ЦАП на микросхемах PCM58 burr-brown

ЦАП на микросхемах PCM58

Прошло несколько лет, прежде чем давно обещанный проект сложного и претенциозного ЦАП –а на микросхемах PCM58 Burr-Brown появился на свет. Уже после появления «финального варианта» печатных плат, не поверите — год уточнял нюансы схемы, подбирал лучшие по звучанию компоненты и их комбинации. И в результате получившийся ЦАП имеет совсем мало общего с тем, что было анонсировано в 2012 году.

Проблема в том, что РСМ58 это «мониторный» чип, который не прощает ошибок. Он обладает исключительной прозрачностью и разборчивостью звука, после подстройки 4-х старших разрядов чип вытаскивает из записи все огрехи и артефакты, которые не всегда хочется слышать.

Сравнивая РСМ58 и ТДА1541 (1540), невольно ловишь себя на мысли, что внутри ТДА1541 и будто спрятан однотактный усилитель, а внутри РСМ58 — двухтактный! Это конечно грубые параллели, но они дают представление о том, чем отличаются перечисленные чипы.

Повозившись с РСМ58 у меня сложилось определенное представление, какой выходной каскад подчеркнет ее достоинства, а какой будет противопоказан. Микросхеме был прописан однотактный ламповый буфер с трансформаторным выходом, он уравновешивает индивидуальные особенности чипа, а вот кремниевый преобразователь ток-напряжение оказался ни к месту. Здесь лучше всего подойдет или послецаповый трансформатор, или преобразователь на германиевых транзисторах.

Буферный каскад на прямонакальном триоде обладает более открытым и ясным звуком, чем каскад на ЕЛ84, усложняя, однако процесс гармонизации изделия, так как все огрехи подбора компонентов видны, как на ладони.

Преобразователь ток/напряжение

Прежде всего я отказался от «послецаповых» трансформаторов, которые много лет считал лучшим решением для преобразования выходного тока микросхемы в напряжение. Это решение впервые предложил Квортруп, и оно остается одним из самых эффективных способов вдохнуть жизнь в цифровую музыку. Но только при одном условии -материалы для изготовления трансформаторов должны быть исключительного качества. И физического, и «эзотерического» качества, того самого, что не измеряется, а определяется только на слух.

Только трансформаторы из правильных материалов способны создать практически полную иллюзию аналогового звука, однако требуют времени на поиски подходящих «доноров» и винтажной проволки, на разборку и перемотку. В итоге изделие с «послецаповыми» трансформаторами получается дорогим и трудоемким. Количество любителей музыки, пожелавших иметь в своей системе супер-музыкальный ЦАП не соответствует моим возможностям — мотать для каждого индивидуального проекта «послецаповые» трансформаторы, поэтому пришлось искать другие варианты.

Я направил свои поиски в сторону преобразователей ток/напряжение на винтажных транзисторах, в данном случае на германиевых. Преобразователь ток/напряжение на винтажных германиевых транзисторах, как выяснилось, в чем-то уступает трансформатору, а в чем-то у него выигрывает. Перечислю отличия в звучании преобразователя ток/напряжение на транзисторе и трансформаторе:

• Транзисторный преобразователь лучше трансформаторного воспроизводит динамические контрасты в музыке, трансформатор лучше воспроизводит динамические оттенки;
• Транзисторный преобразователь широкополоснее любого трансформатора, зато трансформатор является дополнительным фильтром, что особенно актуально с ДАК -ах без цифрового фильтра;
• Трансформаторный преобразователь пластичнее и лучше связывает звуки в единую линию, зато у транзисторного звуки прорисованы более точно и лучше передается атака, панч;
• Передача тембров вообще не зависит от технического решения — транзисторы стоят или трансформаторы, а только от их качества;
• Можно применить трансформатор с медью и сердечником такого качества, что трансформатор уступит хорошему ОУ;
• Трансформатор не требует питания, это плюс, транзисторный преобразователь требует качественного БП тщательного выбора компонентов, входящих в БП.

Таким образом, при максимальной реализации, оба решения имеют право на существование.

Подбор транзистора для преобразователя

Перебирая различные транзисторы, я вернулся к германию, как к более музыкальному материалу в мире полупроводников, и установил в ЦАП советские транзисторы МП11 военной приемки 1967-69 года выпуска. Эти транзисторы по ряду особенностей звучания оказались в данной схеме оптимальными, обыграв древние дженерал электрик, телефункен и сименс.

Режим МП11 был выбран на слух, проблем со стабильностью нет. За чемпионскими показателями входного сопротивления я не гнался, так как все попытки снизить его приводили к появлению агрессивных ноток в звуке.

Схема преобразователя ток/напряжение — простейшая: ОБ с «подливом» тока из источника отрицательного смещения.

Звучание германиевого преобразователя

Применение германия в этом узле ЦАП –а дает высочайшую разборчивость и нюансированность звучания в соединении с взрывной динамикой. Избыточная динамика, впрочем, несколько тормозится выходным каскадом ЦАП –а на винтажном прямонакальном триоде 71а и трансформаторным выходом.

Я был приятно удивлен тем обстоятельством, что винтажный германий обогащает музыку нюансами и нотками, которых нет в чисто ламповых схемах. Правильнее будет сказать — германий «вытаскивает» из музыки новые нюансы и мне это нравится, хотя я был долгие годы приверженцем исключительно ламповых схем. Синтез технологий 30-х и 60-х дает интересные результаты.

Предвидя возражения сторонников «чистых» трансформаторно-ламповых схем, скажу: один единственный винтажный германиевый транзистор, добавленный к целой армии кремниевых транзисторов внутри микросхемы ЦАП, не вносит ничего такого, что было бы неприемлемо для слуха. Теперь, по итогам экспериментов с PCM58 Burr-Brown, подавляющее большинство ЦАП -ов на других микросхемах будет строиться по схожей схеме. Трансформаторная модель останется в одном единственном варианте, с микросхемой TDA1541 в виде DAC 3.1.1.

Цифровая часть

Четыре старших разряда микросхемы PCM58 Burr-Brown подстраиваются, и я делаю это на слух. В отношении необходимости настройки, она действительно необходима и дает существенный прирост в качестве звука. В цепях подстройки линейности микросхем установлены резисторы Draloric и Vishay.

В ЦАП -е применены микросхемы PCM58 Burr-Brown с повышенной линейностью «с грейдом К».

ЦАП снабжается S/Pdif приемником Yamaha и переходником на 24 бит 96 кгц чип CS-8414 (с последним звучание менее плотное, но более воздушное).

Переходники на микросхемы PCM1704 Burr-Brown выполняются по желанию заказчика, но я в них особого смысла не вижу. Микросхемы PCM58 музыкальнее, а пара чипов PCM1704К стоит более 200 $ (с переходниками около 250 $) добавочной стоимости только чтобы поиграться и отложить их в сторону.

И еще из особенностей дака- спдиф приемник питается от последовательного стабилизатора на мощном транзисторе КТ908. Это дает устройству скорость и динамику. На сегодня я считаю, что оптимальным является разумное сочетание шунтовых и последовательных стабилизаторов в рамках одного устройства, причем спдиф приемники и декодеры-демодуляторы нужно запитывать от мощных последовательных стабилизаторов, а цапы от шунтовых.

Уже закончив статью, я все таки ввел в схему ФНЧ третьего порядка. Катушка фильтра имеет сопротивление по постоянному току около 1 ома и мотается пучком из трех проводов 30-х годов, один их которых немец, другой голландец и третий американец. Такой ФНЧ придает звуку особую чистоту и закругленность, а звучание приблизилось к полностью трансформаторному варианту.

Цифровое питание

Силовые трансформаторы намотаны с громадным запасом по мощности, их два, один на цифровую часть, второй на аналоговую. В других моделях ЦАП –ов я применяю до 5-ти силовых трансформаторов, здесь оказалось вполне достаточно двух. На силовые трансформаторы надеты экраны из пермаллоя толщиной 0,35 мм.

Как оказалось, микросхемы PCM58 Burr-Brown очень требовательны к внешней обвязке. Так шунтирующие конденсаторы на ножках 1, 3, 4 должны быть электролитическими, плохое качество конденсаторов может привести к повышенному шуму, я применил исключительные по звуку Black Gate (BG) серии РК.

В плюсовом питании микросхемы установлен параллельный стабилизатор напряжения на самом музыкальном германиевом транзисторе 60-х годов П605 со стабилитроном КС447. В минусовом проводе питания такой же параллельный стабилизатор напряжения на П605 + стабилитрон КС212 в металле.

Для сглаживания пульсаций стоят электролиты Black Gate (BG) серии ФК. От интегральных стабилизаторов напряжения «TL» пришлось отказаться, т.к. они склонны к самовозбуждению.

Аналоговая часть

Так как ЦАП на микросхеме PCM58 Burr-Brown высокого уровня, аналоговая часть была проработана особо тщательно.

Выходное напряжение ЦАП -а 3,5 Вэфф при уровне 0дб, лампа нагружена на винтажный понижающий трансформатор с к/тр 3 к 1. Трансформаторное железо стандарта EI84, тридцатых годов взято из выходных трансформаторов Siemens, Telefunken.

Когда это железо закончится, выходные трансформаторы будут мотаться на японском материале ультра хай би, том самом, который применяет фирма Audio Note для своих моточных изделий высшего класса.

В этой модели ЦАП -а я использую только винтажные лампы в баллонах GLOBE конца 20-х начала 30-х годов.

Лампы фирм RCA и Cunningham демонстрируют более сочный и чистый верх, Philco играют с некой вуалью, но очень красивой. Ламп у меня осталось не так много и при заказе ЦАП -а их придется покупать на аукционе, на вкус заказчика.

Прямонакальный триод смягчает острые углы в звучании и дает ту пластичность, которой не хватает транзистору.

Аналоговое питание

В анодном питании установлен винтажный кенотрон с двумя анодами 80 General Electric в фигурной колбе. Далее бумаго-масляный конденсатор, П образный фильтр на дросселе Telefunken и дорогие конденсаторы Black Gate 150 мкФ 350 В серии VK, как вариант могут быть установлены WKZ.

Для надежности напряжение питания накала лампы 71A снижено до 4,8 В. В накале лампы 71а установлены стабилизаторы напряжения на мощных винтажных кремниевых транзисторах.

Мосты собраны на  диодах Telefunken, конденсаторы в фильтре и после стабилизатора Cornell Dubilier. Эти конденсаторы хорошо передают энергетику басовых звуков, и их нежелательно менять даже на дорогие серии Black Gate.

В катодах ламп 71а стоят электролиты Black Gate серии F номиналом 680 мкФ 65 В, но могут быть установлены и 100 вольтовые FK.

Смещение ламп — автомат.

Почти все резисторы Allen Bradley, как наиболее музыкальные. В цепях питания платы ЦАП стоят немецкие константановые резисторы времен третьего рейха. Они необходимы для балансировки звука, к тому же эти резисторы легко выдерживают 4 ватта рассеиваемой мощности.

Корпус и внешние подключения

ЦАП снабжается черной лаковой панелью с позолоченным шильдиком, накладки на задней панели также позолочены. Корпус выполнен из металла толщиной 1.5 мм и покрыт черной матовой эмалью.

На задней стенке располагаются гнездо питания, надежный японский тумблер, два S/Pdif входа (позолоченные или медные RCA гнезда SMS). Входы переключаются миниатюрным тумблером через СВЧ реле в герметичном корпусе с позолоченными гибкими выводами, припаянными непосредственно к гнездам RCA.