在DAC中，每一部分的電路都是重點(diǎn)，任何一個(gè)環(huán)節(jié)考慮失當(dāng)，都會(huì)令DAC的音質(zhì)大打折扣。技術(shù)指標(biāo)固然重要，但整體的電路設(shè)計(jì)更為重要。以下談?wù)劰P者對(duì)DAC 設(shè)計(jì)中的一些認(rèn)識(shí)。
筆者認(rèn)為，DAC 最終還原的是模擬信號(hào)，即使數(shù)字電路如何優(yōu)越精確還原，最終還是要通過模擬電路進(jìn)行放大及處理，因此輸出的模塊放大器是最重要的。而在設(shè)計(jì)的角度，供電電路是信號(hào)放大電路的一部分，應(yīng)予以與信號(hào)放大電路同等地位去看待。只有設(shè)計(jì)好輸出的模擬電路，才令DAC具有高檔的品質(zhì)基礎(chǔ)。 一些十年前的高檔DAC產(chǎn)品，數(shù)字電路的性能指標(biāo)遠(yuǎn)不及今天的產(chǎn)品，但模擬電路設(shè)計(jì)完善，依然具有不俗的音質(zhì)表現(xiàn)，并不比今天的中檔產(chǎn)品差，足見模擬電路的重要性。
DAC的數(shù)字電路很多時(shí)并不存在高深的技術(shù)特點(diǎn)，不少商品DAC都只是依照芯片廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)資料去制作。由于DAC的數(shù)字部分電路一直依照時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行工作，時(shí)鐘的抖動(dòng)一定程度上影響了信號(hào)還原的準(zhǔn)確性，這就是所謂的Jitter 。一些愛好者會(huì)認(rèn)為決定DAC音質(zhì)的是Jitter ，但筆者并不這樣認(rèn)為，Jitter只是其中一個(gè)因素，也不是最重要的因素，而時(shí)鐘信號(hào)的相位噪音，比Jitter 影響更甚，相位噪音足以令各芯片對(duì)時(shí)鐘信號(hào)識(shí)別錯(cuò)誤，產(chǎn)生比 Jitter 還嚴(yán)重的誤動(dòng)作。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)，電源電路的結(jié)構(gòu)對(duì)相位噪音具有決定性影響，一般的三端IC，由于內(nèi)部電路復(fù)雜，內(nèi)部器件的工作噪音令時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生的相位噪音比最簡(jiǎn)單的晶體管加齊納管穩(wěn)壓的噪音還要大。因此，不要認(rèn)為數(shù)字電路抗干擾性能良好就忽視電源電路的設(shè)計(jì)。
同樣的電路，不同設(shè)計(jì)者往往會(huì)設(shè)計(jì)出檔次完全不同的產(chǎn)品，即使使用同檔次的器件，這主要原因就在于線路板的設(shè)計(jì)合理性。數(shù)字信號(hào)電路講求阻抗匹配，線路及線路板設(shè)計(jì)不合理，EMI/RFI 則會(huì)影響到整機(jī)的音質(zhì)水平。
最新設(shè)計(jì)的DAC
下面介紹筆者最新設(shè)計(jì)的DAC。
這個(gè)DAC最大特色是沒有采用常見的固件數(shù)字濾波器，而采用了一個(gè)大規(guī)�？删幊虜�(shù)字處理器（DSP-1）代替數(shù)字濾波器的功能，并能執(zhí)行更多的操作，如數(shù)據(jù)的同步處理。
筆者對(duì)DAC的實(shí)踐與制作超過10年，應(yīng)用過多數(shù)的數(shù)字濾波器，其中較高性能的如DF1700，DF1704，SM5803，PMD100。 DF1700與SM5813據(jù)說是相同的電路，但音質(zhì)音色卻絕不相同。而PDM100除了具有HDCD的能力，數(shù)字濾波音質(zhì)也是被多數(shù)DIY愛好者認(rèn)為是最靚聲的數(shù)字濾波器。外國(guó)著名的Westlake 甚至認(rèn)為PCM100音質(zhì)超過了后期的PMD200。PDM200是微軟收購后的產(chǎn)物，在DSP56004上寫入程式實(shí)現(xiàn)HDCD與數(shù)字濾波器的功能，但似乎這個(gè)芯片的故障率令很多廠家顧忌。
PMD100 聲音清晰細(xì)膩圓潤(rùn)，筆者設(shè)計(jì)的上一代DAC就是使用了PMD100聯(lián)接8片PCM1704UK芯片，并使用CAST技術(shù)處理，音質(zhì)令用戶普遍滿意，甚至有個(gè)別愛好者對(duì)比天價(jià)的進(jìn)口器材后認(rèn)為達(dá)到世界頂級(jí)的水平。
筆者對(duì)音樂與音響的愛好甚至說達(dá)到狂熱的程度，完成了上一代的DAC設(shè)計(jì)制作后，就不斷希望可以創(chuàng)造更高的音質(zhì)水平，而固件的數(shù)字濾波器可以說無法再達(dá)到一個(gè)新的高度，筆者查閱了相當(dāng)大量的資料，發(fā)現(xiàn)多數(shù)的頂級(jí)DAC 產(chǎn)品者不再使用固件數(shù)字濾波器，而使用可編程的大規(guī)模IC ， 依照設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖實(shí)現(xiàn)更好的性能與功能。但要開發(fā)一個(gè)這個(gè)的數(shù)字處理濾波器談何容易！ 很多軟件工作者能很容易地編寫軟件，但一旦涉及到音響領(lǐng)域，這就變得很復(fù)雜。在音響應(yīng)用，兩套不同的軟件可能可以實(shí)現(xiàn)完全一樣的功能，但音質(zhì)卻一定有區(qū)別，如果軟件編寫者本身并不熟識(shí)音響，我不認(rèn)為可以編寫出靚聲的數(shù)字處理濾波器。
為此，筆者走訪了幾位對(duì)據(jù)說有能力定相關(guān)軟件的音響設(shè)計(jì)師，會(huì)面后一談要求，就一直沒有回音。
外國(guó)一些技術(shù)愛好者可能與國(guó)內(nèi)的愛好者不同，他們喜歡自已DIY，也不抗拒購買一些喜歡的產(chǎn)品，有些愛好者家中的器材甚至可以開個(gè)音響店。很偶然與一位外國(guó)的用戶談及DAC的技術(shù)，他很認(rèn)同筆者設(shè)計(jì)的DAC，但他認(rèn)為可以用軟件編程的大規(guī)模芯片可以做得更好，并且采用高速高性能的芯片可以更快更好地處理數(shù)據(jù)，減少數(shù)據(jù)的延時(shí)，令解釋力更高。就這樣，經(jīng)過近一年的不斷交流及互相測(cè)試樣本，DSP-1誕生了。
DSP-1使用208個(gè)引腳封裝的大規(guī)模高速數(shù)據(jù)處理芯片Cyclone 2代的 EP2C8Q208C8N，采用90-nM 制作工藝技術(shù)，工作頻率可超過250MHZ，超過一般固件數(shù)字濾波器5倍以上，具有805Mbps數(shù)據(jù)接收能力及622Mbps數(shù)據(jù)傳輸能力，非常適合制作FIR數(shù)字濾波器，且工作可靠壽命長(zhǎng) 。
DSP-1內(nèi)置兩組高性能的PLL電路，對(duì)雙相解調(diào)芯片送來的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行再鎖相，將時(shí)鐘抖動(dòng)進(jìn)行大幅降低，最重要功能的是對(duì)I2S與時(shí)鐘信號(hào)信號(hào)進(jìn)行同步處理，相當(dāng)于沒有Jitter的狀態(tài)。
DSP-1的性能指標(biāo)如下：
1，核心電壓1.2V，I/O 電壓3.3V。通過硬件模式配置引腳電平進(jìn)行功能選擇。
2，支持1X /2X /4X /8X 過采樣率輸出，并具有旁路功能。
3，3級(jí)高性能線性FIR數(shù)字濾波器。線性相位，群延遲失真為0。
4，濾波器可選三種衰減特性：-50dB、-90dB、-130dB。
5，24位精度的濾波器系數(shù)。
6，濾波器通頻帶范圍0～0.4535Fs，濾波器在通帶范圍內(nèi)增益抖動(dòng) ±0.00001dB。
7，I2S格式輸入，MSB首位串行格式輸出。 輸出位數(shù)支持16、20、24位，與PCM1702、PCM1704等DA兼容。
8，系統(tǒng)時(shí)鐘支持256Fs、384Fs、512Fs、768Fs輸入，并可自動(dòng)識(shí)別。
9，輸入數(shù)據(jù)采樣率最高可達(dá)192 kHz。
圖一就是本機(jī)所用的DSP-1數(shù)字處理器。
由于數(shù)據(jù)得到同步，尤如沒有Jitter的狀態(tài)，理論上，無論連接不同檔次的CD轉(zhuǎn)盤，也能達(dá)到最好而沒差異的音質(zhì)。實(shí)際筆者依然感受到不同檔次的CD轉(zhuǎn)盤也存在音質(zhì)差別，原因就是不同檔次的唱機(jī)，不單Jitter的區(qū)別，還有時(shí)鐘信號(hào)的相位噪音，電源對(duì)數(shù)據(jù)的干擾與調(diào)制等。通過對(duì)比上一代設(shè)計(jì)的DAC，兩者的差異在于上一代DAC使用了固件的PMD100數(shù)字濾波器，使用DSP-1無論連接高檔的CD唱盤或低檔的DVD機(jī)，音質(zhì)提升更大。
本機(jī)沒有設(shè)置多路數(shù)字輸入，只有一路使用一個(gè)RCA插座與一個(gè)BNC 插座并聯(lián)的同軸輸入，原因是筆者認(rèn)為多路數(shù)據(jù)輸入需要使用切換電路，會(huì)導(dǎo)致音質(zhì)的劣化。數(shù)據(jù)解調(diào)芯片采用了目前最小 Jitter 的DIR9001，它還具有96KHz的處理能力，正好與PCM1704UK匹配。DIR9001 解調(diào)后輸出I2S數(shù)據(jù)到DSP-1。DSP-1進(jìn)行數(shù)據(jù)處理校正及數(shù)字濾波后輸出到PCM1704UK。
本機(jī)使用每聲道4片PCM1704UK組成差動(dòng)并聯(lián)方式進(jìn)行D/A 轉(zhuǎn)換。一般設(shè)計(jì)者會(huì)使用74HC86之類的邏輯IC將D/A輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)換成反相與非反相信號(hào)再分別輸出到正反相的PCM1704UK。但筆者認(rèn)為增加這樣的邏輯芯片會(huì)令數(shù)據(jù)產(chǎn)生延時(shí)，而查閱PCM1704的手冊(cè)，發(fā)現(xiàn)它具有自反相的功能，因此只需要將正反相兩組芯片數(shù)據(jù)輸入并聯(lián)，輸出信號(hào)就由PCM1704UK本身進(jìn)行設(shè)置。
PCM1704應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意供電的方式，由于它具有數(shù)字與模擬分離的電源與地，不要認(rèn)為完全獨(dú)立會(huì)令效果更佳，但事實(shí)上并非如此，PCM1704的數(shù)字與模擬地應(yīng)盡量低阻抗地相連到一起并納入模擬地。精度越高的DAC，設(shè)計(jì)越考察，否則可能因一點(diǎn)差池令高比特的DAC優(yōu)點(diǎn)盡失。市場(chǎng)上到處也是這樣的例子。
D/A轉(zhuǎn)換后，多數(shù)設(shè)計(jì)者會(huì)采用有源I/V 轉(zhuǎn)換電路或無源I/V轉(zhuǎn)換電路。 有源I/V轉(zhuǎn)換電路由于受到運(yùn)算放大器及反饋電路的影響通常音質(zhì)解像度較差， 近年較流行使用無源的I/V轉(zhuǎn)換電路。但PCM1704UK內(nèi)置有鉗位二極管 ，令輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)時(shí)限制在0.6Vp-p值以內(nèi) ，因此需要模擬電路進(jìn)行增益及模擬濾波，從來也令D/A芯片輸出的信號(hào)受到模擬電路的制約。
本機(jī)另一技術(shù)特點(diǎn)是采用了電流傳輸電路（CAST）作為輸出的模擬放大器，而不是常規(guī)的有源或無源I/V轉(zhuǎn)換電路。電流傳輸電路也就是KRELL 近幾年頂級(jí)系列所采用的技術(shù)，工作原理在之前數(shù)篇拙文中有介紹過，這里不再重復(fù)。
PCM1704UK輸出的電流信號(hào)進(jìn)入到電流傳輸電路后，沒有進(jìn)行任何處理，直接在電流傳輸線路的輸出端原樣輸出，由于電流傳輸電路特性，幾乎不產(chǎn)生失真及音染，只相當(dāng)于將D/A芯片的限幅功能取消，電流傳輸電路輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓的幅值不到受到限制，可轉(zhuǎn)換到2.5V額定值后直接通過簡(jiǎn)單的緩沖器輸出，保證了最低的失真度與最少的音染。
整機(jī)的原理圖見圖二，完成的整機(jī)圖見圖三，四，五。
乍一看或覺得本機(jī)非常復(fù)雜，但實(shí)際上大部分器件乃是用于電源電路，由19組的全晶體管無反饋并聯(lián)A類穩(wěn)壓組合成13路兩級(jí)穩(wěn)壓電源對(duì)各部分電路進(jìn)行分離供電，杜絕各級(jí)單信號(hào)的偶合干擾。
本機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)目標(biāo)是希望達(dá)到最高傳真度與最低音染，因此電容器使用了紅WIMA，而電解則是特別定制的NOVER電容，音色與WIMA非常相似，也屬于低音染的類型。
一些愛好者告知筆者，他們用紅WIMA，聲音卻變得尖而冷，并期望得到解答。筆者認(rèn)為原因可能是以下， 1，使用了仿制品的WIMA。2，由于WIMA音染極低，本身對(duì)電路特性沒有明顯影響，也就是說使用了WIMA只是單純地進(jìn)行電源去耦，音質(zhì)音色完全由電路本身特性決定，如果電路本身設(shè)計(jì)或參數(shù)校調(diào)不理想，音質(zhì)自然難聽尖冷，所以一般只有少數(shù)的頂級(jí)機(jī)器才會(huì)大量使用WIMA電容，如 Mark Levension 。但只要電路完善，WIMA比其他即使更昂貴的電容也要更低音染。
在DAC中，無論閣下如何討厭使用小容量的薄膜電容，一定不能不使用小容量的薄膜電容，并要求在最靠近IC芯片電源引腳處進(jìn)行低回路阻抗安裝。否則單依靠電解電容，不足以消除各種電源干擾及均衡各頻段的電源內(nèi)阻，令數(shù)字電路處于不穩(wěn)定的狀態(tài)下，何言好聲？
出于校聲方面的考慮，數(shù)字電路使用一個(gè)50W的R型變壓器，左右聲道各用一個(gè)50W的環(huán)型變壓器，并將數(shù)/模的整流電路分別做在三塊雙面覆銅板上，并大面積覆銅，蓋于變壓器上面，一舉將變壓器的漏磁，整流管的RF干擾隔離，提高音質(zhì)的寧靜度。
在音質(zhì)表現(xiàn)上，本機(jī)確實(shí)比上一代使用PMD100數(shù)字濾波器的好上一大截。筆者發(fā)了幾臺(tái)給愛好者。
深圳愛好者朱先生評(píng)價(jià)：感覺是非常真實(shí)、透明、生動(dòng)的聲音，每種樂器特有的音色很正、很真，人聲密度很好而顯得質(zhì)感特別細(xì)膩，因?yàn)檎鎸?shí)，現(xiàn)場(chǎng)感很強(qiáng)，能感覺到現(xiàn)場(chǎng)的音樂氣氛及演奏演唱者的情感的微妙變化。測(cè)試碟，人聲，交響，多種器樂小品逐一上陣，定位、分析力、動(dòng)態(tài)都有極佳表現(xiàn)。感覺最深刻的還是質(zhì)感 ，質(zhì)感的提升很明顯，聲音象多了一些光澤，真實(shí)、松馳、自然，完全沒有硬或砂粒的感覺，會(huì)否這與DSP1有關(guān)？
香港愛好者譚先生評(píng)價(jià)：最大的感覺是令音樂感更加真實(shí)， 鋼琴更象鋼琴， 小提琴更象小提琴。 最大的驚喜是解答了我多年的疑問 ------- 中低頻的不足。 我猜想問題可能在音箱,，功放， 前級(jí)或線材.。萬想不到一臺(tái)DAC已把問題一掃而空， 改變之大令我萬分意外，質(zhì)素可比美10多萬進(jìn)口機(jī).
