介紹幾款進階DAC解碼晶片（整編）

大家知道計算機的晶片不斷地換代、翻新.在音響領域中變化較快的要算編碼、解碼技術了,如CD機中的解碼晶片就是不斷變化的一個典型.比較有名的BB(BurrBrown)公司近幾年生産的解碼晶片就有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, 分辨率達24bit,其性能如下表所示,PCM 1704與8倍超取樣數字濾波器DF1704相配合可達到768kHz(96kHz的8倍)的超取樣速率.用它組成的DAC

    現在DAC解碼器(以下簡稱DAC)已日漸在國内的DIY朋友中流行起來，不少朋友曾問及筆者，用什麼樣的晶片好，各個D／A晶片之音的音色有何分别?似乎大家都認為，決定一台DAC一的音質的因素是D／A晶片，其實這是一個較大的誤解!筆者認為，導緻音質的最大差距并不是在于D／A晶片，也不是用了什麼二次鎖相環電路，而是模拟輸出電路與電源的供應。

    這可能會令不少人感到驚訝，因一直以來所宣揚的都是說影響DAC品質的是D／A晶片、時基抖動等，對于模拟電路及電源穩壓部分重要性甚少提及，這樣也給不少人一個資訊：用好的D／A晶片就會有好的音質。事實上，在同樣檔次的外圍電路下這是正确的，但在筆者多年來親手做過的D A c為數不少，多種常用的D／A晶片也做過了，對晶片的對比的機會也多，發現用設計良好的半導體電路作輸出的PCM58要好于用運放輸出的PCM63~k.

    電路設計：

    有人曾對筆者說，DAC是屬于數字産品，重點應在數字部分上，應在數字部分下大功夫，如加入二次鎖相電路，模拟電路應屬其次。其實，之是以用數字方式來處理音樂，就是因為其失真度低，而音樂最後還是用模拟電路來放大再輸出。再者，看看國産的千元級的DAC也用上了PCM63P。IK作D／A轉換，而幾十倍價錢的進口DAC也可能是用PCM63的，但兩者的音質差别之大卻是無法形容，這時總不可以說國産的DAC中用的PCM63P—K比進口的DAC中的差太遠吧。究其原因，兩者最大的差異在于模拟輸出電路，這才是進口高檔DAC與國産DAC的最大分别。進口高檔的DAC往往使用了極為複雜的半導體輸出電路。

    筆者曾機緣巧合得到一片富士通的鎖相子產品，嘗試過在一台DAC中加入二次鎖相環電路，效果比一般的鎖相電路好。但結果，提升也并不大，還不如将輸出的NE5532換成OPA2604的差別大，原因可能是現在的DIR晶片的性能已相當不俗，與以前的YM3623之類的相比，其内部時鐘鎖相電路性能優異，令時鐘的穩定性提高了不少。當然，用二次鎖相電路再提高時鐘穩定性會更好，但并不是所有的鎖相電路都能比CS8412内部的好，一個優良的鎖相電路的成本也不菲，且元件難覓，倒不如将更多的資源放在其他效益高的方面。     

     一、TDAl541A

    一直以來筆者都很鐘愛于．Philips的TDAl541A與DAC7(TDAl547，此DAC的制作有機會再另文介紹)，可能是個人的主觀偏見，也因PCM系列的多比特D／A通常有LSB與MSB這兩個調整端子，而筆者沒有儀器去對此進行準确測試，未經調整會對D／A的轉換精度有一定的影響，使PCM系列的晶片沒能完全發揮，其他一些24bit精度的lbit的D／A晶片，聲音又過于冷豔和單薄。

   筆者認為Philips最出名的dac晶片，1985年11月研發,TDAl 541A與DAC7這兩片IC的設計是相當完美的。DAC7相信不少朋友會認同其品質，而TDAl541A可能會有異議了，因其隻是一個16bit．的早期設計，距今有20年的曆史了。但試想以Philips這個開創CD機的巨子來說，TDAl541A是其多比特晶片中最好的D／A晶片，一直用了多年而沒有推出更進階的多比特晶片，韻味十足，柔情似水，人聲出色，個頻段十分均衡耐聽出于商業理由，如果不是一個完美的晶片的話是不會這樣做的，各位不見PCM系列的D／A晶片出了一個又一個?

    據馬蘭士首席設計師K．I．稱謂TDAl541A為：“這枚晶片其實是近乎完美的設計，隻要其餘線路配合得好，比任何24bit晶片還要靓聲。CD機重播餘韻精細度不夠是因其數位系統隻是在一特定動态範圍内工作，低過最低有效數位(LSB或LSD)和高過最高數位(MSB)的信号，都不能饋入數位系統内，因為低過LSB的信号無法推動解碼器，正是餘韻在中途猝然消失的原因，高過MSB的會使解碼器出現與音樂無關的怪聲及高頻刺耳現象。TDAl54lA采用一個比較聰明的辦法，在LSB上注入了2～3dB的噪聲，作用是使最弱音信号的電平混合了噪聲電平後提高了2～3dB，避免觸及LSB的危險界限，令CD的餘韻聽起來更暢順通透自然。”是以，筆者建議朋友們選擇DAC時盡量選擇使用PCM63、1702、1704之類晶片的DAC。

    當下決心更換自己所用的。DAC時，依然選用了TDAl541A。在開始設計時，標明的工作方式為經典的4倍取樣電路。與SAA7220P／B搭配，在之前已對比過将TDAl541A工作在8倍取樣與無數字濾波器的NOS方式下的音質表現，感覺還是4倍取樣最好，8倍取樣時的動态淩厲，音色稍顯清麗；而NOS方式時，中低頻醇厚，但高頻卻表現不佳，如設定模拟濾波電路的截止頻率高，則高頻顯得稍硬，與中低頻難于融合；如設定截止頻率低時，雖然可以與中低頻融合了，但又覺得分析力不足，最終，還是在4倍取樣時音質最為平衡，全頻過渡自然。

    至于D／A晶片出來後的I／V轉換電路，用有源方式時會滲入了轉換電路的音色。多數情況下，這種方式會突出中低頻，而高頻顯得遜色，分析力欠佳；而無源的I／V轉換可以取得較平衡的音色，表現最為純真。于是就采用無源方式的I／v轉換電路，但這種電路的缺點是處理不好時信噪比較低，需要在設計時多加注意。

    設計模拟濾波器電路時，理論上4倍取樣應要有3～51gr的電路。實際上I~hilips這個晶片組合結構的商品機多數會用兩階的模拟濾波器。而筆者在日常使用中發現，用一階的模拟濾波電路音質更好，高頻的相位變動少了，音質更顯甜美，分析力更高，在此也不例外地采用這種方式。

    由于輸出模拟電路是最後的環節，對音質的影響也最大，是以一定要設計一個性能優異的電路。這裡可以選用膽、運放或是半導體電路。運放是最簡單最常用的一種方式，但音質衆所皆知，難于做出高檔的效果。用膽做的話，音質也不錯但固有的噪聲相對大，或許有發燒友認為這并不重要，但是細想一下，假如．DAC有更低的噪聲的話，就可以多聽一些軟體中的細節部分，你就會覺得信噪比的重要了，此外，用膽會令聲音帶有一種固有的音色，這也妨礙了音質的全面提高。順便提一下，筆者發現現在不少國産的DAC常使用SRPt，電路作輸出，其實筆者認為這并不适合。原因有二，一是陰極電路與SRPP電路本身的膽味不濃；二是SRPI：電路對負載的阻抗有一定的要求，必須在一定的負載阻抗下才會好聲。至于後面的裝置輸入阻抗是多少，設計者不得而知，是以聲音好壞還要看使用者的後面裝置是否與設計者的設計目标阻抗比對，也就是說要碰運氣了，，在極端的情況下，阻抗不比對可能令SRPt，産生嚴重的失真!

    最終，目光還是放在半導體輸出電路上，這也是整機分析力及音質純正的最大關鍵。是以要設計一個高性能、高速度的半導體輸：出電路。或許有些對電路不太熟識的朋友會不解，其實分析力的重放在于輸出放大器的噪聲電平與：上沿與下沿特性。如果上沿特性不好，在信号來了時不能準确及時跟上，信号消失後放大器隻能跟上．信号電平的一半或更低。令信号的輸出幅度比原信号縮小，聽來自然會不清晰甚至是聽不到，分析力也就差了。是以一般的DAC，即使數字部分用了分析力極高的D／A轉換器，由于模拟電路的設計不良，大部分的細節還是放不出來。要上沿特性好隻有選用高速放大器，而高速放大器可以有效減小對音質影響極大的TIM失真，令音質純正悅耳。

    筆者一向喜歡使用菱形差動電路，因其有着極其平衡的音質、極低的失真度。且對于菱形差動電路來說，隻要參數的設計合理，三極管的要求反而降低了，即使所有的三極管的誤差高達一倍，電路還是十分穩定，音質還是很好的，這點在本刊1991年的有關功放文章中也有提及。筆者在這種電路的功放中試過，有意換上了誤差很大的三極管，輸出不接延時保護電路，開關機時喇叭一點沖擊聲也沒有。可以說是電路複雜了，制作反而更簡單了。

    對于一個音響系統，筆者是喜歡全程直耦的，而TDAl54lA内部是使用單極電流的，會在放大器的輸出端産生較大的直流電壓。要解決這個問題可以有兩種方法，一是使用單極電流補償電路，二是使用直流伺服電路。使用單極電流補償電路，會由于TDAl541在工作時的溫度是需要一段時間來穩定，在這段時間内，DAC輸出的直流電壓相當不穩定。如果在穩定時調整為輸出直流電平為零，則剛開機時最高可能有幾百mv的直流電平輸出，難于實作直耦。隻有使用直流伺服電路時才能夠使整機的輸出保持零電平。雖然一直以來不少人認為直流伺服電路的積分會對音質産生不良影響，但筆者認為這個觀點是不成立的。因直流伺服電路的設計截止頻率極低，往往隻是l～2Hz或更低，距離音頻的有效頻帶20Hz有足夠的倍頻程，對音頻的影響絕對比用耦合電容低得多。另外，從許多高檔的放大器中可以看出，幾乎沒有不用直流伺服電路的。

    二、Pcm1702:

    如果說TDA1541A創造了CD唱機的光輝歲月，是以度高把采用TDA1541A解碼的那台機器命名為“光輝歲月”。而後期開發的 PCM1702在HI-EDN界的尊貴地位，因它而使得CD唱機在TDA1541A之後進入更加自由翺翔的境界，于是，度高就非常自然已臻“海闊天空”，即無比無際的意思，而這恰好又是黃家駒的另外一首絕唱。

    和TDA1541A一樣，PCM1702是個久負盛名的音頻DAC晶片，美國BB公司因這個頂級20bit音頻DAC的産生确立其在數字音頻方面的王者地位。自推出後，世上很多HI-END名機因它而生，特别美國的HI-END廠家如MARKLEVINSON、KRELL、THEATA、日系的如天龍、TEAC等紛紛采用PCM1702的高端CD唱機和解碼器。如果說TDA1541A是歐洲機器所慣用的高端解碼方案，那麼PCM1702就是美、日HI-END數字音頻的家常便飯。以兩個19bitDAC平衡工作的PCM1702具有聲音純淨、動态龐大、質感強烈的特色，其超高的解析力提供音樂中所有的細節元素，令人歎為聽止。

    三、DF1704：

    最近出品的PCM1704、比它的前者PCM 1702、具有更高的性能, 分辨率達24bit,其性能如下表所示,PCM 1704與8倍超取樣數字濾波器DF1704相配合可達到768kHz(96kHz的8倍)的超取樣速率.用它組成的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跟上，信號消失後放大器隻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，是以多數的的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。要上沿特性好隻有選用高速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（2）UK的強大優勢就得以完全發揮。

本文轉自    yuxye   51CTO部落格，原文連結:http://blog.51cto.com/fishvsfrog/550721