de kast wordt geproduceert wordt middels Eddy
current verliezen in de aluminium behuizing gedissipeert. Externe EMI wordt
afgeschermd omdat de behuizing een kooi van Faraday vormt.
Mechanische resonanties kunnen weer invloed op de werking van componenten zoals
kristallen, spoelen, condensatoren en elco’s hebben. Invloed van mechanische trillingen
op elektrische onderdelen wordt vaak als een fabeltje beschouwd, maar praktische tests
bewijzen het tegendeel. Een condensator met lading tussen de platen zal een ac signaal
afgeven wanneer de plaat afstand kan wijzigen door imperfecte mechanische constructie.
Een electret microfoon werkt ook op dit principe. Tik maar eens op een buis en je hoort
geluid door de speakers. De mechanische vibratie veranderd de afstand tussen de
geladen roosters en anode (in feite een condensator) en wekt zo spanningen op.
Kristallen en keramische condensatoren hebben piezo elektrische eigenschappen,
mechanische trilling wordt in spanning omgezet, denk maar eens aan een piezo
elektrische aansteker. Omdat bij deze toepassingen de kleinste variaties in signalen
meteen hoorbaar zijn moet de invloed van mechanische trilling niet worden onderschat.
Bij andere, veel minder kritische toepassingen is mechanische resonantie meestal geen
probleem.
De koelblokken met Venturi gaten aan de zijkant van de kast bieden goede koeling bij
minimale afmetingen. Bij de Mosaic DAC zorgen deze voor een zo constant mogelijke
temperatuur van de schakelingen in de kast, dus ook hier hebben deze koelblokken een
specifieke functie.
Uitvoeringen:
Equilibrium 25W
Equilibrium 150W (in ontwikkeling).
Voor meer informatie en foto's van de nieuwe apparatuur kunt u onze website bezoeken:
http://www.ecdesigns.nl