2009年4月16日 星期四

I/V for NOS TDA1541A DAC

從 2004 年到現在,我玩 NOS TDA1541A DAC 也好幾年了。從線路的角度來看,這個架構的 DAC,玩法不外乎是電源、reclocking、類比輸出這三大部份。類比輸出又可以更進一步分成 I/V、LPF(低通濾波)、放大等三個步驟,這些環節變化很多,對聲音影響也相當劇烈。

一開始裝 TDA1541A,用的是 Pedja 早期的板子,這個版子上預設的 I/V 是 Pedja 頗為自豪的 non-feedback AD844 I/V。Non-feedback 組態的 AD844 聲音不差,不強調任何頻段,音色稍暗,溫暖耐聽。用了一陣子之後,因為過去對 TDA1543 DAC 的 passive I/V 相當有好感,所以動手把 AD844 I/V 拆掉,改用小阻值電阻來作 passive I/V,再送入 common-cathode 5687 一級放大,電容交連輸出。5687 一級放大的線路,是參考 Audio Note Japan 的 M7 Line 前級的線路,架構固然簡單,只要選對零件,正確地 layout 搭棚,聲音非常非常動聽。Passive I/V 的特色非常鮮明,聲音自然酣暢,非常透明,幾乎沒有界限。然而,TDA1541A 的電容輸出實在太小,即使用了 30 歐姆的小阻值 I/V 電阻,聲音還是比較緊,不夠寬鬆,動態尤其有嚴重的壓縮,聽大場面的音樂總是放不開來。聽了一陣子,我開始嘗試 discrete transistor 線路,改用 diyAudio 上頗有好評、架構又簡單的 rbroer's Simple I/V for TDA1541。這是我第一次嘗試 discrete transistor 線路,結果卻讓我非常滿意,一舉打破過去我對晶體機不好的印象。rbroer 的 I/V 電路,沒有 5687 那特殊的美聲和醉人的韻味,但整體的平衡度非常好,動態終於正常了,聲音滿飽、有力、透明,質感比 Pedja 的 AD844 I/V 更勝一籌。儘管我常常懷念 passive I/V 與 5876 的美好特質,但這個晶體電路平衡而耐聽,不發熱,不必擔心真空管的壽命,省事許多,讓我輕鬆地聽了兩年多。

直到去年,看到 Elso Kwak 在 diyHifi.org 盛讚 Pedja 的新 I/V 架構,又燃起我對 DAC I/V 的興趣。



Pedja 在他新版 DAC 套件裡採用了 TI/BB 的新 op-amps OPA861 取代了過去他沾沾自喜的 AD844 架構。OPA861 並不是傳統的 op-amp,而是可以當作電晶體來用的 operational transconductance amplifier (OTA)。Pedja 把 OPA861 當作電晶體使用,做成兩級。第一顆OPA861提供低阻抗的介面,讓 TDA1541A 的輸出電流能輕鬆的驅動 I/V 電阻。經過電阻 I/V 之後,再送入第二顆 OPA861 作 voltage buffer 輸出。本來我對這樣的線路並不特別感興趣,而且 OPA861 只有 SOIC 封裝的版本,搭棚起來有點費事。然而,從開始 DIY 至今,我一直相信 Elso Kwak 的品味與判斷,幾經考慮之後,我還是向 Pedja 詢問有沒有 I/V 級的 PCB 可買。Pedja 並沒有單獨供應 I/V 級讓之前的 DAC 用戶「升級」,但他願意用成本價給我一張完整的 AYA II DAC PCB,於是我也就買了一張 AYA II 的 PCB 來玩。

與我 2007 年完成的 Pedja AYA I 相比,AYA II 其實是 cost-down 的版本。AYA I 不但內建 I2S reclocking 線路,所有的零件腳位都非常發燒,預設的 14 顆 TDA1541A decoupling 電容,是昂貴的 Black Gate NX 系列,此外所有的小電容腳位也都以 Black Gate N/NX 作為預設零件,整張組下來,單是電容的價格就要三四千塊。電源線路也非常講究,所有重要供電都採用 non-feedback BJT discrete 線路,極盡能事地發揮 TDA1541A 的特性。

2007 年底推出的 AYA II,加入了 USB 數位輸入,以及新版的 OPA861 I/V,但取消了 I2S reclocking,也隨著 Black Gate 停產,電容都改用廉價的一般品代替,不再有 14 顆 BG NX 作為 TDA1541A decoupling 的壯舉。為了新的 I/V 而捨棄原本的 AYA I 並無好處,因此,只取用 AYA II 的 I/V 部,其他部份還是在舊的 AYA I 板上就可以了。所幸我的機箱夠大,能輕鬆塞得下兩張 PCB 以及新增的變壓器。

AYA II 的 I/V 設計的頗為用心。TDA1541A 的輸出訊號,先經過 JFET 作 nulling,使得訊號的中點位移到 0V,然後送入前述的 OPA861 作 I/V,再由另一級 OPA861 作 follower 輸出。電源是由 TL431 與 BJT 構成的高電流併聯式穩壓(high-current shunt regulator,參見 TI TL431 data sheet Figure 21),是我非常喜歡的穩壓架構。

我以慣用 Philips MPR-24 電阻與 Panasonic FM 電容、Black Gate N type 電容等慣用的零件裝好 OPA861 I/V 之後,上電試聽,就成功地發出優秀的聲音。新的 I/V 聲音有相當明顯的不同,與 Pedja 先前的 AD844 的架構相比,OPA861 I/V 聽不出 op-amps 的味道,而是非常優秀的晶體聲。聲音乾淨而有厚度,比前一板 rbroer 的晶體線路更穩重、動態更大、低頻更沉、能量感十足,更能表現音色的紋理和質感。原本 rbroer 的架構,聲音非常細膩,頗有日本機器的味道。OPA861 I/V 則活潑凌厲許多,色彩豐富,有點法國器材的風味。

然而,新的 I/V 固然強勁有力,聲音卻也比較強勢。聽了幾天之後,我把 LPF 線路上的小電容,由 Philips polypropylene 電容換成了軟柔嬌嫩的 Rel-Cap RT 電容(tin foil & polystyrene film),強勢的感覺緩和不少。因為這個電路可以調整可變電阻,將出輸訊號的中點歸零。於是,後來我又把輸出交連電容移除,改成直交輸出,聲音又變得更加透明直接,而得到了個方面都相當均衡,柔軟耐聽的聲音。

Pedja 的 OPA861 I/V 勝過了早先的 AD844 I/V 以及 rbroer 的 simple I/V,表現最為全面,成為目前我的DAC 組態。然而,我不時仍會懷念 passive I/V 與 5687 真空管輸出的氣質韻味。這也意味著,現在的 I/V 組態仍然不是終點,即使 I/V 在教科書上再簡單也不過,對我來說卻還有各種變化和可能性。

TDA1541A 這個古早的 DAC 晶片,竟然可以窮盡世界各地這麼多玩家的心力,研究這麼多年,卻仍有層出不窮的未來性。再過十年,我也必定還在玩這個晶片,也必然無法完全發揮這個晶片所有的潛力。相較之下,國內許多 DIY 高手,短短幾年連玩好幾套 DAC,架構組態各不相同,卻都能夠深入淺出。對於他們的深厚素養,我只能遙遙觀望,心中感到無上的敬佩和萬分的惶恐。

16 則留言:

hsiehjw 提到...

hi WF兄:
我是hsiehjw,自從上次與您EMAIL談論JIMHU的IV版後就沒消息了,這個新的I/V省掉交連電容,感覺更理想...跟JIMHU的板子比,您形容的優點我能理解,那相比有沒有缺點?

WF 提到...

謝兄好久不見。這個採用 OPA861 的 I/V,其實仍然有微量的直流飄移,大約 20mV~50mV 之間。如果後端的前後級都沒有直流隔離,那可能還是須要用電容隔絕直流以策安全。

聲音的走和胡兄與 rbreor 的架構差很多,比較厚實有力,音樂性也很好。但以靈活通透而論, rbreor 那種簡單的線路,聲音的確教人難忘。

你三年前提到質感的問題,我覺得這和零件比較有關係。兩三年前,我製作 rbreor 的 I/V 電路,採用 Philips MPR-24 電阻,最重要的 I/V 電阻則用 Audio Note Tantalum,效果很好,質感一流。

你的信箱還是 yahoo 那個嗎?有空多聊,用 email 比較方便寫長一點的東西。

hsiehjw 提到...

小弟的mail還是yahoo那個,您的mail有改變嗎?對您說的Riken電阻感興趣,...

宗原 提到...

兄台:
想請教有關DAC DIY乙事能否以Gmail與在下連絡
感恩!

mark

WF 提到...

宗原您好,我不知道您的 email 呢,可以留給我嗎?不然無法與您連繫,謝謝。

宗原 提到...

在下E-MAIL: markhsieh@anet.net.tw

感恩!

mark

Stanley Kwan 提到...

WF兄:想請教有關rbroer的線路...不知那i-dac ccs的組件数值及線路是什麼?

WF 提到...

Kwan 兄,

您可能誤會了,rbroer 電路圖中的 I-dac 就是 TDA1541A 的輸出(Iout),也就是這個 I/V 電路的 input。

Stanley Kwan 提到...

原來是這樣的,我把第1頁i-dac跟第2頁的i1-i4混淆了,謝謝

Olaychang 提到...

Hi WF
那個當Buffer的OPA841可以找真空管來替代嗎?

holykai 提到...

WF兄您好,一直以來都有在拜讀您的blog,對TDA1541A的聲音極有興趣,也去了Padja的站看過,他已不再提供DIY套件了,廠機的價格又……不知是否方便提供相關DIY訊息,以饗同好呢?
我的email:holykai1213@Gmail.com
十分感謝!

Po-Ting 提到...

WF兄 你好,
這陣子組了AD844 I/V + buffer與OPA861 I/V + Buffer兩個線路,前者跟Pedja的原始電路不太一樣,單聲道共並聯了五顆AD844,並由TZ pin輸出至後方的ADA4627做buffer,聲音非常棒,樂器形體與音場都不是以往的AD811可以比擬的! 在完成AD844之後,現在反而想強化之前的OPA861 I/V看看。我已經取消LDO供電,統一改由UCC穩壓處理。變更供電後的確改善不少,高頻不再放不開,中低頻也進步了一些,看來類比穩壓還真的有決定性的影響。現在我遇到的問題跟你一樣,就是OPA861的DC offset真的有點高,兩聲道幾乎30mv左右! 然而AD844 I/V的DC offset只有數mv而已。這部分想跟您確認一下,不知道是否Pedja的AYA DAC也是遇到DC offset偏高的問題? 難道他也是採交連電容來隔絕直流嗎?

Po-Ting 提到...

WF兄 你好,

在改用UCC穩壓後,OPA861 I/V的確有很大進步,之前的高頻緊縮問題以獲得解決。而且我為了方便與實驗精神,棄UCC電容改用0.1uf C0G/NP0於電源之上,發現性能也相當良好! 最大的改變依然是I/V電容,這邊我用1000pf NP0/C0G並聯日製金屬箔電阻也獲得比雙信SE99還好的結果。高頻部分變得有層次,這改變很大,等於立體感跑出來了! 另外,我沒有採用第二顆OPA861做buffer,而是沿用較偏愛的ADA4627。比較麻煩的是OPA861有直流輸出,一聲道30mv另一聲道40mv左右,已經算是不小。昨晚,我突發奇想,將一顆0.1uf C0G/NP0至於兩者之間,充當交連電容,結果是成功的隔絕了直流輸出。會選擇這裡的原因在於ADA4627的高輸入阻抗等於省下高容量電容的$$,再加上C0G/NP0的低價與高性能,似乎安裝在這裡是最佳選擇。加了交連電容後聲音稍微改變,低頻有少一些些,不過大致上依然不錯,等充分run開再來評鑑。

WF 提到...

Po-Ting 兄,直流的問題,也許可以參考 Pedja 的解法,在 IV 之前加一顆 JFET 來做 offset,繼而可以把直流調整到可以接受的範圍。

小弟之前只有在數位端使用 NP0,非常喜歡,覺得那種響應寬廣,而且平直簡潔的特性,更勝於補味重的雙信雲母電容。但倒是還沒有在類比上,看起來效果也是極佳?現在似乎有 0.47uF 的 NP0,容值還算實用,價格不貴,下次一定買來試試!

Po-Ting 提到...

我認為NP0/C0G應用在類比電源旁路也是可以,整個呈現中性表現,不似UCC MKP那樣的個性化(不過我喜歡)。我會找時間來試試JFET nulling,當初沒使用是因為DAC是AD1860本身就是+-1ma輸出,不似TDA1541A是0ma~-4ma。我在想如果要實作,是否要改成2SKJ74+負電源來做? 因為我是要把正offset往負端移去。其實這段期間我也試了AD844的I/V,每聲道共並聯五顆AD844,buffer也是採ADA4627。就目前來說,並聯的AD844也很棒,不輸直交的OPA861,也沒有輸出直流問題,看起來是比較好的選擇。

Po-Ting 提到...

WF兄,

多謝你的建議。我的DAC是AD1860,本身已經是+-1ma centered,不似TDA1541A是0~-4ma,所以Jfet Nulling並非適合我(只能單方向調整)。這個問題我已經解決,就是在base加一個調整電位的VR,兩端來自+-5V供電,就可以調整至0mv! 交連電容我已取消,多聽幾次後還是直交好。這個OPA861線路已經日趨完美,跟五顆並聯的AD844各有千秋,可惜兩者的旁路電容不同,不然可以更客觀的比較兩者的優劣。哪天有時間再將AD844 IV旁路換成NP0來比較...

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