DAC声音的关键---LPF，兼谈CS4328

香颂 · 发表于 2021-3-6 11:07:54

摘自网络，有编辑删减。
安照CD格式，44.1KHZ声音取样高频是20KHZ截止，也就是说20KHZ以外的东西完全与音乐内容无关，是绝对的干扰噪音。作为数码声源的最后环节---LPF是保证声音纯净的屏障。
专业器材使用的LPF设计非常复杂，甚至使用了8阶或以上的电路架构来滤除20KHZ以外的声音。指标能达到0--20KHZ内平坦，25KHZ衰减到-90DB以下，衰减陡度非常斜，使得数码锯齿效应极低的同时，频外干扰也极低，声音表现很润滑纯净，当然电路参数设置和总调试工作量也是非人的。
DIY一台DAC时的电路合理布局很重要，数模电源串扰就取决于电路布局，毕竟环境基础决定总体。至于LPF的设置同样显得非常重要，能响是一回事。好听是另一回事。
CS以前曾生产过一个D/A晶片，是18BIT R-2R结构的，里面带有LPF。说起来它的性能就超过了很多商品DAC，不知有人是否留意过。现在看看它的波特图就知道为什么好，你可以说它的这种集成方式是傻瓜形式，但你不可以嘲笑它，因为它真的很完美，完美得令许多DAC厂家至今也无法超越它，后来不知道什么原因停产了，或许是它的完美特征会使整个DAC很简洁，以至于零丁的元件无法叫卖到高的价钱，完美的特征使DAC厂家感觉到工程师再无事可为了，所以没有DAC厂家愿意采用它作为主流，但在今天看来，它的性能仍然是很完美的，它就是CS4328...
也许你很吃惊，仅使用一片CS812和一片CS4328就构成了一台DAC核心。这块小板只要通上电就可以正常工作了，但你肯定不会失望，声音就如同你期望般，神迹无处不在，只是你不曾用心留意。
CS8412需要两组5VDC独立电源，CS说这样一来可以有效抑制串扰，所以在PDF文档资料中分别标注成数字供电和模拟供电，而CS4328就需要一组士5V DC的模拟供电和一组5VDC的数字供电，实际混合使用时可以分成一组5V DC数字供电供CS812和CS4328的数字供电，士5VDC模拟供电给CS4328用。CS812的模拟供电也可以在士5VDCC中的+5VDC分流过去，虽然结构是简单了，但CS4328在上电后需要人工手动复位...
D/A信号拆解?还是晶片厂家的事情...为何TDA1541如此的受欢迎?因为它是16BIT中最好的晶片之一，同时菲力普也提供了很好的使用条件。至于18BIT?20BIT?24BIT的精度?只要片源是44.1KHZ取样，好象没有关系，再高的分解也是工作在16BIT。所以，用上16BIT最好的就不求18BIT甚至24BIT，因为都用不上....
LPF嘛?这就是关键，DAC成品厂家的事情，能否做好这步才是技术的关键。所以LPF就成了DAC成品的设计灵魂。你知道你的LPF效果吗?现在的环境只要模拟一下就全都明白了。目前由于oversampling等技术的采用，lpf的设计已经不那么困难了。
有台菲利浦CD使用菲利浦摇头转盘，解码就是CS4328，菲利浦有自己的解码晶片，TDA1541/1543/1547放着不用，倒去使用水星的晶片，可见CS4328的性能也许令菲利浦也动了心。
现代的DAC基本上用了8倍或以上的数字滤波，后续的LPF设计就轻松些，即使二阶有源低通滤波，只要设计得当，既可以保证20K以上频率衰减足够，又可以保证0--20K间波动小和带内群延时的一致性。
正因为CD的采样率低，除了频响只能到20k左右外，最关键是信息量不足。专业器材通常都用高采样率设计，比如APOGEE\PRISM SOUND等顶级AD\DA厂家，LPF更不能设计在20k左右转折，一般至少要保证80k以内平直。
20Kz只是以前的标准，现在SACD要求96Kz，20khz现场感差很多。以前的标准还是落后了，时代在进步。
内置I/V的D/A芯片尚且有人弃之不用，更何况是内置的LPF呢，原因恐怕一时半会说不清楚，但我自己不喜欢D/A芯片内置其它功能的原因主要是工作电压太低——5V！指标是一回事，听感也许更重要。
如果仔细阅读过CS4328的PDF文件，就会发现不仅它的滤波特征完美，更重要的是它的通带内数位+模拟的相位线性失真仅仅是0.5DEG！这才是它完美之处，试问为什么要放弃如此优秀的内部电路?
KP级4328是最顶级的了，声音没话说，很多录音室专用的DA解码都用它。
PCM63本身很优异，但是PCM63不带LPF，DAC整体环节需要LPF的配合。撇开个人喜好因素，PCM63也需要一个相位失真很低的LPF才能完全发挥，CS1328本身带LPF，而且相位失真很低，不管是否喜欢它的音色，但必须承认它出来的东西是很正确的。至于音色因素，所有IC似乎只注重总THD而不是说明二次谐波波失真多少，三次谐波失真又是多少。所以，根据PDF文件判断也很难确定哪个IC的声音更符合人耳听觉要求。综观PCM63很中性而TDA1541的THD比PCM63大，但声音似乎更符合听觉。个人认为TDA1541的THD虽然比PCM63大，但只是综合所有谐波来衡量的，之所以TDA1541的THD比较大是因为它失真是二次谐波占比大，对听觉影响不大。CS4328在简单条件下很容易达到IC本身性能，PCM63如果LPF设计很好，超越CS4328是肯定的，但LPF设计似乎也不是那么容易设计，设计不甚严谨的PCM63主体DAC普遍存在，声音质量也不如CS4328。CS4328模式曾经列为水星的重要发展方向，最终由于市场原因而得不到普及，我个人认为技术方向是对的，而且对DIYer是非常有利的。
还有一个TDA1541的绝配TDA1542，三级滤波结构，内部有8个相同的运放，还带耳机输出。可惜用的人不多。
听过不同滤波器的声音，22K 和1M的滤波器加在DAC上，声音趋向差别很大。相比之下22K的精细圆润，但是有点儿压抑感；1M的声音宽阔完全没有压抑感，但是音场乱，看来滤波器的声音调教需要靠耳朵。
Y2K以后出的DA芯片都是高倍超取样，对LPF的滤波要求不高了，像AD1955的官方公布LPF在75KHz带通内曲线是平直的。
追着硬件指标看没用的，CD片90%以上都是44.1KHZ取样的16BIT规格，这和CDP目前的解码是否20BIT或24BI无关，关键是当CDP播放这些节目时，再高级别的DAC都必须向下兼容而工作在44.1KHZ状态，能否具有滤除声音本来没有的东西的能力，LPF就显得尤其关键。
去锯齿波最好用牛过一下，奇效。
CS4328这个芯片很理想的DAC芯片，只是输出偏小，加一级101D直热放大输出才勉强够，有DIY解码的朋友可以试一下。
LPF仅仅是其中的一个环节，最关键的是滤波器的类型，不同类型的滤波器其群延迟、相位特性、猝发响应等是不一样的，而这些特性是影响听感的主因。采用数字滤波器很容易实现陡峭的滤波特性，目前采用得比较多的是最小相位型。

香颂 · 发表于 2021-3-6 11:11:35

本帖最后由香颂于 2021-3-6 11:21 编辑

CS4328应用线路图

当我们玩PCHIFI时，使用I2S信号就可以直接输出给CS4328解码。

CS4328datasheet.pdf (824.26 KB, 下载次数: 0)

椰风海韵 · 发表于 2021-3-8 16:03:35

CS4328这个芯片声音非常不错，输出噪音很低。
电源容量要大，退耦电容要尽量靠近芯片，这个对DAC来说几乎是放之四海而皆准的真理。
SDSL的电路，电源滤波电解电容都是4700uf、3300uf的，不过ADAX的倒是小钽（10-33uf之间），应用的时候可以都试试看。
这个芯片可以用 I2S 信号直接送入，线路可以更加简单。

椰风海韵 · 发表于 2021-3-8 16:06:57

同轴输入的CS4328线路图 CS4328 2.jpg

NATURAL · 发表于 2021-3-29 06:23:25

CS8411.PDF (621.61 KB, 下载次数: 0)
CS8411/8412产品数据

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