自制胆DAC解码器

1、自制胆DAC解码器李怡南普通CD唱机的声音往往不够真实自然，尤其高频失真更为严重，例如饶钹的声音听起来 会像高压空气泄漏时发出的声音一样。加接一台DAC解码器可以使声音得到改善，但市场 上出售的解码器往往很昂贵，廉价品种又不能令人满意。这里介绍一款解码器的详细制 作资料，供爱好者仿制。一、电路组成一台音频DAC由四个主要部分组成，见图1，即:解码器、数字滤波器、DAC和模拟信号放 大器。解码器:由转盘获得的数据格式为标准的Sony/Phillips数字接口格式（简称S/PDIF格 式），其中除音频数据外，还包含有取样频率的时钟信号、录音时是否采取了预加重处 理的标志等其它信息。解码器的作用就是

2、从串行的数据流中把这些信息提取出来，供下 一步处理便用。从理论上说，如果解码芯片的性能足够好的话（能获得十分稳定的时钟 信号），转盘与解码器间采用何种传输方式（例如光学方式或同轴方式）以及使用何种 品牌的信号线都不应存在任何效果上的差异。本机所用的Crystal解码芯片CS8412-KP是一种很好的芯片， 但仍不够完美，所以仍能听出不同信号线之间的差别。笔者正在继续探索新的解决方案 ，例如用模拟芯片AD1890作为缓冲器并重建时钟信号。有兴趣的读者也不妨自己探索一 下。数字滤波器:其作用是利用有限脉冲响应技术（Finite Impulse Response technique）进行插值处理，即

3、在真实的音频取样点之间插入一些由计算得出的虚拟采样点。这种 做法称为“超取样”，好处是可以使数模转换过程中产生的量化噪声的频谱向高频端移 动，远离人耳可闻的频带，分离起来可以比较容易和彻底，整机信噪比会有所提高。本 机采用的芯片为8倍超样，即将其时钟频率提高到标准采样频率的8倍，因此量化噪声的 频率可高达352KHz。然而，笔者认为不应该把超取样的作用无限夸大，没有任何理由可 以说8倍超取样的声音一定会比两倍或四倍取样更好，它的作用仅仅是改善信噪比。本机的数字滤波器芯片用NEC的5843A，这种芯片内部含有去加重功能，可以在数字域中 进行去加重处理，效果比外加的模拟去加重网络要好。该芯片在进行

4、去加重处理时有两 种可选择的频率响应特性，不同的特性会使声音发生一些变化，可根据自己的爱好用DIP 开关进行选择。数模转换器(DAC):这是整个音频解码器的心脏，其作用是读人数宇数据，并 根据该数字值进行计算，将其转换成相应的电压值或电流值。实现数模转换的方法有两种，一种 是阶梯式DAC，又称多比特DAC:另一种是所谓比特流技术或1比特技术。本机采用了加比 特的阶梯式解码芯片，型号为Burr-Brown的PCM63P-K，共需两片。DAC芯片工作在半数字半模拟的方式下，所以其电源供应和接地方式应该予以特别注意。模拟放大器:其作用是取出比特流DAC芯片的电压信号，或将阶梯式DAC的电流信号转 换

5、成电压信号，并产生一定的增益及缓冲作用。这一级对解码器的总体音色影响极大，笔 者经过反复试验后决定采用电子管，用了两只6DJ8电子管，接成SRPP方式。6DJ8对偏置 点比较敏感，把屏极电流调整到4.25mA时可以获得最好的效果。如果愿意，也可以改用12AT7系列的电子管。如果用12AT7的话，需要做以下改动：把电 阻R5从499欧姆改为250欧姆，以将灯丝电压从6.3V提高到12.6V；把R32、R33、R82、 R83从680欧姆改为100欧姆以改变偏置电压。如果希望增高B+电压，可以换用稳压值更高的 齐纳二极管。例如将其从62V改为75V，B+电压将随之升高到300V、12AT7的效果则

6、不太 好，以不用为宜。二、非传统设计这款DAC在设计上采用了一些非正统的方法。第一项特殊设计是把电流信号转换成电压信号的方法。阶梯式DAC输出的模拟信号是电流 信号，必须把它转换成电压信号。按照常规方法，应该用一个以电流负反馈方式工作的 运算放大器来完成这项任务，但运算放大器会造成一系列问题。首先，DAC的输出电流变 化速度是很快的，多数运算放大器会因反应速度不够快而导致失真(但是用AD81不会引 起这种问题，因为该运算放大器的工作频带极宽)。其次，据经验：电路越简单，器件数 量越少，声音就越好，“简而佳”是一条普遍适用的原则。因此，笔者没有使用运算放大器，而只是简单地在DAC芯片的电流输出端

7、与地线之间并联了一个100欧姆电阻，根据 欧姆定律，电流输出信号就变成了电压信号。这种方法实在是太简单了，以致笔者在实 施之前曾反复考虑了很久。但是我的洋朋友Peter Campbell在“摩”他的CD机时采用了 这种方法，其效果获得了交口称赞，于是我不再犹豫。该电阻的数值为100欧姆，是经过反复试验后决定的。如果电阻值太小，转换得到的电压 值将很低。但电阻值太大又会引起另一个问题：在DAC芯片的内部有一个并联在输出端与 地之间的二极管，其作用是当外电路出现故障时保护DAC芯片不被损坏。二极管的导通电 压为O.6V，所以该电阻的值应该便工作电压远低于此导通电压。DAC芯片的最大输出电流 为2m

8、A，在100欧电阻上的最大电压降仅为0.2V，不会使保护二极管导通。结果表明：用 这种方法可以获得很好的信噪比，比我试过的任何其它方法都要好，听起来简直像死一 般的寂静。另一种非正统的做法是取消了模拟电路中的低通滤波器。这个滤波器的作用是消除量化 噪声，由于本机采用了 8倍超取样，所以量化噪声频率为352kHz,已经远远超出了人耳可 闻的频率范围。而且本机的电子管放大器通频带为3Hz至280kHz，可以自然滤除高频量化 噪声而无需另加滤波器。由于采取了上述措施，这款DAC解码器的音质特别好：声场宽阔而深邃，非噪声和隔离性 能均优于定压式稳压器件。如果希望电源的性常开放;各种乐器的声音非常真实自

9、然，完 全没有其它数字设备常常会出现的那种干涩和生硬的感觉;残余的量化噪声确实存在，但 只能用仪器测出，用耳朵则完全听不到。三、制作本机的电源部分是很重要的，见图2,共使用了两个环形变压器，其中一个供应数字部分 ，另一个供应模拟部分，每个变压器的额定容量均不小于50VA。模拟部分的电源变压器 共有三个绕组，260V的绕组供应电子管的B+电压、12.6V的绕组供应灯丝电压，另一个有 中心抽头的12.6V绕组供应DAC芯片模拟部分的电压。整流后的直流电压被送往可调稳压器件LM317和LM317,笔者认为它们的能更好，可以采 用Linear Technology的LT1085/LT1033，该稳压器

10、件的价格比较高，但可以获得微小的 、然而还是可以感觉到的改进。电子管的灯丝也通过可调稳压电源供电，以便在更换不 同类型的电子管时可以改变灯丝电压。屏极所需的高压由三级管与齐钠二极管组成的稳 压器供电，每个声道有独立的RC滤波器，以便提高声道间的隔离度。基于同样理由，左 右声道DAC芯片的模拟部分也由各自的稳压器单独供电。本机所有的元器件都安装在一块尺寸为6*9英寸的双面板上，见图3、图4, 一面用作信号 布线，另一面（安装元器件的一面）用作大面积接地。注意模拟地和数字地是分开的，只 在一点相互连接，这样可以尽量避免数字噪声泄露到模拟通道中去。由于布线方面的原 因，电路板上需要焊接四根跳线，走线

11、的路径标注在原理图上的DAC芯片附近。如果有条 件的话，最好在每根导线上套一个微小的铁氧体磁环并把它放在靠近DAC芯片的地方。在电路板上靠近数字滤波器芯片(U8)的地方有一个四联的DIP开关。开关1和2(靠近U8的17、18脚的两联)用于设定采样频率为叫44.1或48KHz。多数机器是可以自动根据信号设定 采样频率的，但笔者发现在听CD的时候把采样频率改成48KHz也可以造成某种微妙的声 音变化，所以取消了自动电路而让你自己决定使用何种频率。开关3需要用一根跳线连接到 数字滤波芯片的第27脚，该开关用于选择滤波器的响应特性。开关4用于设定数字滤波器 的同步模式。笔者实在听不出在两种不同的同步模

12、式下声音有任何区别，不过还是保留 了这个开关，让你自己去决定。本机共有三个LED指示灯。第一个是电源指示灯(PWR)，点亮表示电源接通。第二个是“ 数据错误”指示灯(LED1)，在搜索或暂停状态下以及传输失败的时候它会闪动。第三个 是去加重指示灯(LED2)，在进行去加重处理的时候它会点亮。如果你认为必要的话，还可以为本机加装一个静音电路，见图5。这是因为在开机时，灯 丝需要一段预热时间，在预热过程中SRPP电路的输出端(也就是本机的音频输出端)的电 压会有很大变化。在最初10秒时间内，电压约为25V，在第20秒的时候就能降到毫伏级。 为了防止这种过渡电压被传递到功放去，本机加了一个保护电路，又称静音电路。在加 电后的最初30秒中，该电路保持继电器不吸合，其常闭接点将模拟音频输出与地短路， 并保持该点电压为0V。延时30秒后继电器吸合，音频输出的短路状态消除。这时灯丝己 经预热完毕，输出端的电压也己正常，音频信号可以被正常地送出去。在关机的时候继 电器会立即释放，将音频输出短路。如果要改变延迟时间，只需改变RC电路的时间常数 即可。事实上，不用这个保护电路也是可以的，因为功放的输入端一般均会有一个隔直流电容 ，只要这个电容的耐压