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介绍几款高级DAC解码芯片


解码芯片(整篇) 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. 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, 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. BB(BurrBrown)公司近几年生产的解码芯片就有 典型.比较有名的 BB(BurrBrown)公司近几年生产的解码芯片就有 PCM1710、 1702、 1717、 1732、 PCM1710、PCM 1702、PCM 1717、PCM 1732、PCM 1738 等,而最近出品 1704、 1702、具有更高的性能, 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 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 的超取样速率. 可达到 768kHz(96kHz 的 8 倍)的超取样速率.用它组成的 DAC 解码器( DAC)已日渐在国内的 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, 起来,不少朋友曾问及笔者,用什么样的芯片好,各个 D/A 芯片之音 的音色有何分别?似乎大家都认为, 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 D

芯片,其实这是一个较大的误解 笔者认为, 的误解! /A 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 芯片,也不是用了什么二次锁相环电路, 并不是在于 D/A 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。 出电路与电源的供应。 这可能会令不少人感到惊讶, 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 芯片、时基抖动等, DAC 品质的是 D/A 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 D/A 芯片就会有 重要性甚少提及,这样也给不少人一个信息: 好的音质。事实上,在同样档次的外围电路下这是正确的, 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 为数不少, 芯片也做过了, 年来亲手做过的 D A c 为数不少,多种常用的 D/A 芯片也做过了,对 芯片的对比的机会也多, 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 要好于用运放输出的 PCM63~k. 电路设计: 电路设计: 有人曾对笔者说, 是属于数字产品,重点应在数字部分上, 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。 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 之所以用数字方式来处理音乐,就是因为其失真度低, 还是用模拟电路来放大再输出。再者, 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 D/A 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 但两者的音质差别之大却是无法形容, PCM63P—K 中的差太远吧。究其原因, 中用的 PCM63P K 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, 的最大分别。 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。 往往使用了极为复杂的晶体管输出电路。 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, 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, 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, 的区别大, 不大,还不如将输出的 NE5532 换成 OPA2604 的区别大,原因可能是现 芯片的性能已相当不俗, 之类的相比, 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, 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, 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 内部的好,一个优良的锁相电路的成本也不菲,且元件难觅, 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。 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. 一直以来笔者都很钟爱于.Philips 的 TDAl541A 与 DAC7(TDAl547, 的制作有机会再另文介绍) DAC7(TDAl547,此 DAC 的制作有机会再另文介绍),可能是个人的主观 , 这两个调整端子, 偏见 也因 PCM 系列的多比特 D/A 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, 而笔者没有仪器去对此进行准确测试,未经调整会对 D/A 的转换精度 有一定的影响, 系列的芯片没能完全发挥, 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 芯片,声音又过于冷艳和单薄。 的 lbit 的 D/A 芯片,声音又过于冷艳和单薄。 芯片, 月研发,TDAl 笔者认为 Philips 最出名的 dac 芯片,1985 年 11 月研发,TDAl 的设计是相当完美的。 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, 可能会有异议了, 16bit. 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, 年的历史了。 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, 芯片, 子来说,TDAl541A 是其多比特芯片中最好的 D/A 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, 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 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, 芯片出了一个又一个? 这样做的,各位不见 PCM 系列的 D/A 芯片出了一个又一个? 据马兰士首席设计师 K.I.称谓 TDAl541A 为:“这枚芯片其实 这枚芯片其实 是近乎完美的设计,只要其余线路配合得好, 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, 内工作,低过最低有效数位(LSB LSD)和高过最高数位(MSB)的信号, 和高过最高数位(MSB)的信号 都不能馈入数码系统内, 的信号无法推动解码器, 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, 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。 采用一个比较聪明的办法 的办法, 声及高频刺耳现象。TDAl54lA 采用一个比较聪明的办法,在 LSB 上注 的噪声, 入了 2~3dB 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 2~3dB,避免触及 LSB 的危险界限,令 CD 的余韵听起来更畅顺通 3dB, 的危险界限, 透自然。 所以 。 所以, PCM63、 1702、 透自然 ”所以 笔者建议朋友们选择 DAC 时尽量选择使用 PCM63、 , 1702、 DAC。 1704 之类芯片的 DAC。 当下决心更换自己所用的。 TDAl541A。 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, 倍取样电路。 SAA7220P/ 始设计时,选定的工作方式为经典的 4 倍取样电路。与 SAA7220P/B 搭配, 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 方式下的音质表现, 倍取样最好, 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 方式时,中低频醇厚,但高频却表现不佳, 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, 音色稍显清丽; 如设置模拟滤波电路的截止频率高,则高频显得稍硬, 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 如设置截止频率低时,虽然可以与中低频融合了, 不足,最终, 倍取样时音质最为平衡,全频过渡自然。 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 D/A 芯片出来后的 I/V 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, 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 转换可以取得较平衡的音色, 色,分析力欠佳;而无源的 I/V 转换可以取得较平衡的音色,表现最 分析力欠佳; 为纯真。 转换电路, 为纯真。于是就采用无源方式的 I/v 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。 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 3~51gr 的电 设计模拟滤波器电路时, 路。实际上 I~hilips 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, 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, 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。 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, 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、 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 运放是最简单最常用的一种方式,但音质众所皆知, 的效果。用胆做的话,音质也不错但固有的噪声相对大, 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. 有更低的噪声的话, 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, 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。 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, SRPt,电路作输出, 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, 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; SRPI:电路对负载的阻抗有一定的要求, 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 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, 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 ,,在极端的情况下 SRPt,产生严重的失真! SRPt,产生严重的失真! 最终,目光还是放在晶体管输出电路上, 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: 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 或许有些对电路不太熟识的朋友会不解, 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 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, 来了时不能准确及时跟上,信号消失后放大器只能跟上. 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 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。 DAC, 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 转换器,由于模拟电路的设计不良, 极高的 D/A 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 不出来。要上沿特性好只有选用高速放大器, 失真,令音质纯正悦耳。 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、 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, 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, 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, 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 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, 在这种电路的功放中试过 出不接延时保护电路,开关机时喇叭一点冲击声也没有。 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。 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, 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。 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, 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, 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, 输出的直流电压相当不稳定。 需要一段时间来稳定,在这段时间内, 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 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 的直流电平输出,难于实现直耦。 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。 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。 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, 或更低, 服电路的设计截止频率极低,往往只是 l~2Hz 或更低,距离音频的有 有足够的倍频程, 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 另外,从许多高档的放大器中可以看出, 路的。 路的。 二、Pcm1702: 唱机的光辉岁月, 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 光辉岁月”。 TDA1541A 解码的那台机器命名为 光辉岁月 。而后期开发的 PCM1702 HI界的尊贵地位, 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 海阔天空”, 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。 际的意思,而这恰好又是黄家驹的另外一首绝唱。 一样, 芯片, 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, HI名机因它而生, 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 HIMARKLEVINSON、KRELL THEATA、日系的如天龙、 LL、 HI-END 厂家如 MARKLEVINSON、KRELL、THEATA、日系的如天龙、TEAC

唱机和解码器。 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, 就是美、 HI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。 具有声音纯净、 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, 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。 令人叹为听止。 三、DF1704: DF1704: 具有更高的性能, 最近出品的 PCM1704 比它的前者 PCM 1702 具有更高的性能, 分 、 、 24bit,其性能如下表所示 其性能如下表所示,PCM 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 的超取样速率. DF1704 相配合可达到 768kHz(96kHz 的 8 倍)的超取样速率.用它组成的 DAC, 來說,高分析力是一個最重要的要求, 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, 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跟上,信號消失後 如果上沿特性不好,在信號來了時不能準確及時跟上, 放大器只能跟上了信號電平的一半或更低, 放大器只能跟上了信號電平的一半或更低,令 DAC 輸出的信號的幅度比 原信號縮小,聽來自然會不清晰甚至是聽不到,分析力也就差了, 原信號縮小,聽來自然會不清晰甚至是聽不到,分析力也就差了,所以 DAC, 轉換器, 多數的的 DAC,即使數位部分用了分析力極高的 D/A 轉換器,由於類比 電路速度低,大部分的細節還是放不出來 電路速度低,大部分的細節還是放不出來。要上沿特性好只有選用高速 低噪音的電晶體放大器, 低噪音的電晶體放大器,而高速放大器可以有效減小對音質影響極大的 失真, 令音質純正悅耳。 而運放與膽管都難以重放出較高的分析力。 TIM 失真,令音質純正悅耳。而運放與膽管都難以重放出較高的分析力。 有了這樣的高速高線性線路,PCM1704( 有了這樣的高速高線性線路,PCM1704(2)UK 的強大優勢就得以完全 發揮。 發揮。


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