數位訊源五年小更新： Soekris dam1021 + BeagleBoard Black 裝箱

不知不覺，Soekris dam1021 R-2R DAC 一用五年，從一開始在木板上開聲，更換電源，再幾經調整，找到喜歡的輸出線路與韌體，幾乎就沒有再如何更動了。倒是訊源的部份，一開始從 Apple Airport Express 訊源輸入，後來轉移到 BeagleBoard Black 打造的小電腦，以 i2s 直入 Soekris dam1021，當作 AirPlay/MPD 一體機，透過 Ethernet 串流播放 NAS 上的檔案，如此也聽了四年多，頗為滿意。

如網兄 HifiDuino 和 cyrilliu 所言，BeagleBoard Black 的優點在於可以搭配專屬的 Botic 驅動程式 外灌整數倍頻的 clock 取代板上的合成時脈，比大眾化的 Raspberry Pi 有先天上的優勢。可惜 BeagleBoard Black 遠沒有 Raspberry Pi 知名，看到許多人投入大量心在先天不良的 Raspberry Pi 上，讓人惋惜。Botic 可以同時支援兩個外灌時脈，分別對應 44.1KHz 與 48KHz 的倍頻，我的主要媒體是 CD ，所以僅攻 44.1KHz 時脈。過去玩時脈已經有很多心得，那時也玩了近期熱門的 NDK NZ2520SD，並且搭配 ACKO AKL-S03 的板子，著實有趣。幾經比較之後，最喜歡的還是友人設計的離散時脈線路，聲音最自然有類比味。

在木板上漸進實驗、試聽，隨興的聽幾年之後，搭配漸趨穩定，便有裝機的想法，也陸續規畫、張羅零件。2020 疫情的關係，在家裡的時間大增，終於把訊源與DAC的一體機組裝了起來。和 DIY 的 TI TPA3255 Class-D 後級同樣的設計，用 6061 厚鋁合金板為基底，再鎖入竹箱做為外殼，並以黑色半透明壓克力為上蓋。I2S 和時脈的走線不宜長，數位端集中在右邊半縮短路徑，未穩壓的電源長些無妨，集中在左側。左邊四顆 Block 德製環型變壓器分別供應 dam1021、輸出 buffer、clock、BeagleBoard Black 四大模塊。dam1021 的供電是非常簡單的整流加大電容濾波，沒有穩壓，這是我覺得最鮮活自然的選擇。dam1021 板上的輸出級音質平庸，直出又偏瘦弱，所以加上 Rogic Audio 當年為 TDA1541A 設計的 OPA861 輸出級，再加上 Lundahl LL1585 輸出變壓器。TDA1541A PCB 上內建音質極佳的 TL431 離散穩壓，於是直接使用。離散的 clock 電路，僅用 IC 做簡單的預穩壓，而 BeagleBoard Black 需要 5V/1A 的供電，找出二十年前買的 Black Gate 3500uF 水塘作濾波，再經過 TI TPS7A47 開發板作 DC/DC 穩壓，效果不錯。

從 MDF 換成厚鋁板裝箱之後，聲音較為凝聚、紮實、乾淨，但基本走向一致。離散式 R-2R DAC 沉穩大器，自然樸實的聲音依然，透過 I2S 與 DAC 連接，比 SPDIF 更為透明純淨，除此之外，clock 果然是全機的脈搏，主導了整體的律動感和氣韻。DIY 音響自己做給自己聽，喜歡就是一切沒有什麼對錯。評測一件器材最實用的方式，就是看它能不能一直讓我聽下去。幾經調整、修改，直到有一天能待在我的系統裡半年以上，大約就是很滿意了。而這套訊源組合已經伴隨我超過五年，其間換了喇叭、前級、後級，線材，甚至還有音響架，可見我對這個架構的喜愛。之後若還有調整，也許是新的時脈、新的供電方式、或是新的 BeagleBoard Black 系統。

2020 對全世界來說是個特別的一年，在我個人的生涯，在我的音響系統上也是。整套系統換了一整輪，新的喇叭 Jordan Eikona 2 Pentagonal TLA、新的音響架、重新裝機的 Kondo M7 Line 前級、逐漸成熟的 Class D 後級、還有本篇所提終於裝箱的數位訊源。生活忙碌、心情困頓之中，很多感受很多想法已經不太清楚，心心念念的只有回家聽音樂。在靈光偶然閃爍的瞬間，驀然體會到新的感動，浮現出新的升級方向，這時的存在是最真實的。

從 Apple AirPort Express 拉出 I2S

如果傳輸距離夠短，訊源與 DAC 之間直接用 I2S 等 series bus 介面連接，理論上當會比經過 SPDIF 編碼解碼來得好聲。去年就曾在法文討論區看到網友從 Apple AirPort Express 拉出 I2S 訊號，這也是促成我 DIY AirPort Express 的原因之一。在今年年初完成基本的 AirPort Express 數位訊源，以及更換新的時脈之後，接下來方向就是 I2S 了。上個月網兄 Ytsejam 在留言裡提到「AAE 用 I2S 的聲音跟 SPDIF 不可同日而語，強烈建議使用 I2S」，更是讓人心動。在四月底，有了稍微能喘口氣的空檔，便試著從 AAE 取出 I2S 等四軌（Master Clock, Bit Clock, Word Clock, Sdata）訊號，並送入 ES9022 DAC。

Ytsejam 兄在前文留言裡提供了很細節的改機方法，容我重貼於下：

圖片請參見 Alex_twn 的文章
http://www.homecinema-fr.com/forum/viewtopic.php?f=1057&t=29924157&sid=eb8870cbdfdd894980b5312f776788ab&start=388
簡單步驟如下： 

1. 拆掉在 AE 以下的電阻
上方：(有Cirrus CS4344 以及 Flash 這面)
R715 (BCK, Bit Clock)
R717 (LRCK, L/R Clock)
R718 (MCK, Master Clock)
下方： (Marvell 88F6183 這面)
R716 (SD, Data)

2. 從原有接點處，將訊號接出即可
R715 左邊靠 USB 側 (BCK, Bit Clock)
R717 左邊靠 USB 側 (LRCK, L/R Clock)
R718 左邊靠 USB 側 (MCK, Master Clock)
R716 上方靠近WiFi模組側 (SD, Data)

建議最好買個含檯燈功能的放大鏡，因為那個電阻非常小，肉眼看不清楚。另外，動手前，最好用示波器先確認訊號。

我的改裝過程和 Ytsejam 兄差不多，比較困難的是 AAE 主板上 I2S 的走線非常細，解焊原本的串連電阻之後，板上的焊點非常小，而且焊上線之後，稍微扯動就可能剝離。我自己手拙，不甚弄壞兩個焊點，幸而在不遠處還有一組更小焊點可以取出 I2S 訊號。事後想想，或許不必解焊原本的電阻，直接焊在電阻腳上，會比較容易施工。網兄 Ytsejam 從 PCB 的底面取 Sdata，而法文討論區上的網友則是從正面的 DAC 接腳上取得 Sdata，較為方便。所以我也是從 DAC 的接腳上取得 Sdata。

用八公分長的 0.4mm 單芯銅線把 I2S 的四軌訊號接出來，串上 47ohm 的碳膜電阻，就送入 ES9022 DAC 模阻。這套向 diyAudio 上的網兄 EUVL 訂購的 ES9022，可以與 WM8804 SPDIF 輸入模組連接，也可以拆開單獨使用。我買的是有 reclock 的版本，所以 AAE 送來的 I2S，會先經過 reclock，再進入 ES9022 解碼，並且直接輸出。ES9022 的板子很小，用泡棉膠帶直接黏在 AAE 上。

多年前曾經玩過 I2S。那時是把 Philips CD-680 的 I2S 訊號直入我的 DAC NOS TDA1541A。當時覺得聲音並不如期待中的好，不過那時 I2S 走線較長，對 I2S 並不公平。這次 I2S 走線不到十公分，開聲之後，果然有不同的表現。與原本 SPDIF 經由 WM8804 解碼相比，I2S 的聲音其實並沒有質變，聽起來是同一個聲底，同一個走向，個性是完全相同的。直出 I2S，聲音變乾淨了，解析度也提高了，原本單一一個聲音，現在卻能聽出它是由許多聲音構成。假如音樂是點彩派的畫作，原本是站在遠處看見混色後的色塊，現在卻似能近看到原始的色點。

除此之外，聲音的純度和鮮度也都提高了，即使音量小也能保有相當的細節與活力，在深夜間小聲聽音樂，感受最是明顯。不過話說回來，我還是有那麼一點點失望，或許是我把 I2S 想得太好了。這時又想起 Peter Daniel 所言：I2S is overrated。相較之下，我覺得更換 clock 的效果更為明顯一點，有根本上的質變，覺得音樂的靈魂都不同了。直出 I2S 則是錦上添花，好上加好。不過原本 WM8804 已是相當好的接收晶片，又有 reclock，所以比較不敏感吧！又或者是我目前的拉線以及佈置方式不夠好，未能完全發揮 I2S 的優勢。

無論如何，拉 I2S 總是一個有好無壞（當然，I2S 走線千萬不能長），對聲音有正面助益的改機策略。在 AAE 上，不費多少功夫，幾乎不用花錢就能完成，絕對值得一試。

New Clock for the Apple AirPort Express

年初使用 Apple AirPort Exress Wi-Fi 基地台為基礎，更換電源及數位輸出線路，做出了一台聲音還不錯的數位播放器。後來一個月在電源上繼續微調，雖有效果，但改變並不是非常大，於是開始把心思轉移到時脈上。

時脈之於數位電路，就好像脈搏之於人體，是基本運作之基礎。過去我在許多數位訊源上試過不同的時脈，不論是 Sony SCD-XE600、CEC TL51X、Philips CD-680，以及最近的 Shigaclone，在數位訊源上更換時脈，對於聲音總是有不小的影響，影響之大，甚至可以改變整個訊源的個性，彷彿整個系統承載了新的靈魂

更換時脈的奧妙之處在於，不同的時脈架構（包含所選用的 crystal、穩壓線路、穩壓上的週邊零件等等），聲音或有相當的差異，但不見得有明顯的高下，卻更涉及主觀的偏好以及搭配性。換上所謂高規格或昂貴的時脈，有時反而讓聲音變糟，或是音響性提升而犧牲音樂性。前幾期 Stereo Sound 就曾有評論員指出，Esoteric 兩台時脈產生器中，他反而喜歡比較便宜、定位為下級機種的款式。這是時脈有趣而玩味之處。

因此，在 AirPort Express 上裝新的時脈，原是我的既定計畫，只是在 Internet 上搜尋半天，只看見兩家廠商 La Rosita 與 Micromega 的文宣指出他們的改機都有更換時脈，然而究竟要怎麼換、怎麼接線等細節，卻找不到前人分享。一直等不是辦法，總得有人多花點時間做白老鼠，所以最後決定自己來摸索。

Apple AirPort Express 的 PCB 背面有兩顆 SMT crystal，頻率都是 25MHz。其中一顆比較靠近 88F6183，查過資料後確認 88F6183 晶片有 I2S 與 SPDIF 輸出，當是處理音訊的核心，所以就先鎖定鄰近的這顆 crystal（PCB 標記為 Y700）。解焊 crystal 以及週邊的兩顆 load capacitors  C700 與 C701 之後，其中一個 crystal 的腳位要接到新的時脈，另一個腳位則是空接。

移除 Y700、C700、C701。
Remove the crystal Y700 and its load capacitors C700 & C701

由於我手上沒有 88F6183 的 pinout 資料，只好用猜的，兩邊都試試看。歷經開機失敗，最後終於確定了接法。如下圖，藍線的接點（靠近電容 C700）就是時脈的 input，白線是地，找了一個比較容易施工的接地點焊上。如此就順利拉出外接時脈的界面了，藍線另一端要接到外接 25MHz 時脈的 output，白線另一端則接到外接時脈的地。

藍線接到 25MHz 的時脈，白線是地。
Blue is 25MHz clock; white is clock ground.

接下來就是一般更換時脈的簡單操作了，拿一個 25MHz 輸出的時脈－－豐儉由人，任君選擇－－，分別接上電源和藍線、白線，應該就可以上電開機了。我最熟悉也最喜歡的 clock 是 Kwak Clock 7，不過現在手邊沒有現成品可用，所以用閒置的 The Flea 穩壓先上。The Flea 要搭配 XO (oscillator）使用，之前買過不少昂貴的 oscillator，可惜都沒有 25MHz 這個規格。臨時到川禾與金電子買了幾種便宜的 XO 來用。然後就上電了。上電之後，AirPort Express 主板全無動靜，檢查也沒有冷焊或接錯，clock 也有正常輸出，後來想到 The Flea 預設的電壓是 5V，clock 的輸出擺幅也將近 5V，高於 AirPort Express 的工作電壓 3.3V。調整 The Flea 的輸出電壓後，降低 clock 的輸出電平，再次上電 AirPort Express 終於順利開聲。

開聲之後，試聽不到五秒，我就確認了改機的成果。並不是說變得非常好聲，而是我改對 clock 了，現在的聲音正是更換 clock 之後的反應。第一個裝上 The Flea 的是川禾的 XO，品牌不知，聲音很鬆很渾厚，有點糊有點毛邊，不如原本的 crystal 乾淨，但聽起來卻多了一份說不出來的活生感，讓人雖然不覺得滿意，但卻聽得很快樂。

接下來再換上金電子 XO。這顆 XO 價格便宜，但之前在 The Flea 測試，聽感卻物超所值，表現中規中距，水準和數百元的 TCXO 在伯仲之間。把這顆 XO 接上 The Flea 之後，AirPort Express 果然又有煥然一新的表現，前一顆 XO 的毛邊大幅減少了，聲音變得高雅細緻，而活生感還是很理想。後來查了這顆 XO 的 datasheet 得知，正常的工作電壓是 5V，我硬調到 3.3V，恐怕不能完全發揮水準。不過已經是目前手上最好聽的 XO。

最後，我把系統整理一下，將 AirPort Express 放上音響架，開心的享受改機成果。原本的 AirPort Express 聲音非常乾淨沉謐，表現比較靜態，聲音也很精確，井井有條。然而聽久之後，不免稍嫌不夠活潑，缺乏生命力。換上 The Flea 之後，聲音的乾淨稍微有些犧牲，但卻換來了更寶貴，讓人沉醉不已的活生感，彷彿為 AirPort Express 畫上眼睛，終於有了生命和神彩。這真的是相當有趣的改變，不過這只是開始。接下來還有很多可以玩：可以改善 clock 訊號的走線與接地點，可以換更多 XO，當然，更可以換 clock 架構。我已經迫不及待要試 Kwak Clock 7 了，同時也準備了其他幾種方案。以前改時脈，用的頻率是 11.2896MHz、16.9344 等等，沒有太多業界的解決方案。AirPort Express 用的 25MHz 則是網路工業常用的頻率，有許許多多現成的 IC 可以玩，相信又會有一番新的樂趣。話說回來，25MHz 不是 44100x16 的倍數，88F6183 晶片以 25MHz 為基頻去產生音樂訊號，處理過程中應該會利用 PLL 等方式合成 44100x16 倍數的時脈，理論上不如原生時脈。話雖如此，只好聽起來有效，結果是好的，那就好了。