2009年8月13日 星期四

Modifying Philips CD-680, Part III

這次改機重點有二,一是從 Philips CD-680 I2S 訊號出來,直入 TDA1541A DAC,二是更換新的電源穩壓 IC。

CD-680 的解碼晶片是 SAA7210P 與 SAA7220P/A,很容易拉出 NOS I2S。參照這個波蘭文的連結,SAA7210 的 pinout 為:

1. pin 37 => SDATA
2. pin 38 => BCK
3. pin 39 => WS
4. pin 32 => DEEM

把這四條線,再加上地,用屏蔽線拉出來,以 5-pin 的佳能(Canon)端子輸出。

此外,還要把 mute 控制訊號拉到 SAA7210 上,也就是把 SAA7220 的 pin 23 拉線接到 SAA7210 的 pin 11,以免輸出雜訊。在 TDA1541A DAC 也做了對應的修改。先把 SPDIF 輸入斷路,再加入 5-pin Canon 端子作輸入,把三條 I2S 訊號,各串上小數值的碳膜電阻,接到 TDA1541A。

開聲一切順利,但直入 I2S 的聲音,卻沒有我想像中好。與 SPDIF 相比,聲音比較自然活潑,但整體平衡較為乾瘦,沒有 SPDIF 厚實,SN 也似乎較差。推測這應該和 I2S 的連線過長有關。I2S 連線最好不超過 30 公分,這在實做上相當困難,光是從 SAA7210 連到機殼就要 20 公分,TDA1541A 連到機殼又要 20 公分,外部連線盡量縮短也要 50 公分,加起來就將近一公尺了。難怪同樣支援 I2S 連線的 North Star Model 192,將機箱做得極淺,CD 與 DAC 疊在一起,如此才能大幅縮短 I2S 的連線。

Elso Kwak 對這個問題,提出了解決的方案:為 I2S 加上 buffer。用 74HC125 和 2N4401 做輸出 buffer,以幫助 I2S 傳輸。看起來滿妙的,也許是下一個改機的方案。

這次改機的第二個重點是電源。CD-680 的 5V 用電相當吃重,機構、Servo、解碼、DAC,都吃同一個 7805 穩壓 IC,早期的晶片耗電兇,這顆 7805 將近通過 1A 的電流。摘除了 TDA1541 之後,儘管有稍微好一點,但工作時仍然相當熱,許多 IC 共用一組穩壓,也不是很乾淨。所以增設多組 5V 穩壓,讓 Servo、SAA7210、SAA7220 獨立供電,勢在必行。但在獨立供電之前,我想先測試更動穩壓 IC 是否會帶來明顯的改善,所以目前還是維持單一 5V 的架構,先更換穩壓 IC。

原機採用的 IC 是 Motorola MC7805,已經相當優秀的 IC。一開始考慮更換的 candidate IC 是 LT1086-5LM2940-5。這兩顆都是定固輸出電壓的穩壓 IC,LT1086 規格明顯優於 MC7805,更遠勝 LM2940,但腳位與 7805 不同,使用起來麻煩。LM2940 則與 7805 腳位相容,但規格遠遜。會考慮這顆 IC,是因為曾在 diyaudio 上看到討論,據說這系列的穩壓器,用在前級電路還不錯,Mark Levinson 的前級也以同系列的 LM2937 取代 7805,所以想試試看。但 LM2940 的規格真的太差,不論 line regulation、load regulation、PSRR 都與 MC7805 有所差距,所以實在不看好其表現。裝上 LM2940,並加上 SMD 電容 bypassing,就上電開聲了。聲音果然不理想,聽感上 SN 比下降了,聲音有點乾薄,不耐聽。聽了半天仍然沒有任何改善,於是放棄,換回 MC7805。

在試聽 LM2940 的同時,我又查到一顆 TI 的新穩壓 IC TL780-05,這顆 IC 完全相容於 7805,但規格非常優秀,遠勝傳統的 7805,也勝過 LT1086 系列。於是我立刻向 RS Components 訂購這顆 IC 來試。TL780-05 到貨之後,立刻裝上去試用,結果非常好,似乎 SN 提高了,背景更安靜,聲音質感大幅提升,整體音色細膩許多。改善的幅度比過去將 7805 換成 LT1086 更明顯,效果更全面,特別是聲音寬鬆,沒有 317 或 1086 會讓聲音緊縮的缺點。這種改善的面向,很類似當年把 TDA1541A 普通版升級為皇冠版的感受。

發現好用的 TL780 系列,真是教人興奮。接下來便可以運用這顆 IC 來製作獨立穩壓了。要如何在現有的 PCB 下,加入新的穩壓,又要縮短穩壓與負載的距離,還要考慮 layout 和 grounding,似乎還要花時間研究實驗。看來在改機箱結構之前,單是電路就還有許多地方可以玩呢。

18 則留言:

hsiehjw 提到...

Dear WF兄:
我的CD931是JIMHU幫我改的,I2S輸出當然也是必要改裝項目;我也試過I2S輸入的1541跟PCM63的聲音,使用I2S輸入,都有一個特質,就是透明度明顯變的很好,跟SPDIF輸入是不同的層次.
用CANON 5P端子,也是一開始我們的選擇,後來發現不耐用,目前JIMHU是用電源鎖台來代替,我的I2S則因為接觸不良,很久沒聽了...
另外,我跟JIMHU的唱盤都有改CLOCK,唱盤跟DAC的CLOCK是幾乎同步的,這也是我覺得I2S最大的優勢...
另外您提到的TL780,有地方在賣嗎?

WF 提到...

謝兄,

I2S 直入的確明透度較好,音色柔美自然,但傳送距離有限。不知道你們的接線長度多少?我的外部接線也才 50 公分,聲音就有明顯的劣化,全面的平衡性輸給了 SPDIF,可惜了 I2S 的好處。

所以,目前又接回了 SPDIF,希望將來能找到好的方式,讓 I2S 直入 DAC。

又,Canon 端子在音響上使用,其實相當普遍。不耐用是指,經不住多次插拔,還是即使一直接著,也會漸漸變差呢?又,電源鎖台不知道是指什麼?我也想試試看。

Elso 是用三條同軸數位線傳送,其實這樣也滿不錯的,不過要三條線,麻煩了點。North Star 則是用 Ethernet 端子,似乎也是個好選擇。

如麦所說,I2S 不需要經過 PLL 還原 clock,所以在理論上 jitter 較小,有其好處。

TL780 如我文中所述,是向 RS Components 買的。又,有機會的話,代我向 JimHu 兄問好,真的非常感謝他三年前的幫助。

大眼睛 提到...

WF兄,

您說的沒錯,I2S線材總長超過30公分就會嚴重衰減。若線長無法縮短,有網兄曾建議在I2S pin上串聯電阻,似乎有不小的改善。電阻的位置離source越近越好,數值則是取決於source輸出driver impedance與線材的impedance。

簡易公式:
source + resistor = cable

原理:
"The signal propagates to the destination, where it is inverted and 100% of it is reflected back to the source (because the destination is high-impedance). Then at the source, the reflection is totally absorbed because it matches the line impedance."

我自己的source to DAC I2S線材在30公分內,所以沒有實際測試過,不過這個mod花費的時間金錢不多,應該值得嚐試。

另外,若改機預算充足,強力推薦用New Class D的UWB discrete voltage regulators,可以直接取代7805,且明顯優於我曾用過的所有三端子穩壓IC。我在一位前輩的建議下把錄音卡上的LT1085-3.3v換成UWB;雖然對我而言麻煩了一點(腳位不同),但一開聲就感覺這點effort跟獲得的改善相比實在不算什麼。聲音的提升是全面性的,其程度甚至比之前把原廠用的便宜SMD穩壓換成LT1085還要大。

大眼睛 提到...

剛剛才發現用"衰減"好像怪怪的,不過大家應該知道我指的是音質 :)

WF 提到...

大眼睛您好,歡迎您來這兒留言。

其實我一直都習慣在 I2S 上串聯小電阻,即使是過去 CS8412 + TDA1541A 的架構,I2S 在 DAC 走線不到十公分,也會串上電阻。

這次也是,在 I2S 上串聯 22ohm 的小電阻,但我是放在 destination 端(緊接 TDA1541A),而不是如你所說緊靠著 source 端。看來應該要試試改串在 source 的效果。

不過,無論如何,目前總長度 80公分的 path 仍然太長了,將來會試試看 Elso Kwak 那個 buffer 線路,不過真正可以改善的方法還是做成一體式的 CD-Player。不過目前我的 TDA1541A 有四五顆變壓器,兩大張 PCB,萬不可能移入 CD-Player 機箱,除非重新設計機箱,作成上下兩層,中間垂直傳送 I2S,那就可以將 path 限制在十公分以下。目前 Philips CD-680 的機箱太過輕薄,重新設計穩固的機箱是將來必要的步馺。

WF 提到...

又,您推薦的 UWB discrete voltage regulators 規格的確非常優異:

Ripple Rejection: >100dB.
Line Rejection: unmeasurable.
Load Regulation: < 5mV 0-max load.

相比如於已經很優秀的 TL780 系列:
Ripple Rejection: 85dB.
Line Regulation: 0.5.
Load Regulation: 4mV.

除了 load regulation 之外都更好了。不過 Ultra Wide Bandwidth Regulators 的最大輸出電流只有 630mA(負電版只有 400mA),而 78 系列一般有 1A 到 1.5A 的輸出,所以賣家自稱為 78 系列的 "replacement",未免不夠謹慎。應該說是 78M 系列的 replacement 吧。

既然名為 Ultra Wide Bandwidth Regulators,看來對高頻的效率特別好,用在數位電路上應該很合適。不過一顆 27.5 歐元有夠貴,以後有錢買個兩顆來玩玩看。

感謝您的推薦。

天閑 提到...

關於I2S的串連電阻那邊是為了減少反射~
一般串連的話都是做soource termination (放在source端)~然後end termination的話則是放在接收端到地這樣~

WF大可以try一下這兩種不同的差異嗎A_A
那實際上如果可以的話 最好還是用示波器看一下I2S的波形A_A

termination電阻的計算方式應為以下:

Driver內部的輸出阻抗 + source termination電阻 = I2S bus特性阻抗

以一般TTL的訊號為例~
Driver輸出一般是20左右 TTL特性阻抗為50ohm 所以source termination電阻一般會放33ohm A_A

以上僅供參考~

WF 提到...

可惜我已經把 TDA1541A 的 input 改回 SPDIF 了,要測還要再改回去。

無論如何,我覺得 80cm 都太長了,如要用 I2S 直入,勢必要重新設計機箱內部的配置,還有 CD-Transport 與 DAC 的相對位置。

例如 North Star 的組合,CD-Transport 與 DAC 上下疊在一起,機箱又極淺,有效大幅降低 I2S 的路徑長度,看來是經過深思熟慮的作法。

dennis 提到...
作者已經移除這則留言。
dennis 提到...

WF大:
請問TI的TL780-05是以下這顆的5V的嗎?
http://goods.ruten.com.tw/item/show?21009021360295

它的12V不知是否也非常適合用於OP電源呢?
謝謝您!

WF 提到...

是的,這顆 TL780-12KCS 是 12V,5V 的就是 TL780-05KCS。

我還沒在類比供電上用過 TL780。

Po-Ting 提到...

WF兄:
長距離傳送I2S,可試試26C31和26C32的組合,之間加上一條OFC網路線傳輸,效果應該不錯。

WF 提到...

Po-Ting 兄,感謝指教。小弟最近沒有用到長距離 i2s 傳輸,但將來有機會一定會試試看。非常感謝您。

WF 提到...

Po-Ting 兄,

剛好講到 i2s 長距離傳輸,不知您對 Elso Kwak 這套線路,有什麼看法?

http://www.diyaudio.com/forums/everything-else/32757-i2s-cable-diy.html#post378059

Po-Ting 提到...

WF兄,

我並非專家,Elso Kwak應該有他的把握才會提出這樣的線路。 小弟認為長距離應該是differential模式比較可以抗雜訊,但是如果是1公尺,不知道算不算是長距離? 如果用RS422發送器還需要接收器才行,而Elso Kwak的線路只需發送端而已。 如果是這樣,我認為可以用四顆PO38072 clock buffer來推動,1公尺內絕無問題,而且已經包含除雜訊線路與超低jitter的能力。

WF 提到...

Po-Ting 兄,

感謝您的分享。小弟有機會再來玩 I2S 的話,就有更多方向了!感恩!

endy 提到...

最近才發現texas microelcetronics也有出3端子穩壓, 常用的輸出電壓都齊全,而且正負電壓的都有,參數也很優,就是入手方法很不便,還有那個低得可憐的電流輸出,不過也足夠應付一般前級,dac了.

http://www.texasmicroelectronics.com/pdf/TX5320.pdf

http://www.texasmicroelectronics.com/pdf/TX5320.pdf

水月 提到...

http://fidelityaudio.co.uk/spower.html
這也是
http://www.tentlabs.com/Components/Shuntcomp/index.html

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