2295
Цифровой преобразователь имеет ряд эксклюзивных решений
- Два ламповых клока (ДЕМ и мастер);
- Два режима работы: master и slave;
- Раздельные блоки питания для аналоговой и цифровой частей с балластными лампами вместо дросселей и резисторов. В качестве источника стабильного напряжения внешнего ЦАП -а применены параллельные стабилизаторы на германиевых транзисторах П605. В блоке питания установлено 4 высококачественных тороидальных трансформатора;
- Односторонние печатные платы увеличенной толщины 2,5 мм с медной фольгой 100 мкм (обычно 30-60). Дорожки плат цифрового преобразователя покрыты золотом и скрипичным лаком;
- Распайка плат производится отслушанным винтажным (30-х годов) припоем.
История создания audio DAC abbasaudio 3.0
Наконец то приехали окончательные, "чистовые" платы первого из нескольких внешних ЦАП -ов, задуманных много лет назад и претерпевших множество промежуточных модификаций. Это цифровые преобразователи четырех уровней качества, вобравшие в себя все последние изыскания в области эзотерики, включая совсем уж нетрадиционные способы воздействие на материалы (о которых позволю себе умолчать дабы не смущать неокрепших разумом). Я даже возьму на себя смелость утверждать, что эти внешние ЦАП -и единственные в своем роде, так как в их конструкции подавляющее большинство решений было принято не в результате умозрительных теорий, как принято у инженеров, а после многолетних слуховых тестов, подтвержденных к тому же статистикой отзывов на платы для апгрейдов, на которых отрабатывались многие узлы будущих audio DAC -ов. Не будь помощи множества непредвзятых слушателей, которые произвели с моими платами сотни экспериментов, мне бы пришлось гораздо сложнее. За это огромная благодарность всем, кто не поленился и написал о своих впечатления от работы тех или иных устройств - клоков, стабилизаторов, спдиф трансформаторов, дем клоков, буферных предусилителей.
В целом же идеология построения подобных цифровых преобразователей сформировалась под влиянием Анатолия Марковича Лихницкого. После чтения и осмысления его концептуальных статей, позже в ходе живого общения и прослушивания АМЛ-овской системы и нескольких десятков ремастеров АМЛ+, многие из которых для меня остаются эталоном качества СД.
Постепенно я стал приходить к выводу, что в природе практически не встречаются ни СД проигрыватели, ни audio DAC -и, которые бы удовлетворяли требованиям качественной передачи хорошо записанной живой музыки. Снижение стандартов записи повлекло за собой еще более катастрофическое снижение стандартов воспроизведения. И если проигрыватели первого-второго поколения еще могли обеспечить музыкальное удовлетворение слушателя, особенно после несложных доработок, то последние модели, которые индустрия предлагает нам в качестве бытового аудио, просто противопоказано применять для получения удовольствия от музыки. Более антимузыкального и выхолощенного звучания встроенных в них цифровых преобразователей себе и представить невозможно. Причем апгрейду эти аппараты уже не поддаются и даже ламповый клок может сыграть роль припарки для мертвого. Я прекрасно понимаю презрение к цифре, которое испытывают любители, имеющие серьезные аналоговые источники. Это совершенно справедливое презрение, ведь то что нам предлагает даже хай энд в области цифры представляет собой нечто совершенно непотребное и несъедобное.
Поэтому я сделал попытку вернуться в прошлое и, воспользовавшись снятыми с производства чипами, попытаться создать цифровой преобразователь, приближенный по качеству к хорошим аналоговым источникам - ленте, винилу. Эта непростая работа отняла массу свободного времени, но в основных чертах она закончена и третий из линейки внешний ЦАП 3.0 подготовлен к выпуску небольшой серией (не более 10 экземпляров, из которых половина уже заказаны). Как оказалось, из-за огромного количества элементов, требующих контроля качества, приобретать мелочевку для такого устройства приходится буквально отдельно по каждой позиции, а значит даже устройство на печатной плате превращается в индивидуальный заказ с большим сроком изготовления, регулировки и отстройки. Отсюда и небольшой тираж - больше сделать просто невозможно. Поскольку я физически не смогу собрать десять внешних ЦАП -ов в виде законченных устройств с корпусами, оставшиеся пять экземпляров будут реализовываться в виде набора собранных и отлаженных плат (основная и два блока питания).
Описание проектов
Упомянутый выше цифровой преобразователь на РСМ58, распался на несколько проектов, если быть точным - на четыре.
- Два из них на ТДА-1541, признанной во всем мире как наиболее аналогово звучащий цап, правда вернуться к нему меня побудило не чье-то признание, а эксперименты с ДЕМ клоком, дающие многообещающий результат на пути приближения цифровых источников к аналогу.
- По-прежнему, в работе дорогой проект на РСМ58, но уже несколько иной конфигурации - с древним СПДИФ приемником сони, с петлей ФАПЧ и ламповым ГУН-ом.
- Внешний ЦАП средней ценовой категории на ТДА1541А с дем-клоком на пальчиковых лампах.
- Простой недорогой цифровой преобразователь на РСМ56К с подстройкой линейности и ламповым клоком на миниатюрной лампе ЕФ732.
- Ко всему этому испытывается преобразователь I/U на германиевых транзисторах, как альтернатива хорошему трансформатору, но об этом позже.
Подчеркну, что даже в самом простом внешнем ЦАП -е на РСМ56 будут соблюдены все принципы, положенные в основу дорогих конструкций. Качественные материалы и элементы, отобранные на слух на тестовом тракте, минимализм в питании, параллельные стабилизаторы, как минимум один ламповый клок на борту, печатная плата без маски на дне, золото и скрипичный лак в качестве покрытия.
Описание ABBAS AUDIO DAC 3.0
Сегодня речь пойдет о внешнем ЦАП -е под названием ABBAS AUDIO DAC 3.0, предназначенном для работы с внешним ламповым буфером и желательно трансформатором после микросхемы ЦАП.
На слух определялась пригодность абсолютно каждого компонента, включая клемники и панельки, проверялись различные способы организации питания, я искал оптимальные "связки" компонентов, которые бы давали наилучший результат при сочетании.
Ламповых клоков для цифровых преобразователей было изготовлено огромное количество, на самых разных лампах, отбиралась по звуку. Логика - по годам, сериям и производителям.
Схемотехника audio DAC
Поэкспериментировав с различными СПДИФ приемниками, я все-таки вернулся к кристалловскому чипу, обнаружив, что на рынке есть экземпляры, изготовленные в США (нашел только два), в Южной Корее и на Тайване. В таком же порядке я их предпочитаю по звуку.
Во внешнем ЦАП -е применяются только южнокорейские чипы, оценка и сравнение производились на слух, естественно. Цифровой преобразователь может работать в двух режимах - мастер и слэйв. Расположение перемычек указано на плате (смотрите фото).
В MASTER режиме вставляется триггер 74LS74 и одна перемычка согласно таблице (393-я микросхема не должна находиться в панельке!!!), в SLAVE 74LS393 (74-я микросхема не должна находиться в панельке!!!)
Такой несколько громоздкий способ переключения гарантирует цифровому преобразователю минимум лишних паек, чипов и переходов, а значит максимальное качество звука. ПЛИСК-и оставим Вега-лабу и прочему детсаду!
В слэйв режиме ламповый клок делится и «ведет» как транспорт, так и audio DAC для ЦАП -а ТДА1541 создается новая сетка частот (эффект замечательный) - вордклок и битклок.
Сравнивая разные варианты, я пришел к выводу, что сформированный с помощью лампы битклок дает большой выигрыш в звучании, даже несмотря на применение СПДИФ интерфейса, а усложнение подключения небольшое - всего еще один коаксиальный кабель или витая пара. Сам же спдиф приемник в этом случае не вызывает драматического ухудшения звучания, как в традиционных audio DAC -ах.
Единственный недостаток режима «слэйв» - нужно обязательно заводить клок и в транспорт, что при разнице тактовых частот иногда является серьезной проблемой. Не заводить нельзя - между тактовыми частотами возникнут биения, которые прослушиваются в виде периодических щелчков, нарастающих по частоте при повышении уровня сигнала. Для этих «безнадежных» случаев я предусмотрел переключение в традиционный режим «мастер», который делает внешний ЦАП полностью независимым устройством, правда с небольшими жертвами качества. При этом включается асинхронный реклок, решение несколько вульгарное, но при соблюдении некоторых условий чрезвычайно эффективное, а иногда и превосходящее синхронный реклок. Для объяснения этого факта у меня не хватит знаний, но своему слуху я доверяю на 100 %.
Лампы
Тактовый генератор собран на черепашках. После многих экспериментов я вернулся к тому с чего начинал - клок на EF14. Применение этой относительно дорогой лампы во внешнем ЦАП -е вполне оправдано. Среди ламп 30-х годов ЕФ14 телефункен аналогов не имеет! Высокая крутизна, малый шум, долговечность, кроме того, у ЕФ14 корпус не соединен с катодом, а значит является эффективным экраном, чего не скажешь о ЕФ12 и ЕФ13
ДЕМ клок цифрового преобразователя собран на ЕФ13,"разбег"в лампах сделан не только благодаря описанным выше особенностям ЕФ14, я по-прежнему стараюсь избегать многократного повторения одних и тех же ламп или компонентов в пределах одного устройства. Это чисто интуитивное решение. Если выложить все мои соображения по этому поводу, получится еще несколько страниц текста.
Кенотроны типа EZ11 или EZ12, не запрещается применить AZ11 (придется поставить 4 вольтовый отдельный накальный транс). Разбег в кенотронах также крайне желателен.
Включение цифровых микросхем
ТДА1541А, не считая применения лампового ДЕМ узла, включена совершенно обычным образом. В каких-то особых режимах (дифференциальный, параллельный) я не вижу смысла - они себя не оправдывают.
На входе РС цепочки - фильтры, но с применением качественных резисторов и конденсаторов.
Керамики в цифровом преобразователе практически нет, если мы хотим получить от цифры аналоговый звук - про керамику следует забыть. Один керамический конденсатор стоит возле компаратора, и то в силу острой необходимости. Применение в двух местах нелюбимых мною осконов связано опять же с проблемами помех, излучаемых некоторыми узлами. Именно поэтому участок с компаратором имеет полигончик снизу и сверху и переходные отверстия - это черезвычайно «шумный» узел, который производит много мусора как по шине питания, так и по земле. Его нужно правильно запитать и «стреножить», не дав помехам разлететься вокруг.
Игорь ГУСЕВ, Андрей МАРКИТАНОВ
Гаврила был аудиофилом,
Гаврила ЦАПы создавал…
Действительно, почему бы нам не сделать ЦАП своими руками? Нужно ли это вообще? Конечно! Внешний конвертор пригодится, в первую очередь, владельцам CD-проигрывателей, выпущенных 5 - 10 лет назад. Техника цифровой обработки звука развивается бурными темпами, и идея оживить саунд старенького, но любимого аппарата с помощью внешнего ЦАПа представляется весьма заманчивой. Во-вторых, такое устройство может принести большую пользу тем, у кого есть недорогая модель, оснащенная цифровым выходом, - это шанс поднять его звучание на новый уровень.
Не секрет, что, создавая недорогой CD-проигрыватель, разработчик находится в жестких финансовых рамках: ему нужно и транспорт поприличнее выбрать, и оснастить новинку всяким сервисом по максимуму, вывести на переднюю панель побольше кнопок с многофункциональным индикатором и т.д., иначе по жестким законам рынка аппарат не будет продаваться. Через год, как правило, появится новый, который подчас ничем не лучше старого по звучанию (а зачастую и хуже), и так до бесконечности. А большинство крупных фирм обычно меняют весь модельный ряд каждую весну…
На качественный ЦАП и аналоговую часть схемы выделенных средств обычно не хватает, и многие производители на этом откровенно экономят. Из этого правила есть, правда, исключения, когда подобные решения принимаются намеренно, являясь элементом технической политики фирмы.
Например, хорошо известная нашим аудиофилам японская С.Е.С. ставит в свои модели CD2100 и CD3100 дорогой транспорт с большим количеством ручных регулировок, применяя при этом простенький ЦАП, явно по классу не соответствующий механике. Эти аппараты позиционируются фирмой как транспорт с контрольным аудиотрактом и изначально предназначены для работы с внешним конвертором. Несколько иная ситуация с проигрывателями ТЕАС VRDS 10 - 25. Устанавливая высококлассный привод и дорогие микросхемы ЦАП TDA1547 (DAC 7), инженеры почему-то решили сэкономить на выходных каскадах. Одна российская фирма, зная об этой особенности моделей, делает апгрейд, заменяя аналоговую часть схемы.
Об авторах
Андрей Маркитанов, инженер КБ звукотехники «Три В» из Таганрога. Разрабатывает и внедряет в производство ЦАПы под маркой «Markan», постоянный участник выставок «Российский Hi-End». Любит нестандартные решения, следит за аудиомодой, всегда в курсе последних достижений в области цифровой схемотехники. На память знает распиновку многих чипов Crystal, Burr-Brown и Philips.
Немного теории
Итак, решено - делаем ЦАП. Прежде чем мы начнем рассматривать схему, нелишне будет расшифровать некоторые общепринятые сокращения:
S/PDIF (Sony/Philips Digital Interface Format) - стандарт на цифровую передачу звуковых данных между устройствами (асинхронный интерфейс с самосинхронизацией). Также существует оптический вариант TosLink (от слов Toshiba и Link). Таким интерфейсом оснащаются практически все модели недорогих CD-плейеров, но сейчас он считается устаревшим. Существуют более совершенные интерфейсы, применяемые в дорогих аппаратах, но мы пока о них говорить не будем.
DAC (ЦАП) - цифро-аналоговый преобразователь.
IIS (Inter IC Signal bus) - стандарт на синхронный интерфейс между элементами схемы в пределах одного устройства.
PLL (Phase Locked Loop, ФАПЧ) - система фазовой автоподстройки частоты.
Emphasis - предыскажения.
В настоящее время для формата CD Audio существует два совершенно различных способа цифро-аналогового преобразования: однобитовый и мультибитовый. Не вдаваясь в подробности каждого из них, отметим, что в подавляющем большинстве дорогих моделей DAC используется мультибитовое преобразование. Почему в дорогих? Для достойной реализации такого варианта требуется качественный многоканальный источник питания, сложная процедура настройки выходных фильтров, в некоторых моделях она выполняется вручную, а в развитых странах работа квалифицированного специалиста дешево стоить не может.
Однако однобитовые преобразователи также имеют немало поклонников, т.к. у них своеобразный характер подачи звука, некоторые особенности которого трудно достижимы с помощью существующей мультибитовой технологии. К ним можно отнести более высокую линейность однобитовых ЦАПов на малых уровнях сигнала, а следовательно - лучшую микродинамику, отчетливое детальное звучание. В свою очередь, аргументом сторонников мультибитовых ЦАПов является более сильное эмоциональное воздействие на слушателя, масштабность и открытость звука, отлично воспроизводятся т.н. «драйв» и «чес», что особо ценится любителями рока.
По идее, для безупречной работы однобитовых ЦАПов требуется очень высокая тактовая частота. В нашем случае, т.е. 16 бит и 44,1 кГц, она должна составлять около 2,9 ГГц, что является абсолютно неприемлемым значением с технической точки зрения. С помощью математических трюков и всевозможных пересчетов ее удается уменьшить до приемлемых значений в пределах нескольких десятков мегагерц. Видимо, этим и объясняются некоторые особенности звучания однобитовых ЦАПов. Так какой же лучше? Мы опишем оба варианта, а уж какой выбрать - решайте сами.
Главное, чем мы руководствовались при разработке схемы, - ее предельная простота, позволяющая понять идею и реализовать ее в конкретной конструкции даже не искушенному в цифровой технике аудиофилу. Тем не менее, описываемый ЦАП способен заметно облагородить звучание бюджетного аппарата, оснащенного коаксиальным цифровым выходом. Если ваш проигрыватель такового не имеет, то несложно будет организовать его самостоятельно. Для этого в большинстве случаев достаточно установить на задней стенке разъем RCA и подпаять его сигнальный лепесток к соответствующему месту на плате. Как правило, базовый вариант motherboard делается на несколько моделей сразу, только «набивается» по-разному, и на ней должно быть место для впайки гнезда цифрового выхода. Если это не так, придется искать схему аппарата - в авторизованных сервис-центрах, на радиорынках или в Интернете. В дальнейшем этот макет может послужить объектом приложения усилий для его дальнейшего улучшения и позволит, наконец, добиться «нежной дымки над чистым образом».
Практически все аппараты подобного назначения строятся на схожей элементной базе, выбор элементов для разработчика не так уж и широк. Из доступных в России назовем микросхемы Burr-Brown, Crystal Semiconductors, Analog Devices, Philips. Из приемников S/PDIF сигнала сейчас по приемлемым ценам более-менее доступны CS8412, CS8414, CS8420 от Crystal Semiconductors, DIR1700 от Burr-Brown, AD1892 от Analog Devices. Выбор самих ЦАПов несколько шире, но в нашем случае оптимальным представляется использование CS4328, CS4329, CS4390 с преобразованием дельта-сигма, они наиболее полно отвечают критерию качество/цена. Широко распространенные в High End мультибитовые чипы Burr-Brown РСМ63 стоимостью 96 долларов или более современные PCM1702 требуют еще и определенных типов цифровых фильтров, которые тоже недешевы.
Итак, выбираем продукцию Crystal Semiconductors, а документацию на микросхемы с подробным их описанием, распиновкой и таблицами состояний можно скачать с сайта www.crystal.com.
| Детали преобразователя | ||
|---|---|---|
| Сопротивления | ||
| R1 | 220 | 1/4 w |
| R2 | 75 | 1/4 w |
| R3 | 2k | 1/4 w |
| R4 - R7 | 1k | 1/4 w |
| R8, R9 | 470k | 1/4 w углерод |
| Конденсаторы | ||
| С1 | 1,0 мкФ | керамика |
| С2, С4, С8, С9 | 1000 мкФ х 6,3 В | оксидные |
| С3, С5, С7, С120 | 1 мкФ | керамика |
| С6 | 0,047 мкФ | керамика |
| С10, С11 | 1,0 мкФ | К40-У9 (бумага) |
| Полупроводники | ||
| VD1 | АЛ309 | красный светодиод |
| VT1 | КТ3102А | n-p-n транзистор |
| U1 | CS8412 | приемник цифрового сигнала |
| U2 | 74HC86 | TTL-буфер |
| U3 | CS4390 | ЦАП |
Переходим к схеме
Итак, остается вопрос: какую же схему выбрать? Как уже говорилось, она должна быть несложной, доступной для повторения и обладать достаточным потенциалом качества звучания. Также представляется обязательным наличие переключателя абсолютной фазы, что позволит лучше согласовать ЦАП с остальными элементами звукового тракта. Вот оптимальный, на наш взгляд, вариант: цифровой приемник CS8412 и однобитовый ЦАП CS4390 стоимостью около $7 за корпус (лучше постараться найти вариант DIP, это заметно облегчит монтаж). Этот ЦАП применяется в известной модели проигрывателя Meridian 508.24 и до сих пор у Crystal считается лучшим. В мультибитовом варианте используется чип Philips TDA1543. Схема однобитового преобразователя выглядит следующим образом:
Резисторы R1-R7 малогабаритные, любого типа, а вот R8 и R9 лучше взять серии ВС или импортные углеродистые. Электролитические конденсаторы С2, С4, С8, С9 должны быть номиналом не менее 1000 мкФ с рабочим напряжением 6,3 - 10 В. Конденсаторы С1, С3, С5, С6, С7 - керамические. С10, С11 желательно применить К40-У9 или МБГЧ (бумага в масле), но подойдут и пленочные К77, К71, К73 (перечислены в порядке уменьшения приоритета). Трансформатор Т1 - для цифрового аудио, достать его не проблема. Можно попробовать применить трансформатор от неисправной компьютерной сетевой платы. На схеме не показано подключение питания микросхемы U2, минус подается на 7-ю ножку, а плюс - на 14-ю.
Для максимального использования звукового потенциала схемы желательно придерживаться следующих правил монтажа. Все соединения к общему проводу (помечен значком GND) лучше произвести в одной точке, например, на выводе 7 микросхемы U2. Наибольшее внимание следует уделить входному узлу цифрового сигнала, который включает в себя входное гнездо, элементы С1, Т1, R2 и выводы 9,10 микросхемы U1.
Необходимо использовать максимально короткие соединения и выводы компонентов. То же самое относится к узлу, состоящему из элементов R5, C6 и выводов 20, 21 микросхемы U1. Электролитические конденсаторы с соответствующими керамическими шунтами должны быть установлены в непосредственной близости от выводов питания микросхем и соединены с ними проводниками минимальной длины. На схеме не показаны еще один электролит и керамический конденсатор, которые подключаются непосредственно на выводы питания 7 и 14 микросхемы U2. Необходимо также соединить между собой выводы 1, 2, 4, 5, 7, 9, 10 микросхемы U2.
После приобретения некоторого опыта вы сможете на слух подбирать величину и тип электролитических и керамических конденсаторов, стоящих в цепях питания на каждом конкретном участке.
Теперь несколько слов о работе самой схемы. Светодиод D1 служит для индикации захвата цифровым приемником U1 сигнала с транспорта и наличия ошибок считывания. В процессе нормального воспроизведения он светиться не должен. Контакты S1 переключают абсолютную фазу сигнала на выходе, это аналогично изменению полярности акустических кабелей. Меняя фазировку, вы сможете заметить, как она влияет на звучание всего тракта. В ЦАПе имеется также схема коррекции де-эмфазиса (вывод 2/U3), и хотя дисков с пре-эмфазисом выпущено не много, такая функция может пригодиться.
Теперь о выходных цепях. Непосредственное подключение микросхемы ЦАП к выходу только через разделительные конденсаторы возможно, поскольку в микросхеме CS4390 уже есть встроенный аналоговый фильтр и даже выходной буфер. По аналогичному принципу построены чипы CS4329 и CS4327, хорошую аналоговую часть также имел ЦАП CS4328. Если вы знаете, как сделать качественные ФНЧ и согласующие каскады, стоит попробовать свои силы на великолепной микросхеме CS4303, которая на выходе имеет цифровой сигнал и дает возможность построения отлично звучащего аппарата, если, например, к ней подключить ламповый буфер с кенотронным питанием.
Но вернемся к нашей CS4390. Принцип построения однобитовых ЦАПов предполагает наличие во внутренних цепях питания значительных по амплитуде импульсных помех. Для уменьшения их влияния на выходной сигнал выход таких ЦАПов практически всегда делают по дифференциальной схеме. Нас же в данном случае не интересуют рекордные показатели по значению сигнал/шум, поэтому мы используем только один выход для каждого канала, что позволяет избежать применения дополнительных аналоговых каскадов, которые могут отрицательно повлиять на звук. Амплитуда сигнала на выходных гнездах вполне достаточна для нормальной работы, а встроенный буфер неплохо справляется с такой нагрузкой, как межблочный кабель и входное сопротивление усилителя.
Теперь поговорим о питании нашего устройства. Звук - это просто модулированный источник питания и ничего больше. Каково питание, таков и звук. Этому вопросу постараемся уделить особое внимание. Начальный вариант стабилизатора питания для нашего устройства показан на рис.2
Достоинства этой схемы - в простоте и понятности. При общем выпрямителе используются разные стабилизаторы для цифровой и аналоговой частей схемы - это обязательно. Между собой они развязаны по входу фильтром, состоящим из С1, L1, С2, С3. Вместо пятивольтовых стабилизаторов 7805 лучше поставить регулируемые LM317 с соответствующими резистивными делителями в цепи управляющего вывода. Расчет номиналов сопротивлений можно найти в любом справочнике по линейным микросхемам. LM317 по сравнению с 7805 имеют более широкий частотный диапазон (не забывайте, что по цепям питания у нас идет не только постоянный ток, но и широкополосный цифровой сигнал), меньшие внутренние шумы и более спокойную реакцию на импульсную нагрузку. Дело в том, что при появлении импульсной помехи (а их по питанию видимо-невидимо!) схема стабилизации, охваченная глубокой отрицательной обратной связью (она необходима для получения высокого коэффициента стабилизации и малого выходного сопротивления), пытается ее скомпенсировать. Как положено для схем с ООС, возникает затухающий колебательный процесс, на который накладываются вновь пришедшие помехи, и в результате выходное напряжение постоянно прыгает вверх-вниз. Отсюда следует, что для питания цифровых схем желательно использовать стабилизаторы на дискретных элементах, не содержащие ОС. Конечно, в таком случае выходное сопротивление источника будет значительно выше, поэтому вся ответственность за борьбу с импульсными помехами перекладывается на шунтирующие конденсаторы, которые с этой задачей справляются неплохо, и это благотворно сказывается на звучании. Кроме того, явно вырисовывается необходимость применения для каждого вывода питания цифровых микросхем отдельного стабилизатора вместе с элементами развязки по питанию (аналогично L1, С2, С3 на рис.2).
В ЦАПах Markan так и сделано, причем фильтр с дополнительным подавлением цифровых помех и выпрямитель работают от отдельной обмотки сетевого трансформатора, а для дополнительной развязки цифровой и аналоговой частей схемы даже используются разные трансформаторы. Так же делается и для дальнейшего усовершенствования нашего ЦАПа, хотя для начала можно использовать схему на рис.2, она обеспечит начальный уровень качества звучания. В выпрямителе лучше применять быстрые диоды Шоттки.
Мультибитовый вариант схемы
Обычно мультибитовые ЦАПы требуют для своей работы нескольких источников напряжения разной полярности и немалого количества дополнительных дискретных элементов. Среди большого разнообразия микросхем остановим свой выбор на Philips TDA1543. Этот ЦАП является «бюджетной» версией великолепной микросхемы TDA 1541, стоит копейки и доступен в розничной продаже у нас в стране.
Микросхема TDA 1541 применялась в CD-проигрывателе Arcam Alpha 5, в свое время собравшем множество призов, хотя его же сильно и ругали - допотопный ЦАП, сильные помехи, но ведь как звучит! Эта микросхема также до сих пор применяется в проигрывателях Naim. TDA1543 великолепно подходит для наших целей, т.к. для него необходим только один источник питания +5 В и он не требует дополнительных деталей. Отпаиваем CS4390 от цифрового приемника и на ее место подключаем TDA 1543 в соответствии со схемой на рис. 3.
Здесь необходимо дать несколько дополнительных разъяснений. Все мультибитовые ЦАПы имеют токовый выход, и для преобразования сигнала в напряжение существуют несколько схемотехнических решений. Наиболее распространенное - операционный усилитель, подключенный инвертирующим входом к выходу ЦАПа. Преобразование ток-напряжение осуществляется за счет ОС, его охватывающей. По теории он работает замечательно, и такой подход считается классическим - его можно встретить в рекомендованных вариантах включения любого мультибитового ЦАПа. Но если говорить о звучании, то тут все не так просто. Для реализации этого метода на практике требуются очень качественные ОУ с хорошими скоростными характеристиками, например AD811 или AD817, которые стоят более $5 за штуку. Поэтому в бюджетных конструкциях чаще поступают по-другому: просто подключают к выходу ЦАПа обычный резистор, и ток, проходя по нему, будет создавать падение напряжения, т.е. полноценный сигнал. Величина этого напряжения будет прямо пропорциональна величине резистора и току, через него протекающему. Несмотря на кажущуюся простоту и изящество этого метода, он пока не получил широкого применения у производителей дорогой аппаратуры, т.к. также имеет множество подводных камней. Главная проблема в том, что токовый выход ЦАПов не предусматривает наличия напряжения на нем и обычно защищен диодами, включенными встречно-параллельно и вносящими значительные искажения в получаемый на резисторе сигнал. Среди известных производителей, которые все-таки решились на такой метод, следует выделить фирму Kondo, которая в своем M-100DAC ставит резистор, намотанный серебряной проволокой. Очевидно, что он имеет очень маленькое сопротивление и амплитуда выходного сигнала также очень мала. Для получения стандартной амплитуды используется несколько ламповых каскадов усиления. Еще одной известной фирмой с нетрадиционным подходом к вопросу преобразования ток-напряжение, является Audio Note. В своих ЦАПах она применяет для этих целей трансформатор, в котором ток, проходящий через первичную обмотку, вызывает магнитный поток, приводящий к появлению на вторичной обмотке напряжения сигнала. Такой же принцип реализован в некоторых ЦАПах серии «Markan».
Но вернемся к TDA 1543. Похоже, что разработчики этой микросхемы по каким-то причинам не установили защитные диоды на выходе. Это открывает перспективу для использования резисторного преобразователя ток-напряжение. Сопротивления R2 и R4 на рис. 3 - как раз для этого. При указанных номиналах амплитуда выходного сигнала составляет около 1 В, чего вполне достаточно для непосредственного подключения ЦАПа к усилителю мощности. Следует отметить, что нагрузочная способность нашей схемы не очень велика и при неблагоприятных условиях (большая емкость межблочного кабеля, малое входное сопротивление усилителя мощности и др.) звучание может быть слегка зажатым по динамике и «размазанным». В этом случае поможет выходной буфер, схему и конструкцию которого вы можете выбрать из множества существующих вариантов. Может случиться, что в некоторых выпускаемых вариантах микросхемы TDA 1543 защитные диоды все-таки установлены (хотя в спецификациях таких сведений нет, и конкретные экземпляры нам также не попадались). В этом случае удастся снять с нее сигнал амплитудой не более 0,2 В, и придется использовать выходной усилитель. Для этого необходимо в 5 раз уменьшить номинал резисторов R2 и R4. Конденсаторы С2 и С4 на рис. 3 образуют фильтр первого порядка, устраняющий ВЧ-помехи из аналогового сигнала и формирующий нужную АЧХ в верхней части диапазона.
Во многих конструкциях ЦАПов используются цифровые фильтры, что значительно облегчает задачу разработчику при проектировании аналоговой части, но при этом на ЦФ ложится большая часть ответственности за конечное звучание аппарата. В последнее время от них стали отказываться, поскольку грамотный аналоговый фильтр эффективно подавляет ВЧ-шумы и не так пагубно влияет на музыкальность. Именно так сделано в ЦАПах «Markan», в которых используется обычный фильтр третьего порядка с линейной фазовой характеристикой, выполненный на LC-элементах. В нашей схеме на рис. 3 для простоты применен аналоговый фильтр первого порядка, которого в большинстве случаев вполне достаточно, особенно если вы используете ламповый усилитель мощности, да еще и без обратных связей. Если же у вас аппаратура транзисторная, то вполне возможно, что придется увеличить порядок фильтра (однако не переусердствуйте, слишком крутая схема обязательно ухудшит звучание). Соответствующие схемы и формулы для расчета вы найдете в любом приличном радиолюбительском справочнике.
Обратите внимание, что резисторы R2, R4 и конденсаторы C2, C4 находятся именно в том месте, где зарождается аналоговый звук. High End начинается именно отсюда и, что называется, «далее везде». От качества этих элементов (особенно от резисторов) в огромной степени будет зависеть звучание всего аппарата. Резисторы необходимо ставить углеродистые ВС, УЛИ или бороуглеродистые БЛП (предварительно подобрав их по одинаковости сопротивлений с помощью омметра), применение импортной экзотики также приветствуется. Конденсаторы допустимы любого типа из указанных выше. Все соединения должны быть минимальной длины. Разумеется, качественные выходные разъемы также необходимы.
Что же у нас получилось?
Я раньше скверно пел куплеты,
хрипел, орал и врал мотив…(Дж. К. Джером, «Трое в лодке,
не считая собаки»)
Не поленюсь напомнить, что перед первым включением устройства необходимо тщательно проверить весь монтаж. Регулятор громкости усилителя при этом нужно устанавливать в минимальное положение и плавно увеличивать громкость, если помехи, свист и фон на выходе отсутствуют. Будьте внимательны и аккуратны!
В целом для однобитовых ЦАПов характерно очень мягкое, приятное звучание, с обилием тонких деталей. Кажется, что весь свой звуковой потенциал они бросают на помощь солисту, оттесняя других участников музыкального произведения куда-то на задний план. Большие оркестры несколько «уменьшаются» по составу музыкантов, страдают мощь и масштабность их звучания. Мультибитовые ЦАПы уделяют одинаковое внимание всем участникам музыкального действия, не отдаляя и не выделяя никого из них. Динамический диапазон шире, звучание более ровное, но в то же время несколько более отстраненное.
Например, при воспроизведении через мультибитовый ЦАП хорошо известной песни «I Put A Spell on You» в исполнении Creedence Clearwater Revival великолепно передается ее энергетика, мощный поток эмоций просто завораживает, становится понятным замысел ее создателей, мы остро чувствуем, что они хотели нам сказать. Мелкие детали несколько смазаны, но на фоне описанных выше доминирующих характеристик такой подачи звука это не кажется серьезным недостатком. При воспроизведении этой же песни через однобитовый ЦАП картина несколько иная: звучание не столь масштабно, сцена несколько отодвинута назад, зато отлично слышны подробности звукоизвлечения, мелкие штрихи. Хорошо передается момент, когда музыкант приближает гитару к комбику, добиваясь легкого самовозбуждения усилителя. Зато при прослушивании Элвиса Пресли великолепно раскрывается все богатство его голоса. Хорошо заметно, как он менялся с возрастом, эмоциональное воздействие на слушателя также сильно, а несколько отодвинутый на задний план аккомпанемент органично вписывается в общую картину.
Так что выбор типа ЦАПа остается за вами, у обоих вариантов есть как сильные, так и слабые стороны, истина, разумеется, лежит где-то посередине. Несмотря на простоту, звуковой потенциал описанных схем достаточно высок, и при творческом выполнении приведенных рекомендаций конечные результаты вас разочаровать не должны. Желаем успеха!
На вопросы разработчик схемы
— мультибитный цифро-аналоговый преобразователь, выполненный на четырех индустриальных 18-битных микросхемах ЦАП AD5871.
— ламповый усилитель для наушников с впечатляющей мощностью 8 Вт и возможностью замены ламп на «твердотельные» усилительные модули, которые приобретаются отдельно.
Устройства спроектированы по полностью балансной топологии усиления.
Внешний вид
Все устройства Schiit выполнены в едином стиле, не стали исключением и модели из верхней ценовой категории. Никаких сапфировых стекол и бриллиантов в ручках, ненужных переплат за позолоту корпуса и экранчики. Однако теперь корпуса являются полноразмерными и гармонично смотрятся в любой аудиофильской стойке с аппаратурой.
Управление по-прежнему минималистичное: единственная кнопка на ЦАПе, выбирающая нужный вход.
На усилителе для наушников, помимо регулятора громкости, имеются переключатели усиления и выбора балансного или небалансного входа.
Задние панели аппаратов также лаконичны.
У ЦАПа Gungnir имеются USB, оптический и два коаксиальных входа, один из которых — BNC. Надо отметить, что BNC — это разъем, специально разработанный для передачи высоких частот (в отличие от низкочастотного RCA). BNC также оптимален для высококачественной передачи цифрового сигнала.
Имеются две пары небалансных RCA-выходов и балансные XLR, работающие одновременно.
У усилителя Mjolnir 2 на задней панели расположились балансные и небалансные входы, а также выходы для организации подключения прочей техники, например усилителя мощности для акустических систем.
Тумблеры выключателей питания на обоих аппаратах также расположены на задней панели. И если в случае с ЦАПом, потребляющим относительно небольшую мощность 20 ватт, можно закрыть на это глаза и оставить его постоянно включенным, то в случае усилителя для наушников, потребляющего 45 ватт в простое и имеющего ограниченный ресурс ламп, это довольно неудобно. По крайней мере, в стойке вы уже питание так просто не выключите. Это как раз тот случай, когда за красоту и дизайн передних панелей приходится платить удобством.
Паспортные технические характеристики
Gungnir Multibit
- Микросхема цифро-аналогового преобразования: Analog Devices AD5781BRUZ ×4 (по две на канал, балансная схема)
- Цифровой фильтр: фирменный замкнутого типа с функцией побитовой точности, реализован на DSP-процессоре Analog Devices SHARC
- Аналоговый тракт: полностью дискретные буферные каскады на JFET-транзисторах для балансного выхода и суммирующие каскады на JFET-транзисторах для несимметричного выхода, с непосредственной связью
- Диапазон рабочих частот: 20 Гц — 20 кГц, ±0,1 дБ; 1 Гц — 200 кГц, −1 дБ
- Максимальная амплитуда выходного сигнала: 4,0 В RMS (балансный выход), 2,0 В RMS (несимметричный выход)
- Коэффициент нелинейных искажений (THD): <0,005% (20 Гц — 20 кГц, при полной выходной мощности)
- Интермодуляционные искажения (IMD): <0,004% (измерены по стандарту CCIR)
- Отношение сигнал/шум (S/N): >115 дБ (относительно 2 В RMS)
- Входы: коаксиальный S/PDIF (RCA и BNC), оптический S/PDIF (Toslink), USB
- Поддерживаемые форматы: до 24 бит/192
- Выходы: одна пара балансных XLR-разъемов и две пары несимметричных RCA-разъемов
- Полное выходное сопротивление: 75 Ом
- Восстановление тактовых импульсов: в режиме побитовой точности на всех исходных частотах дискретизации посредством системы анализа Adapticlock и VCXO/VCO-регенерации
- Источник питания: два трансформатора (один для цифровой части, другой — для аналоговой) с 8 ступенями регулирования, включая отдельные шины питания критически важных участков цифрового и аналогового тракта
- Возможность модернизации: отдельные платы USB-входа и ЦАП/аналогового тракта с возможностью замены
- Потребляемая мощность: 20 Вт
- Габариты: 406×223×60 мм
- Масса: 4 кг
Mjolnir 2
- Диапазон рабочих частот: 20 Гц — 20 кГц (−0,1 дБ), 2 Гц — 400 кГц (−3 дБ)
- Максимальная мощность при импедансе нагрузки:
- 32 Ом: 8,0 Вт RMS /канал
- 50 Ом: 5,0 Вт RMS /канал
- 300 Ом: 850 мВт RMS /канал
- 600 Ом: 425 мВт RMS /канал
- Коэффициент нелинейных искажений: менее 0,005% (20 Гц — 20 кГц, 1 В RMS)
- Интермодуляционные искажения: менее 0,006% (тест CCIF, 1 В RMS)
- Отношение сигнал/шум: более 104 дБ (невзвешенный, относительно 1 В RMS , в режиме с низким коэффициентом усиления)
- Взаимопроникновение: менее −75 дБ (20 Гц − 20 кГц)
- Полное выходное сопротивление: 1,0 Ом (высокий коэффициент усиления), 0,3 Ом (низкий коэффициент усиления)
- Коэффициент усиления: ×8 (18 дБ) или ×1 (0 дБ), переключатель на передней панели
- Топология: ламповый усилитель по напряжению или полупроводниковый LISST-усилитель по напряжению, двухтактно-параллельный выходной каскад Crossfet, неинвертирующий одиночный каскад усиления по напряжению
- Источник питания: специальный трансформатор для выходного каскада Циклотрон 4, работающий на фильтрующие конденсаторы емкостью более 65 000 мкФ, плюс отдельный трансформатор с напряжением 200 В и накопительными конденсаторами емкостью более 4000 мкФ — для высоковольтного дискретно-регулируемого входного каскада
- Входы: по паре балансных гнезд XLR и несимметричных RCA-гнезд, переключаемых с помощью тумблера на передней панели
- Выходы: 4-контактный балансный разъем XLR, миниджек 6,3 мм, пара 3-контактных XLR-выходов с предусилителя, одна пара несимметричных разъемов RCA
- Потребляемая мощность: 45 Вт
- Габариты: 406×223×60 мм
- Масса: 5,4 кг
- Примерная цена: 76 500 рублей (только с лампами 6BZ7) на момент подготовки обзора
Внутреннее устройство и измерения
Внутреннее устройство ЦАПа Gungnir Multibit вызовет у любого инженера положительную реакцию. Прожженному же аудиофилу может показаться, что за такую цену недоложили золотых деталей и пленочных конденсаторов. Но постойте, для вас инженеры Schiit подготовили другой сюрприз!
На материнской плате, согласно принятой концепции Schiit, расположены отдельные модули мультибитного ЦАПа и USB-входа. Отметим, что это не удешевляет устройство, но позволяет добиться более высокого качества разводки и работы отдельных узлов по сравнению с тем, как если бы все было смонтировано на одной плате.
Особое умиление вызывают именные благодарности инженерам, написанные на платах, это еще раз подтверждает, что устройство спроектировано людьми для людей, а не непонятными OEM-производителями исключительно для заработка. ЦАП имеет много интересных решений, направленных на повышение качества звука.
USB-приемник выполнен на знакомом контроллере CM6631A, но имеет гальваническую развязку, причем выполненную правильно: задающие генераторы расположены на «чистой», гальванически развязанной стороне. Да, это дороже, да, это сложнее в плане реализации, но только так можно получить хороший результат. И тут это сделано. Так что можно спокойно подключать ЦАП по USB к компьютеру и не переживать о помехах и земляных петлях. Отметим, что в нашем случае Windows 10 самостоятельно нашла и установила нужный драйвер. USB-драйвера с официального сайта установить не удалось.
S/PDIF-приемник выполнен на старой знакомой, но не ставшей от этого хуже микросхеме CS8416.
Также на материнской плате, помимо трансформаторов, выпрямителей и первичных стабилизаторов, расположен довольно интересный узел фазовой автоподстройки частоты, со своими собственными генераторами на частоты 22,579 и 24,576 МГц. Эта фирменная технология названа Adapticlock и служит для дополнительного подавления джиттера цифрового сигнала.
На плате мультибитных ЦАПов, помимо собственно AD5871, расположен цифровой процессор Analog Devices ADSP-21478, служащий для цифровой фильтрации сигнала. После него и перед AD5871, по всем канонам построения высококачественных ЦАПов, стоит реклок, выполненный на отдельных цифровых микросхемах D-триггеров.
ПослеЦАПовый фильтр-усилитель — отдельная, аудиофильская тема. Сюрприз! Он реализован на полевых JFET-транзисторах по без-ООС-ной схемотехнике. Да, там есть микросхемы, но сигнал через них не проходит, они нужны только для поддержания нуля на выходе по постоянному току. Это же подарок тем, кто считает, что отрицательная обратная связь в звуковом тракте — зло. Да, это сказалось на измерениях, но не на звуке.
Объективные измерения проводились при работе от USB под Windows 10.
В данном случае измерения можно охарактеризовать просто: производитель чихать на них хотел, во главу угла была поставлена безООСная концепция и звук. А технические характеристики со многими нулями после запятой, размещенные на официальном сайте, служат скорее для того, чтоб избежать излишнего возбуждения у людей, которые слушают не звук, а графики. Мы же делаем и то, и другое.
Ламповый спектр искажений дает полевой выхлоп, и, судя по всему, сделано это намеренно.
Чтобы убедиться в этом, было произведено подключение измерительной карты непосредственно к выходу ЦАПа, до JFET-фильтра-усилителя.
В этом случае мы видим очень низкие искажения собственно ЦАПов AD5781 при типично мультибитном спектре сигнала. Ради интереса было произведено прослушивание в таком варианте. Скажем просто: без гармонизирующего фильтра звук не очень. Несмотря на низкие искажения, ЦАПы субъективно звучат очень резко.
Также был сделан прогон тестового файла J-test, позволяющего показать огрехи построения цифровой части, пересчет или повышенный джиттер цифрового сигнала. Результат идеален: никаких побочных помех помимо основной гребенки. Это подтверждает очень высокое качество проектирования цифровой, «доаудиофильской» части устройства.
Несколько слов о примененных мультибитных преобразователях. AD5781 — это одни из лучших производимых на сегодня мультибитных преобразователей, но и стоят они очень дорого, порядка $40 за штуку. Есть еще AD5791, 20-битной точности, они стоят уже $100 за штуку и применяются в топовом ЦАПе Schiit Yggdrasil.
Несмотря на издержки, мы поддерживаем производителя в применении деталей, которые производятся здесь и сейчас, а не непонятных старых складских остатков или вообще китайских подделок. Это гарантирует качество и повторяемость характеристик изделий.
ПослеЦАПовый фильтр и выход выполнен на JFET-транзисторах в корпусе SOT-23-5 с маркировкой XL, идентифицировать которые не удалось. Также применены фольговые конденсаторы Wima и электролитические Nichicon KW.
Схемотехника фильтра полностью балансная, поэтому небалансный выход получает только половину выходного сигнала, по сути работают только два ЦАПа вместо четырех. Это сказывается на измерениях и субъективном качестве звучания, так что мы не рекомендуем использовать небалансное подключение к усилителю, хотя это и возможно.
Усилитель для наушников Schiit Mjolnir 2 спроектирован по схожей балансной идеологии. Но тут уже упор сделан на выдаваемую мощность и стабильность источника питания, для раскачки самой сложной нагрузки.
Мощные, 30-ваттные трансформаторы, конденсаторная батарея общей емкостью 65 000 мкФ, выходные транзисторы IRF610, способные рассеивать 54 ватта мощности, включенные по фирменной топологии Crossfet — все это позволяет усилителю работать даже с 8-омной нагрузкой, подключенной к балансному выходу.
Производитель использует в обоих плечах усиления транзисторы одной структуры, что обеспечивает их отличную идентичность и более низкие искажения.
Сердцем усилителя, обеспечивающим основное усиление сигнала, является электронная лампа, на входе которой включены JFET-транзисторы. Присутствующие микросхемы используются только для поддержания нуля на выходе по постоянному току, сигнал через них не проходит. Схемотехника усилителя уникальна и не похожа на стандартные решения.
Небалансный выход реализован совсем иначе, для него предусмотрен отдельный усилитель на биполярных транзисторах, хотя основное усиление также обеспечивается лампой. Максимальная мощность небалансного выхода ограничена 2 ваттами. Балансный и небалансный выходы работают одновременно, но в то же время независимо друг от друга.
Любому любителю музыки греет душу мягкое свечение вакуумной лампы. Лампы выдают в чем-то особенный звук, подчеркивают голоса, тембры инструментов, приглушают и смягчают звук, вуалируют мусор в записи… Но как быть, если вы хотите взбодриться и послушать, например, несколько альбомов Death Metal? Schiit позаботился о таких желаниях, предложив твердотельную схему, заменитель лампы — LISST. По сути, это двухкаскадный усилитель, смонтированный в корпусе. И с ним уже точно никакой вуали не будет — проверено!
Технически усилитель Mjolnir 2 вызывает очень хорошие впечатления, и по схемотехнике он не уступает ЦАПу Gungnir, но что там с замерами?
Для тестирования мы использовали профессиональную балансную карту Lynx L22, и в большинстве случаев результаты замеров были ограниченны именно ее качеством, а не усилителем.
Независимо от применения вакуумной лампы 6BZ7 или твердотельной схемы LISST балансный усилитель показывает отличный результат на нагрузке 300 Ом. При снижении нагрузки до 32 Ом растет только вторая гармоника, что никак не скажется на звучании.
Небалансный усилитель более требователен к нагрузке, и при мощности более 100 мВт на нагрузке 32 Ом искажения растут катастрофически. На 300-омной же нагрузке ничего такого не происходит. Поэтому для максимального качества мы все же рекомендуем использовать балансный выход.
Выходное сопротивление балансного выхода — около 0,8 Ом, он отлично демпфирует любые наушники, предотвратит неконтролируемые резонансные явления, что в конечном итоге обеспечит натуральный и динамичный звук.
Прослушивание
Не будем утомлять вас перечислением музыкального материала, использованного для прослушивания, тут все зависит от личных предпочтений. Отметим, что мы не ограничивались какими-то конкретными стилями музыки, слушали ЦАП Gungnir Multibit на разных системах, а с усилителем Mjolnir 2 применяли разные наушники, от Oppo PM-2 до Audio-Technica M50x. Человек, «доросший» до такого класса аудиотехники, прекрасно знает, что́ он хочет получить в звучании и на чем будет слушать любимую музыку.
ЦАП Gungnir Multibit можно охарактеризовать как источник, готовый качественно сыграть практически любую музыку. Его нельзя назвать излишне резким или, наоборот, слишком деликатным. Но мультбитное сердце несомненно более предрасположено к динамичной и быстрой музыке, такой как рок и металл, да и поп-музыка в исполнении Gungnir будет звучать гораздо интереснее. Особо следует отметить то, как воспроизводится голос: он кажется гораздо боле живым. Да и в целом среднечастотный диапазон воспроизводится отлично. Инструменты воспроизводятся отдельно, никакой каши из звуков нет вообще. Во многих старых знакомых композициях было услышано много новых звуков, которые раньше маскировались в общем ритме. Бас упругий и хлесткий, но в то же время нет ни намека на гудение. В каких то системах баса может оказаться недостаточно, зато там, где он будет — он будет отличный. Высокие частоты никогда не были сильным местом мультибитных ЦАПов, в данном случае производитель постарался сделать их как можно боле аккуратными и комфортными. Да, присутствует некоторая шероховатость, но это ни в коем случае не грязь! Скорее наоборот, в качественных наушниках можно услышать гораздо больше деталей в высокочастотном диапазоне, чем при использовании современных «зализанных», скучных ЦАПов типа AK4490. Ограничивающим фактором тут уже является качество записи и мастеринга самой фонограммы. Правильному звуковоспроизведению высокочастотного диапазона также способствует и очень низкий уровень джиттера, при подключении по USB-входу ЦАП играет прекрасно! Именно так мы и рекомендуем слушать, но если у вас есть высококачественный аудиофильский цифровой источник — вы не будете разочарованы подключением по коаксиалу.
Подводя итог, Gungnir Multibit можно охарактеризовать как максимально нейтральный и даже, возможно, чуть отстраненный источник. Он не вываливает музыкальную картину прямо на вас (и разбирайтесь с ней как хотите), а подает, деликатно и точно раскрывая замысел композитора или звукорежиссера, не пряча и не приукрашивая детали. Слушатель же находится больше в роли наблюдателя, созерцая со стороны буйство звуков. Вы не окажетесь в центре оркестра или на сцене рядом с музыкантами. Но услышите всё. Именно так слушают музыку. Динамично, быстро, открыто. За это любят старые мультибитники, и эта же черта сохранилась в новом Schiit Gungnir Multibit.
Признаемся, что, получив данный ЦАП на тест и проведя предварительные измерения, мы были несколько разочарованы низкими результатами измерений, да и вау-эффекта при первоначальном прослушивании не было. Однако чем дольше данный ЦАП находился в нашем владении, тем больше он нравился, раскрывая все новые и новые секреты старых знакомых композиций и не вызывая совершенно никакого раздражения даже при очень длительном прослушивании. Звук очень комфортный, но в то же время четкий — редкое сочетание. Именно поэтому рекомендуется при приобретении техники устраивать достаточно длительное тестирование, хотя бы в течение нескольких дней, и только после этого делать выводы. Возможно, вариант, который «зацепил» вас в магазине динамичным и ярким звуком, в домашних условиях вынесет мозг уже через три дня. С Gungnir Multibit все вышло наоборот.
Звучание наушникового усилителя Mjolnir 2 также заслуживает самых лестных эпитетов, недаром он является самым дорогим в линейке производителя.
Звук усилителя абсолютно нейтрален и чист, а контроль баса поразителен. Прослушивание в наушниках через этот усилитель позволило открыть новые тонкости басовых партий: например, выяснилось, что в некоторых композициях звукорежиссер специально вносил искажения в бас, чего ни разу не было замечено при прослушивании на колонках. Вообще, бас перестал просто задавать ритм, он стал интересным объектом наблюдения. Усилитель настолько мастерски контролирует любые наушники, что кажется, что к нему можно подключить внешние акустические системы и спокойно слушать музыку.
Использование вакуумных ламп 6BZ7 или твердотельных модулей LISST — исключительно вопрос вкуса. В обоих случаях звук очень хорош. Лампы подкрашивают и смягчают средние частоты, но дают некоторую вуаль на высоких частотах. Твердотельные же модули дают максимально чистые высокие частоты, широкую сцену и нейтральный звук, они более предпочтительны для современной электронной и рок-музыки.
Чтобы понять субъективную разницу, мы протестировали балансный и небалансный выходы усилителя с помощью наушников Oppo PM-2 и сменных кабелей с соответствующими разъемами. Выходы имеют лишь минимальные различия в окраске и качестве звука, но балансный в целом дает звук более высокого класса, это проявляется в лучшем контроле баса и более чистом звучании при одной и той же громкости. Если не выходить за рамки разумной громкости, то оба выхода имеют отличное звучание, разница чисто вкусовая. Если же захочется «поддать», помните, что балансный выход в режиме высокого усиления имеет максимальную амплитуду 20 вольт! Наверное, все-таки надо было подключить колонки.
Из особенностей усилителя следует отметить, что вследствие хорошего контроля баса он не «раздувает низкие частоты», так что если наушники имеют спад в низкочастотной области, то баса в итоге будет маловато.
Выводы
И созданы друг для друга! Это понимаешь, когда включаешь их вместе и начинаешь просто слушать музыку. В созерцании музыки можно провести не один час, только время заставляет прервать прослушивание. Не это ли главный критерий качества техники? Мы думаем — да. Инженеры Schiit думают так же, создавая продукты, достойные восхищения как в техническом плане, так и в плане передаваемых ощущений.
Чтобы идти дальше в конструировании усилителей, я уперся в проблему качественного источника. Очень был нужен хороший ЦАП. Качеством тех, которые я имел дома и которые приходилось слушать до этого я не был удовлетворен в полной мере. Если это классический ЦАП на операционных усилителях на выходе, то это как правило приводит к проблемке воспроизведения верхней середины и верхов. Середина становится слегка режущей ухо, резковатой, как-бы с песочком или металлом в голосе, особенно на высокой громкости. С ламповыми ЦАПами тоже не все в порядке – часто нет хорошего баса или плоский, невыразительный звук, да и к тому же, почему-то разработчики очень любят ставить на выходе катодный повторитель, который хотя и снижает выходное сопротивление, но по моему скромному мнению звука мягко говоря не украшает. В общем, пришел к выводу, что надо делать самому.
Почему я выбрал Ад1955 ? Ее выход рассчитан на I – U преобразователь с током 3 – 5 мА положительной полярности. А тут – широкое поле вариантов для подключения к высокому анодному напряжению таким образом, чтобы выходной ток микросхемы ЦАПа проходил через лампу.
Да, конечно, я хотел ЦАП с ламповым выходом. А учитывая мою слабость к каскадам с общей сеткой и трансформаторам – то выход был запланирован на моей любимой лампе 6Э6П с трансформаторным выходом. Выбор этой лампы обусловлен также ее невысоким внутренним сопротивлением в триоде, а также высокой крутизной (30 мА на вольт), а в случае с каскадом с общей сеткой это дает пониженное входное сопротивление – и это очень хорошо для I – U преобразователей ЦАПов, для которых входное сопротивление должно стремиться к нулю. Логично сделать вход I – U преобразователя на германиевом транзисторе включенном по схеме с общей базой. Отсюда родилась и схема. По моим грубым прикидкам входное сопротивление моего гибридного каскода где-то порядка 1 Ом. Как посчитал? Берем формулу расчета входного сопротивления каскада с общей сеткой Rin = (Ra + Ri)/(u +1). В нагрузке лампы 3.3 КОма, сама 6Э6П в триоде имеет около 1500 Ом. Складываем и делим на 30 – это коэффициент усиления лампы. Получается 160 Ом. Это входное сопротивление лампы, включенной по схеме с общей сеткой. Теперь для транзистора – лампа является нагрузкой Rа. Внутреннее сопротивление германиевого транзистора я не знаю, но берем грубо 50 Ом, тогда если его Кус около 250, то (160 + 50) / 250 = 0.84 Ома.
Если кому-то 6Э6П покажется слишком подчеркивающей середину, то ее можно заменить на 6Ж9П, 6Ж11П или 6Ж49П. Только в этом случае следует обратить внимание на то, чтобы коллектор транзистора был соединен с выводами 1 или 3 ламповой панельки (а не с выводом 6) – тогда вы сможете простым перетыком выбрать ту лампочку, которая вам покажется более певучей.
Привожу первый вариант схемы, хотя уверен, придется его доработать, потому что нет предела совершенству….
Чтобы самому не делать цифровую часть, я взял на е-Вае платку ЦАПа на АД1955 и удалил из нее операционные усилители, также отпаял от выходов АД1955 положенные по даташиту резисторы 2К от плюса питания, а 100 пф (конденсаторы С1 и С2 на схеме) оставил те, которые были на плате. Более подробную деталировку дам чуть позднее.
В качестве блока питания пробовал транзисторный стабилизатор, но все-таки оказался лучшим по звуку ламповый удвоитель на 6Н1П, которая все-таки потом была заменена на ЕСС99. Причина применения этой редкой лампы проста – для упаковки своего ЦАПа я использовал корпус от китайского ЦАПа Lite, который приказал долго жить, слава богу, корпус я не выкинул. Пригодились оба сетевых трансформатора, сетевая кнопка и разъемы входов – выходов. Вот схема БП:
Как видно, накал 6Э6П питается постоянным током, но нестабилизированным.
Теперь немного о прослушивании. Источник – СД-плейер Денон 1500 и сравнивал с его моим ЦАПом, подача сигнала через оптический цифровой кабель. Усилитель – мой каскод на 6Э5П – 2А3 . Колонки – широкополосник в ОЯ от 3АС505. Первое впечатление было совсем плохим, я был очень огорчен и уже собирался отнести свое творение в чулан в компанию к другим неудачным проектам. Мне показалось, что мой ЦАП дает излишне резкий женский вокал и трубу. Но потом – о чудо! – оказалось, что это я на коммутаторе перед усилителем перепутал входы – то, в чем я разочаровался – это был как раз Деноновский ЦАП, а вот мой ЦАП дает прекрасную подачу материала! И тембральный баланс, ширина сцены, и эмоциональная насыщенность будут повыше, чем у Денона. В общем, поет чистенько, детально, прозрачно, и что особенно отличает от моего фирменного Денона – очень мягкая подача вокала и вообще верхней середины и верхов – никакого звона, излишней резкости практически на любой громкости, в общем – намного натуральнее. Тут уместно сказать про “окраску” звука. Как и в колориметрии, говоря про окраску, важно ответить на вопрос – а что принято за эталон белого? Если за этот эталон принять транзисторный звук – то да, лампы дают “окраску”. Но в моем понятии ламповый звук – это и есть эталон белого. А операционные усилители на выходе (кстати, всегда применяемые с глубокой ООС) дают слегка металлическую окраску и немного ненатуральный верхний регистр, что живому исполнению имхо не присуще. В общем остался весьма и весьма доволен своим творением.
Вот его характеристики
– выходное напряжие на уровне 0 дБ – 2 Вольта;
– уровень шумов – менее -80 дБ, меньше просто не нечем померить;
– суммарный коэффициент гармоник на максимальном уровне – менее 0.15 % – опять-таки пока точнее не могу измерить.
– входы – оптический и SPDIF;
– выходы – небалансный 2 Вольта и балансный 10 Вольт;
– выходное сопротивление – на небалансном выходе – менее 100 Ом, балансный выход – около 2 КОм;
– схема не содержит цепей ООС.
Вот как выглядит упакованный в корпус прибор и фото всего комплекта аппаратуры для прослушивания.
Выходные трансформаторы были намотаны на заказ в фирме Аудиоинструмент, за что поклон Сергею Глазунову. А еще – читайте на форуме http://www.diyaudio.ru/forum/index.php?topic=4180.0 . Мои первые попытки (не совсем удачные) сделать ЦАП только на лампах есть в другой ветке на этом же форуме http://www.diyaudio.ru/forum/index.php?topic=1267.570 .
Дополнено 6 июня 2015 года. Пришлось немного подкорректировать схемку. Во-первых, на пиках громкости наблюдался возбуд (резонансы) и поэтому пришлось добавить конденсаторы С3 и С5 в сетки ламп, а также С1 и С6 в аноды. Также, по причине дрейфа напряжения на выходе АД1955 пришлось застабилизировать базы транзиcторов при помощи стабилитрона Д1 на 3.0 вольта. Ну, и все-таки 6Э6П я заменил на 6Ж49П – мне она из всех перечисленных ранее показалась самой сбалансированной тембрально.
****************************************************************************************************
3181
Эксклюзивный ЦАП на PCM58 с лампами EF11, EF13 "черепашками" Telefunken в задающем генераторе
Лампа "черепашка" Telefunken клока впаяна прямо в плату ЦАП на PCM58, срок ее службы 10-15 лет
Выбор цифрового фильтра
Итак, остановив свой выбор в финальном варианте цифро аналогового преобразователя на микросхеме ЦАП Burr-Brown PCM58 передо мной в полный рост встала проблема интеграции в схему цифрового фильтра. Хочу сказать, что цифро аналоговые преобразователи, использующие дельта/сигма и похожие на него алгоритмы я недолюбливаю за неестественные эффекты, возникающие на их выходе. Цифровых фильтров я испытал множество и так и не пришел к однозначному выводу, нужны ли они в составе высококлассного ЦАП-а или нет. Некоторые фрагменты музыки и целые композиции без цифрового фильтра звучат намного рельефнее, живее и богаче, чем с ним. А некоторые без ЦФ вообще слушать невозможно, вот такая двойственность - малопонятная… Здесь многое зависит от того с чем работает non-over-sampling ЦАП, но результат по любому - неоднозначный.
Еще в своих первых в цифро аналоговых преобразователях я делал тумблеры, позволяющие либо подключать цифровой фильтр на выход микросхемы ЦАП-а, либо работать напрямую. Пять лет непрерывного щелканья убедили меня в том, что аудиофилам нужно предоставлять возможность самим выбирать работу ЦАП-а: с цифровым фильтром или без. В связи с этим в схеме экспериментального цифро аналогового преобразователя топ класса на микросхемах PCM58 Burr-Brown я предусмотрел разъем с шестью модулями, которые меняются в течение нескольких секунд. В разъем можно установить либо сдвиговый регистр моей разработки (смотрите по ссылке), либо цифровой фильтр из приведенного ниже перечня:
- CXD1144 в режиме Х4;
- CXD1244;
- SM5842;
- SM5813 (DF1700);
- PMD100 в режиме Х8.
Чего вполне достаточно для подбора характера звучания ЦАП-а практически под любой вкус. О сравнении звучания и особенностях применения разных микросхем цифровых фильтров есть отдельная статья. Предварительно могу сказать, что из представленного перечня больше всего мне нравится микросхема цифрового фильтра CXD1144, однако именно этот ЧИП очень дефицитен, достать его у поставщиков практически не реально и в серийный ЦАП на PCM58 Burr-Brown он ставиться не будет.
Сдвиговый регистр
Что касается сдвиговых регистров, я так же, как и с цифровыми фильтрами перепробовал массу разнообразных вариантов. В интернете информацию по сдвиговым регистрам распространяют какие-то неадекваты или вредители, пишущие про необходимые для их реализации «десятиэтажные» схемы. На самом же деле, для того чтобы подключить ЦАП-ы с разрешением 18, 20, 24 bit к сигнальному процессору по шине i2s и протоколом передачи данных Sony нужно всего 3 логических микросхемы. При этом в шину данных ничего врезать не нужно т.к. это приводит к сильной деградации звучания.
Я не говорю про моду - ставить сложные PLIS-конверторы форматов, которые одновременно выполняют роль сдвигового регистра. Такой PLIS-конвертор я пробовал в качестве эксперимента один раз и убедился в его полной непригодности для получения качественного звука. Регистр сдвига предназначен для того, чтобы задерживать сигнал обновления загрузки ЦАП-а на 2, 4, 8 bit клоков соответственно (для 18, 20 и 24 bit). Сам сдвиговый регистр должен быть собран на высококачественных винтажных элементах, проверенных на музыкальность и иметь хорошо организованное линейное питание. Для серийного варианта своего ЦАП-а я предусмотрел сдвиговый регистр на логических микросхемах 80-х годов Сигнетикс, питающийся от «параллельного» стабилизатора напряжения на винтажном транзисторе Telefunken.
S/ Pdif приемник
Расскажу о входном S/Pdif приемнике. Выбор микросхемы Yamaha YM3623 скорее спонтанный, чем основанный на каком-либо расчете. По всем интернет публикациям эта допотопная микросхема имеет огромный джиттер, что неприемлемо с точки зрения инженерного подхода к конструированию ЦАП-а высокого класса. Однако здесь не все так просто. Именно этот синхронный S/Pdif приемник с реклоком звучит гораздо круче намного более новых и схемотехнически навороченных. Из чего возникает законный вопрос, а намного худший звук более новых девайсов не от внутренней ли навороченности зависит? Может в том и дело, что входной S/Pdif приемник Yamaha YM3623 внутри сделан так, что проще некуда: минимум логики, минимум форматов, потребляемый ток меньше 10 мА. Особенно в сравнении с чипом от Crystal cs8412 и модными сейчас DIR микросхемами.
Вся эта масса логики внутри DIR и Crystal требует качественного питания и генерирует помехи по внутренним шинам, которые естественно пролезают на выход микросхемы. Ведь по логике хорошего звука «чем проще структура микросхемы, тем экологичнее, чище и натуральнее обстановка внутри нее».
Эти измышления нашли подтверждение в сравнениях звучания макета ЦАП-а на PCM58 с возможностью горячего «перетыка» S/Pdif приемников разных производителей и годов выпуска. В результате я остановился на Yamaha YM3623, хоть ее и ругают все, кому не лень. Вспомните, самые дорогие внешние цифро аналоговые преобразователи 80-90 годов, которые были укомплектованы именно этой микросхемой! Yamaha YM3623 так же стояла в многочисленной профессиональной технике для обработки звука. Для ЦАП-а высшего класса я выбрал эту микросхему как базовую и дополнил ее внешним приемником с гистерезисом типа AM26LS32 (в керамическом корпусе) и входным S/Pdif трансформатором.
Ламповый задающий генератор
Ну и главная «фишка» моего цифро аналогового преобразователя это встроенный ламповый задающий генератор на «черепашках» Telefunken EF13 и кенотронным питанием на лампе E311. Выбор для серийного ЦАП-а на PMC58 именно этих ламп обусловлен тем, что из массы винтажа именно они легко доставаемы и снабжены металлическим корпусом выполняющем роль экрана. Звук у них более выразительный чем у пальчиковых триодов, а ресурс настолько велик, что в щадящих режимах лампового клока ЦАП-а они могут работать десятилетиями.
В своем цифро аналоговом преобразователе на PCM58 я предусмотрел джамперы - перемычки, позволяющие выбирать режимы работы тактового генератора:
- Синхронный реклок. Клок подается на ЦФ, на триггеры пересинхронизации и в транспорт (в транспорте сигнал возможно придется поделить на 2 или 3. Для этой опции у меня в производственной программе есть универсальный делитель, описанный в статье про ламповые задающие генераторы);
- Асинхронный реклок. Цифровой фильтр получает тактовую частоту из S/Pdif потока, а сам ЦАП соединяется с транспортом только S/Pdif кабелем. Таким образом, задающий генератор (клок) задействован только в узле пересинхронизации. Вариант асинхронного реклока по звуку немного хуже синхронного, но он позволяет подключать ЦАП к различным CD проигрывателям и транспортам, что важно для аудиофилов, которые пока не определились с приводом CD дисков.
И в том и в том варианте ламповый задающий генератор работает постоянно. Все питающие напряжения поступают на него из высококачественного внешнего источника питания.
Система питания
Качеству питания ЦАП-а уделено повышенное внимание. В нем нет ни одного стандартного для таких устройств параметрического (последовательного с обратной связью) стабилизатора напряжения. В этом цифро аналоговом преобразователе установлены лучшие по звуку (ИМХО) параллельные регуляторы шунтового типа. Большинство из них собрано по простейшей схеме на двух деталях высокого качества и проверенных по звуку: винтажном стабилитроне: Telefunken, Mullard, Motorola и винтажных балластных резисторах: NCF, Allen Bradley, Siemens.
Только два потребителя подключены через умощненный параллельный стабилизатор напряжения на винтажном германиевом PNP транзисторе Motorolla. Это шина питания ЦАП-а PCM58 напряжением -12 V и узел цифрового фильтра или сдвигового регистра. Некоторые микросхемы потребляют ток более 50 мА, который выдать простейший параметрический стабилизатор на балластном резисторе и стабилитроне не может.
Различия в звучании параллельных и последовательных стабилизаторов напряжения я описываю практически в каждой статье, и параллельный стабилизатор всегда оказывается лучше. Хотя он потребляет значительно больший ток, чем последовательный и соответственно требует силового трансформатора большей мощности.
Электролитические конденсаторы в обвязке микросхем ЦАП-а тоже слышны очень сильно. У меня в ЦАП-е стоят винтажные баночки на 25 мкФ 35 В, фирмы Гидра, обыгрывающие 90% дорогих электролитов и звучащие просто превосходно. В менее ответственных местах, где требуются минимальные габариты - установлены ничиконы, выпаянные из CD проигрывателей первого поколения вертикальной конструкции. К большому сожалению найти современные электролиты подобных габаритов с таким же прозрачным звуком мне не удалось. Посему пользуюсь проверенным винтажом (естественно не высохшим от времени). В нескольких местах ЦАП-а стоят электролиты ELNA Cerafine и одинокий Black Gate серии NX (бездумное «втыкание» Black Gate везде, где только можно - вредит звуку и кошельку намного больше, чем их полное отсутствие).
В обвязке микросхем PCM58 нет керамических конденсаторов и CMD элементов. В тех местах, где нужно подавить помеху стоят пленочные емкости Siemens и Philips, их количество, тип и номиналы в каждом аппарате подбираются на слух. Нет ни одного ЦАП-а с впаянными деталями «по образу и подобию» пилотного экземпляра. Каждый цифро аналоговый преобразователь сугубо индивидуален (почти) и настраивается индивидуально, а на глаз я не работаю…
Я кстати заметил, что увеличение номинала электролитических конденсаторов сверх определенного значения звук, как правило - утяжеляет. Наверное, не напрасно в самых музыкальных и «душевных» винтажных CD проигрывателях номинал электролитов в обвязке микросхем ЦАП-а не превышает значений 20-50 мкФ.
В источнике питания цифро аналогового преобразователя стоят двухполупериодные (ДППВ) выпрямители на винтажных диодах 1N5060. Именно такие диоды стояли в CD плеерах первого поколения Philips, до сих пор являющихся эталоном цифрового звука. Попытка заменить эти диоды современными приборами Шоттки, Ультрафастами и т.д. приводит к полной деградации и убийству звучания… Так что, даже в маломощных выпрямителях - только винтаж и ни как иначе… Обмотки силовых трансформаторов выполнены винтажным проводом со средней точкой. Схема ДППВ перекочевала в ЦАП из ламповых усилителей, и все хорошо знают, что играет она лучше мостовой.
Обвязка микросхем PCM58
Сигнал на микросхемы PCM58 подается с D триггеров фирмы Fairchild Semiconductor или 74LS74 Сигнетикс, в них происходит реклок сигнала обновления ЦАП-а. На мой слух остальные данные обновлять вредно и бессмысленно.
На выходе цифро аналогового преобразователя я установил трансформаторы с к.тр. 1/10 на винтажном пермаллое Telefunken. Я когда-то мотал их для предусилителя корректора как MM/MC трансформаторы. В серийном же ЦАП-е скорее всего установлю трансформаторы с двумя катушками на основе пермаллоя от промышленных трансформаторов UTC, т.к. на слух они получаются воздушно-прозрачными, а по приборам экстремально широкополосными. Вторая пара экспериментальных послецаповых трансформаторов на плату не помещается, поэтому на фотографиях они стоят рядом с ней.
Необходимость применения балластного резистора в плюсовой шине питания ЦАП-а на микросхемах PCM58 натолкнула меня на решение, которое я применял в гибридном усилителе - использовать в качестве резистора балласта нить накала лампы. В том усилителе я нагружал мощный полевой транзистор с током покоя 3 ампера на нить накала лампы ГМ-70. Аппарат играл очень выразительно и был прост как доска, но по выделению тепла и габаритам был «монструозным» и непригодным к серии.
В экспериментальном ЦАП-е эту роль взяла на себя пальчиковая лампа, установленная в блоке питания. У нее задействован только накал, и для цифро аналогового преобразователя ее работоспособность не играет никакой роли, главное, чтобы нить накала была цела. Характер звука можно подбирать, втыкая разнообразные лампы, подходящие по напряжению накала и току.
И один существенный нюанс, удалось осуществить очень простую и эффективную подстройку линейности 4-х старших разрядов микросхемы PCM58. В этом узле установлены немецкие углеродистые подстроечные резисторы 70-х годов выпуска. Подстройка каждого канала производится индивидуально и только на слух. Подстроечные резисторы военного предназначения отличаются повышенной надежностью.
