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介绍几款高级DAC解码芯片（整篇）我的Hi-Fi 发烧 2010-02-08 01:32:19 阅读285 评论0 字号：大中小 大家知道计算机的芯片不断地换代、翻新.在音响领域中变化较快的要算编码、解码技术了,如CD机中的解码芯片就是不断变化的一个典型.比较有名的BB(BurrBrown)公司近几年生产的解码芯片就有PCM1710、PCM 1702、PCM 1717、PCM 1732、PCM 1738等,而最近出品的PCM 1704、比它的前者PCM 1702、具有更高的性能, 分辨率达24bit,其性能如下表所示,PCM 1704与8倍超取样数字滤波器DF1704相配合可达到768kHz(96kHz的8倍)的超取样速率.用它组成的DAC 现在DAC解码器(以下简称DAC)已日渐在国内的DIY朋友中流行起来，不少朋友曾问及笔者，用什么样的芯片好，各个DA芯片之音的音色有何分别?似乎大家都认为，决定一台DAC一的音质的因素是DA芯片，其实这是一个较大的误解!笔者认为，导致音质的最大差距并不是在于DA芯片，也不是用了什么二次锁相环电路，而是模拟输出电路与电源的供应。 这可能会令不少人感到惊讶，因一直以来所宣扬的都是说影响DAC品质的是DA芯片、时基抖动等，对于模拟电路及电源稳压部分重要性甚少提及，这样也给不少人一个信息：用好的DA芯片就会有好的音质。事实上，在同样档次的外围电路下这是正确的，但在笔者多年来亲手做过的D A c为数不少，多种常用的DA芯片也做过了，对芯片的对比的机会也多，发现用设计良好的晶体管电路作输出的PCM58要好于用运放输出的PCM63k. 电路设计： 有人曾对笔者说，DAC是属于数字产品，重点应在数字部分上，应在数字部分下大功夫，如加入二次锁相电路，模拟电路应属其次。其实，之所以用数字方式来处理音乐，就是因为其失真度低，而音乐最后还是用模拟电路来放大再输出。再者，看看国产的千元级的DAC也用上了PCM63P。IK作DA转换，而几十倍价钱的进口DAC也可能是用PCM63的，但两者的音质差别之大却是无法形容，这时总不可以说国产的DAC中用的PCM63PK比进口的DAC中的差太远吧。究其原因，两者最大的差异在于模拟输出电路，这才是进口高档DAC与国产DAC的最大分别。进口高档的DAC往往使用了极为复杂的晶体管输出电路。 笔者曾机缘巧合得到一片富士通的锁相模块，尝试过在一台DAC中加入二次锁相环电路，效果比一般的锁相电路好。但结果，提升也并不大，还不如将输出的NE5532换成OPA2604的区别大，原因可能是现在的DIR芯片的性能已相当不俗，与以前的YM3623之类的相比，其内部时钟锁相电路性能优异，令时钟的稳定性提高了不少。当然，用二次锁相电路再提高时钟稳定性会更好，但并不是所有的锁相电路都能比CS8412内部的好，一个优良的锁相电路的成本也不菲，且元件难觅，倒不如将更多的资源放在其他效益高的方面。 一、TDAl541A 一直以来笔者都很钟爱于Philips的TDAl541A与DAC7(TDAl547，此DAC的制作有机会再另文介绍)，可能是个人的主观偏见，也因PCM系列的多比特DA通常有LSB与MSB这两个调整端子，而笔者没有仪器去对此进行准确测试，未经调整会对DA的转换精度有一定的影响，使PCM系列的芯片没能完全发挥，其他一些24bit精度的lbit的DA芯片，声音又过于冷艳和单薄。 笔者认为Philips最出名的dac芯片，1985年11月研发,TDAl 541A与DAC7这两片IC的设计是相当完美的。DAC7相信不少朋友会认同其品质，而TDAl541A可能会有异议了，因其只是一个16bit的早期设计，距今有20年的历史了。但试想以Philips这个开创CD机的巨子来说，TDAl541A是其多比特芯片中最好的DA芯片，一直用了多年而没有推出更高级的多比特芯片，韵味十足，柔情似水，人声出色，个频段十分均衡耐听出于商业理由，如果不是一个完美的芯片的话是不会这样做的，各位不见PCM系列的DA芯片出了一个又一个? 据马兰士首席设计师KI称谓TDAl541A为：“这枚芯片其实是近乎完美的设计，只要其余线路配合得好，比任何24bit晶片还要靓声。CD机重播余韵精细度不够是因其数码系统只是在一特定动态范围内工作，低过最低有效数位(LSB或LSD)和高过最高数位(MSB)的信号，都不能馈入数码系统内，因为低过LSB的信号无法推动解码器，正是余韵在中途猝然消失的原因，高过MSB的会使解码器出现与音乐无关的怪声及高频刺耳现象。TDAl54lA采用一个比较聪明的办法，在LSB上注入了23dB的噪声，作用是使最弱音信号的电平混合了噪声电平后提高了23dB，避免触及LSB的危险界限，令CD的余韵听起来更畅顺通透自然。”所以，笔者建议朋友们选择DAC时尽量选择使用PCM63、1702、1704之类芯片的DAC。 当下决心更换自己所用的。DAC时，依然选用了TDAl541A。在开始设计时，选定的工作方式为经典的4倍取样电路。与SAA7220PB搭配，在之前已对比过将TDAl541A工作在8倍取样与无数字滤波器的NOS方式下的音质表现，感觉还是4倍取样最好，8倍取样时的动态凌厉，音色稍显清丽；而NOS方式时，中低频醇厚，但高频却表现不佳，如设置模拟滤波电路的截止频率高，则高频显得稍硬，与中低频难于融合；如设置截止频率低时，虽然可以与中低频融合了，但又觉得分析力不足，最终，还是在4倍取样时音质最为平衡，全频过渡自然。 至于DA芯片出来后的IV转换电路，用有源方式时会渗入了转换电路的音色。多数情况下，这种方式会突出中低频，而高频显得逊色，分析力欠佳；而无源的IV转换可以取得较平衡的音色，表现最为纯真。于是就采用无源方式的Iv转换电路，但这种电路的缺点是处理不好时信噪比较低，需要在设计时多加注意。 设计模拟滤波器电路时，理论上4倍取样应要有351gr的电路。实际上Ihilips这个芯片组合结构的商品机多数会用两阶的模拟滤波器。而笔者在日常使用中发现，用一阶的模拟滤波电路音质更好，高频的相位变动少了，音质更显甜美，分析力更高，在此也不例外地采用这种方式。 由于输出模拟电路是最后的环节，对音质的影响也最大，所以一定要设计一个性能优异的电路。这里可以选用胆、运放或是晶体管电路。运放是最简单最常用的一种方式，但音质众所皆知，难于做出高档的效果。用胆做的话，音质也不错但固有的噪声相对大，或许有发烧友认为这并不重要，但是细想一下，假如DAC有更低的噪声的话，就可以多听一些软件中的细节部分，你就会觉得信噪比的重要了，此外，用胆会令声音带有一种固有的音色，这也妨碍了音质的全面提高。顺便提一下，笔者发现现在不少国产的DAC常使用SRPt，电路作输出，其实笔者认为这并不适合。原因有二，一是阴极电路与SRPP电路本身的胆味不浓；二是SRPI：电路对负载的阻抗有一定的要求，必须在一定的负载阻抗下才会好声。至于后面的设备输入阻抗是多少，设计者不得而知，所以声音好坏还要看用户的后面设备是否与设计者的设计目标阻抗匹配，也就是说要碰运气了，在极端的情况下，阻抗不匹配可能令SRPt，产生严重的失真! 最终，目光还是放在晶体管输出电路上，这也是整机分析力及音质纯正的最大关键。因此要设计一个高性能、高速度的晶体管输：出电路。或许有些对电路不太熟识的朋友会不解，其实分析力的重放在于输出放大器的噪声电平与：上沿与下沿特性。如果上沿特性不好，在信号来了时不能准确及时跟上，信号消失后放大器只能跟上信号电平的一半或更低。令信号的输出幅度比原信号缩小，听来自然会不清晰甚至是听不到，分析力也就差了。所以一般的DAC，即使数字部分用了分析力极高的DA转换器，由于模拟电路的设计不良，大部分的细节还是放不出来。要上沿特性好只有选用高速放大器，而高速放大器可以有效减小对音质影响极大的TIM失真，令音质纯正悦耳。 笔者一向喜欢使用菱形差动电路，因其有着极其平衡的音质、极低的失真度。且对于菱形差动电路来说，只要参数的设计合理，三极管的要求反而降低了，即使所有的三极管的误差高达一倍，电路还是十分稳定，音质还是很好的，这点在本刊1991年的有关功放文章中也有提及。笔者在这种电路的功放中试过，有意换上了误差很大的三极管，输出不接延时保护电路，开关机时喇叭一点冲击声也没有。可以说是电路复杂了，制作反而更简单了。 对于一个音响系统，笔者是喜欢全程直耦的，而TDAl54lA内部是使用单极电流的，会在放大器的输出端产生较大的直流电压。要解决这个问题可以有两种方法，一是使用单极电流补偿电路，二是使用直流伺服电路。使用单极电流补偿电路，会由于TDAl541在工作时的温度是需要一段时间来稳定，在这段时间内，DAC输出的直流电压相当不稳定。如果在稳定时调整为输出直流电平为零，则刚开机时最高可能有几百mv的直流电平输出，难于实现直耦。只有使用直流伺服电路时才能够使整机的输出保持零电平。虽然一直以来不少人认为直流伺服电路的积分会对音质产生不良影响，但笔者认为这个观点是不成立的。因直流伺服电路的设计截止频率极低，往往只是l2Hz或更低，距离音频的有效频带20Hz有足够的倍频程，对音频的影响绝对比用耦合电容低得多。另外，从许多高档的放大器中可以看出，几乎没有不用直流伺服电路的。 二、Pcm1702: 如果说TDA1541A创造了CD唱机的光辉岁月，因此度高把采用TDA1541A解码的那台机器命名为“光辉岁月”。而后期开发的 PCM1702在HI-EDN界的尊贵地位，因它而使得CD唱机在TDA1541A之后进入更加自由翱翔的境界，于是，度高就非常自然已臻“海阔天空”，即无比无际的意思，而这恰好又是黄家驹的另外一首绝唱。 和TDA1541A一样，PCM1702是个久负盛名的音频DAC芯片，美国BB公司因这个顶级20bit音频DAC的产生确立其在数字音频方面的王者地位。自推出后，世上很多HI-END名机因它而生，特别美国的HI-END厂家如MARKLEVINSON、KRELL、THEATA、日系的如天龙、TEAC等纷纷采用PCM1702的高端CD唱机和解码器。如果说TDA1541A是欧洲机器所惯用的高端解码方案，那么PCM1702就是美、日HI-END数字音频的家常便饭。以两个19bitDAC平衡工作的PCM1702具有声音纯净、动态庞大、质感强烈的特色，其超高的解析力提供音乐中所有的细节元素，令人叹为听止。 三、DF1704： 最近出品的PCM1704、比它的前者PCM 1702、具有更高的性能, 分辨率达24bit,其性能如下表所示,PCM 1704与8倍超取样数字滤波器DF1704相配合可达到768kHz(96kHz的8倍)的超取样速率.用它组成的DAC，對於一台DAC來說，高分析力是一個最重要的要求，分析力的重放在於輸出放大器的噪音電位與上沿與下沿特性，因輸出放大器是瓶頸，如果上沿特性不好，在信號來了時不能準確及時