最近在改 Philips CD-680，其中一個重點是 reclocking：用高精度的震盪器代替 SAA7220 週邊的簡易 crystal 震盪器。
我目前試過兩種架構，一是 Elso Kwak 的 KWAK-CLOCK 7，二是採用 XO 和 TCXO 搭配 odiofan XO 穩壓板。
KWAK-CLOCK 7 的表現前文已述，XO 系列則隨著所採用的 XO 有很大的變化。CD-680 的時脈為 11.2896MHz，我手上有三顆 oscillators，一是阿仁 I2S to SPDIF 套件裡付的 XO，一是在台北車站地下街「金電子」買到的正方型 XO，還有一顆是 odiofan 所賣，號稱 1ppm 精度的 TCXO。
odiofan 的 XO 穩壓板設計得不錯，穩壓線路與 KWACK-CLOCK 7 的正電5V部份雷同，以 TL431 作電壓參考，以 BC550 follower 放大電流，許多環節都有細心的 decoupling 處理，layout 雖然比較不理想，但也還可以接受。總體來說，是少見的用心設計，售價又實惠。
兩顆 XO 插上穩壓板，都很順利地工作了。聲音各不相同，金電子的 XO 聲音比較硬，雖然銳利清晰，但沒有什麼韻味，有點類似低階電腦訊源的聲音，不耐聽。阿仁套件裡附的 XO 聲音好上一些，柔順許多，沒有什麼稜角。最奇怪的是 odiofan 的 TCXO，插上為其設計的穩壓板之後，卻不能運作。幾經測試，和賣方數次往來之後，發現要在 oscillator 的輸出端串上 0.01uF 的電容才能工作，而且只能串電容，再多串一根 47ohm 的小電阻又不能運作了，實在是相當古怪。
不過這顆難搞的 TCXO 發聲之後，我也就釋懷了。因為接上 TCXO 之後，聲音明顯進步許多，大大勝過前兩顆 XO。主要的差別是低頻量感大幅增加，而且更為紮實穩固，全頻段的聲音都變得相當清晰浮凸，也不像第一顆 XO 有硬聲不耐聽的問題。目前的感覺是 odiofan TCXO > KC-7 > 阿仁套件內附的 XO > 金電子所賣的 XO。不過 TCXO 並沒有全面勝過 KC-7，KC-7 有一種特殊的類比韻味，難以言傳。有點類似 CEC 皮帶轉盤的特質，輕鬆微帶黏性的聲音，這點完全不是 hifi 走向的 TCXO 比得上的。
其實 KC-7 用的也只是普通的 crystal，再以 AD8561 整波輸出而已，jitter 很難說有多低（實測 KC-7 的 jitter 也確實不低）。假如把 crystal 的部份以 low jitter TCXO 取代，同樣以 AD8561 輸出，不知是否能兼得二者之長呢？
有趣的是，odiofan TCXO 必備的 0.01uF clock 輸出電容，對聲音也有不小的影響。我試過新買的 Simens polystyrene 電容，覺得聲音太亮太硬，換成熟悉的 Rel-Cap RTE polystyrene 電容，想不到聲音竟然也往 Rel-Cap RT 用在類比電路的走向前進，變得柔軟豐厚，質感高雅。零件在類比電路的個性走向，不但在數位電路上呈現一致的表現（比如說 SPDIF 輸入交連電容、IC 的 decoupling 電容等），甚至在 clock 的輸出交連也如此，真是不可思異。
2009年8月24日 星期一
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 LT1086-5 與 LM2940-5。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。
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 LT1086-5 與 LM2940-5。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。
2009年8月6日 星期四
Modifying Philips CD-680, Part II
第二次的改機重點是加入新的時脈振震器，取代原本在主板上的 11.2896MHz crystal。這次先用我比較熟悉的 Kwak-Clock 7 作為起點。KC7 是我最早開始 DIY 的線路之一，在 2003 就曾搭棚做過，用來作 Asychronouos NOS TDA1543 DAC 的參考時脈。半個月前也搭棚做過一份新版，餵給 CEC TL51X。
KC7 電路不算特別複雜，但工作在高頻又是時脈線路，對 layout 與 grounding 的要求頗高，以搭棚實作其實並不十分合適。這個月正巧得到幾張 PCB，雖是中國音響 DIY 社群的製品，不知是否獲得 Elso 授權，但生產品質不錯，layout 也頗有水準，這次改機便以 PCB 進行。
如 Elso Kwak 所述，KC7 最好是接到未經穩壓的正負 9V~16V 電源，通常可以從 CD-Player 的類比供電拉出來。但這台 CD-680 的類比供電，穩壓前達正負 20V，只好改拉穩壓過後的正負 15V 電源。其他實作細節則全如 Elso Kwak 的文件所述。完成之後，以屏蔽鍍銀線接到 SAA7220 的 clock input pin 即完成。開聲之後，改進的方向與 reclocking CEC 完全一致，層次感更豐富，韻味更好，但效果不如 CEC 那時明顯。
接著，我參考了幾份 service manual，試著調整 Philips CDM2/10 雷射頭的功率和焦點位移（focus-offset）。這個部份其實不難，但網路上的資料很少，尤其中文資料，很多人只知道要送修請師傅調。而即使是英文網頁，雖有人談到雷射頭功率調整，但很少提到 focus-offset 調整。我手上沒有 CD-680 的 service manual，幸好 CD-350、CD-650、Marantz CD-50 的線路和 CD-680 各有些雷同之處，Marantz 的 service manual 又寫得相當詳細，經過拼湊之後，終於知道該怎麼測試和調校。
把雷射頭功率和焦點位移校準之後，聲音有了很正面的改善，而且比我預期的要好很多。音樂性更好，鮮活豐潤，低頻觸感好，有彈性，似乎終於反應出前幾次改機的效果。照道理說，調整雷射頭是 CD 改機的必要步驟，而且每次改機之後，都必須重新校正。因為雷射頭和焦點位移的正確範圍很小，改機只要牽涉到電源，這兩個數值就會受到影響而偏移。很多人改機，換電容換整流子換變壓器換穩壓架構，電源有了翻天覆地的改變，卻沒有重新校正雷射頭的工作點，結果勢必無法發揮 CD 唱盤的最大功效，還可能減損雷射頭的壽命。也就是說，雷射頭的工作點不對，任憑用料再講究，電源作得再好，改機的成果也無法 100% 反應在聲音上。這個道理很淺顯也很重要，網路上盡是補料狂灑，無所不用其極的改機文，卻很少人提到此一環節。
KC7 電路不算特別複雜，但工作在高頻又是時脈線路，對 layout 與 grounding 的要求頗高，以搭棚實作其實並不十分合適。這個月正巧得到幾張 PCB，雖是中國音響 DIY 社群的製品，不知是否獲得 Elso 授權，但生產品質不錯，layout 也頗有水準，這次改機便以 PCB 進行。
如 Elso Kwak 所述，KC7 最好是接到未經穩壓的正負 9V~16V 電源，通常可以從 CD-Player 的類比供電拉出來。但這台 CD-680 的類比供電，穩壓前達正負 20V，只好改拉穩壓過後的正負 15V 電源。其他實作細節則全如 Elso Kwak 的文件所述。完成之後，以屏蔽鍍銀線接到 SAA7220 的 clock input pin 即完成。開聲之後，改進的方向與 reclocking CEC 完全一致，層次感更豐富，韻味更好，但效果不如 CEC 那時明顯。
接著，我參考了幾份 service manual，試著調整 Philips CDM2/10 雷射頭的功率和焦點位移（focus-offset）。這個部份其實不難，但網路上的資料很少，尤其中文資料，很多人只知道要送修請師傅調。而即使是英文網頁，雖有人談到雷射頭功率調整，但很少提到 focus-offset 調整。我手上沒有 CD-680 的 service manual，幸好 CD-350、CD-650、Marantz CD-50 的線路和 CD-680 各有些雷同之處，Marantz 的 service manual 又寫得相當詳細，經過拼湊之後，終於知道該怎麼測試和調校。
把雷射頭功率和焦點位移校準之後，聲音有了很正面的改善，而且比我預期的要好很多。音樂性更好，鮮活豐潤，低頻觸感好，有彈性，似乎終於反應出前幾次改機的效果。照道理說，調整雷射頭是 CD 改機的必要步驟，而且每次改機之後，都必須重新校正。因為雷射頭和焦點位移的正確範圍很小，改機只要牽涉到電源，這兩個數值就會受到影響而偏移。很多人改機，換電容換整流子換變壓器換穩壓架構，電源有了翻天覆地的改變，卻沒有重新校正雷射頭的工作點，結果勢必無法發揮 CD 唱盤的最大功效，還可能減損雷射頭的壽命。也就是說，雷射頭的工作點不對，任憑用料再講究，電源作得再好，改機的成果也無法 100% 反應在聲音上。這個道理很淺顯也很重要，網路上盡是補料狂灑，無所不用其極的改機文，卻很少人提到此一環節。
2009年7月30日 星期四
Modifying Philips CD-680, Part I
買進二手的 Philips CD-680 一陣子了，很喜歡這台數位輸出的聲音。CD-680 是二十年前的機器，比利時製，機構是 CDM-2/10，晶片組為 SAA7210/SAA7220/TDA1541（不是 TDA1541A），表現很穩定，不挑片、不跳針，相當優秀。數位輸出的聲音，溫暖厚實，韻味很美，非常耐聽。類比輸出則明顯不如我的 NOS TDA1541A DAC。
熟悉聲音和性能之後，便開始改機。這台 Philips CD-680 主要的弱點包括：
1. 輕薄的塑膠底盤，上蓋也是薄鋁板，整台機器不到三公斤，按個 play 鍵都可能推動到機身，機箱結構也不夠穩固。
2. 電源不是非常講究。一組 7805 穩壓的 5V 同時供應讀取機構、數位電路、DAC電路。
3. 電源變壓器和穩壓工作溫度頗高，可能會縮短週邊零件（尤其是電解電容）的壽命。
4. 20 年前的機器，工作溫度又高，電解電容應該老化得很嚴重。
今天只是熱身，主要修改要點如下：
1. 移除不需要的線路和元件。既然不需要類比輸出，我把耳機輸出板和類比輸出電路板移除，解焊 TDA1541。如此一來，類比和 DAC 的電力需求都省去了，降低變壓器和穩壓的溫度。
2. 把重要的兩組橋式整流上的二極體，換成 Schottky 二極體 IR 11DQ06。
3. 更新電解電容。原機大量採用 Nichicon 的產品，如今以容值耐壓接近的新電容代替。穩壓前的濾波電容使用 BC 136 系列，穩壓後的小電容則是 Sanyo OS-CON SP 系列與 Panasonic FM 系列。這部份比較像保養，而不是改機。
完成之後，開機測試一切正常。聲音變得比較開放，較有現代感，音色稍不那麼濃厚，毛邊較少，有 S/N 比提高的感覺。整體來說進步不大，也符合我的預期：換零件是為了保養，本就不可能帶來多少進步。接下來，之後的重點是 reclocking，拉 i2s 直入 DAC，再加強機箱結構，這些才是真正能大幅改進聲音的重要改機環節。
熟悉聲音和性能之後，便開始改機。這台 Philips CD-680 主要的弱點包括：
1. 輕薄的塑膠底盤，上蓋也是薄鋁板，整台機器不到三公斤，按個 play 鍵都可能推動到機身，機箱結構也不夠穩固。
2. 電源不是非常講究。一組 7805 穩壓的 5V 同時供應讀取機構、數位電路、DAC電路。
3. 電源變壓器和穩壓工作溫度頗高，可能會縮短週邊零件（尤其是電解電容）的壽命。
4. 20 年前的機器，工作溫度又高，電解電容應該老化得很嚴重。
今天只是熱身，主要修改要點如下：
1. 移除不需要的線路和元件。既然不需要類比輸出，我把耳機輸出板和類比輸出電路板移除，解焊 TDA1541。如此一來，類比和 DAC 的電力需求都省去了，降低變壓器和穩壓的溫度。
2. 把重要的兩組橋式整流上的二極體，換成 Schottky 二極體 IR 11DQ06。
3. 更新電解電容。原機大量採用 Nichicon 的產品，如今以容值耐壓接近的新電容代替。穩壓前的濾波電容使用 BC 136 系列，穩壓後的小電容則是 Sanyo OS-CON SP 系列與 Panasonic FM 系列。這部份比較像保養，而不是改機。
完成之後，開機測試一切正常。聲音變得比較開放，較有現代感，音色稍不那麼濃厚，毛邊較少，有 S/N 比提高的感覺。整體來說進步不大，也符合我的預期：換零件是為了保養，本就不可能帶來多少進步。接下來，之後的重點是 reclocking，拉 i2s 直入 DAC，再加強機箱結構，這些才是真正能大幅改進聲音的重要改機環節。
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