Diatonica v.15 – DSD/PCM цифро-аналоговый преобразователь.
– Поддержка воспроизведения PCM до 384 кГц / 24 бит, DSD64, DSD128 и DSD256.
– 2 генератора на каждую сетку частот (44.1 / 88.2 / 176.4 / 352.8 кГц и 48 / 96 / 192 / 384 кГц).
– Многослойная печатная плата с разделением земляных слоев и экранированием линий питания и тактовых сигналов.
– 16 стабилизаторов и 10 вводов питания.
– Сверхмалошумящие стабилизаторы питания в цифровой части, раздельные для каждой линии питания компонентов.
– Раздельные дискретные параллельные стабилизаторы для аналоговой части и преобразователей.
– Компоненты премиум класса.
– Аналоговая часть полностью в классе А.
Добиться звучания, близкого к идеальному – задача нетривиальная. Понимание того, что и как нужно делать при разработке, приходит далеко не сразу. И это понимание, эта концепция, это не описано где-то в технической документации или в литературе соответствующей тематики.
На мой взгляд, можно говорить о том что звучание близко к идеалу, когда запись передает все мельчайшие подробности звучания инструментов, и при этом аппаратура не привносит каких-то своих дополнений. Это должно быть уже не только на уровне слуха, это должно быть и на уровне ощущений того, что прослушивается не запись а сам инструмент.
Для современной бытовой аппаратуры такое звучание просто недостижимо, и причин здесь достаточно. Это использование плохо подходящей элементной базы, негодная для такой элементной базы схемотехника, и банально отсутствие необходимого времени у разработчика – цикл разработки в отрасли сейчас делают как можно короче. А у устройств начального уровня про звучание похоже что вообще никто не думает, ограничиваются копированием схем из документации и красивыми замерами. Одним словом, господствует маркетинг.
Взявшись за разработку устройства, которое призвано обеспечить достойный уровень звучания, типично (и достаточно легокомысленно) предполагать что достаточно следовать рекомендациям разработчиков и использовать стандартные схемы. Это заблуждение. Например, в сопроводительной документации к цифро-аналоговым конвертерам есть стандартная схема, но ни слова не сказано о том какое должно быть питание, или какими должны быть резисторы. А схемотехника аналоговой части устройства это только один из более чем десятка ключевых факторов, оказывающих влияние на звук. То есть, по сути задана только малая часть схемы, да и то под вопросом, насколько она хороша для этой задачи.
Каковы же они, эти факторы? Вообще говоря, есть всего один способ это понять. Нужно собрать схему, и попытаться найти лучший из возможных вариантов, подбирая компоненты, меняя схемотехнику, типы применяемых стабилизаторов питания, и так далее. Это такая работа, которая рискует не то что затянуться на неопределенно долгий срок, а и вообще может остаться незаконченной. Есть цифровая часть, есть аналоговая часть, питание аналоговой части, питание модуляторов, питание цифровой части, генераторы, питание генераторов, пересинхронизация. Каждый из этих вопросов требует длительной проработки.
Такой подход к разработке даст наилучший результат, но при этом будет самым затратным и по времени, и по материальным вложениям. В общем, создание аудиоаппаратуры действительно достойного уровня требует годы работы и наличие многолетнего опыта и широкого кругозора у разработчика.
Разработка этого проекта заняла огромное количество времени. Было собрано и отслушано множество макетных плат с вариантами аналоговой части и стабилизаторов питания, проработаны различные варианты цифровой части и организации питания. Более того, некоторые варианты схем переделывались по несколько раз, в особенности это касается итоговых вариантов. Элементная база в каждом из вариантов неоднократно заменялась, менялись номиналы резисторов, устанавливались резисторы, керамика и электролиты от разных производителей.
Каждый раз после таких изменений проект отслушивался с набором референсных записей, и фиксировались все различия. Удивительно то, что достаточно часто после замены какого-то казалось бы малозначительного элемента схемы проект ощутимо менял звучание. Приходилось иногда даже себя убеждать что это не кажущиеся изменения.
Такая работа сама по себе занимает очень много времени и не всегда гарантирует в итоге какое-то улучшение. Одна из больших сложностей здесь – проанализировать, что и в каких параметрах схемы поменялось, если есть изменения в звучании. Яркий тому пример – замена ОУ в дешевых звуковых картах. Известно что замена ОУ меняет звучание, но дать этому объяснение с технической точки зрения затруднительно. Дело в том, что в тех условиях, в которых эти ОУ там работают, звук с разными ОУ должен быть одинаковым при условии достаточного быстродействия этих ОУ. Но он сильно отличается. Тут можно либо предположить что есть еще какие-то параметры, которые не берутся в расчет, либо признать, что это необъяснимый мистический эффект. Но если удастся понять какие же еще параметры ОУ были не приняты во внимание, то станет возможно выбрать по этим параметрам наиболее подходящие ОУ.
Но еще большая сложность – понять, а стоит ли вообще применять ОУ, или может быть схема должна быть полностью дискретной? А может быть, нужно проектировать аналоговую часть на электронных лампах? Во многих устройствах топового уровня аналоговая часть дискретная, есть и варианты с применением электронных ламп. Чтобы найти ответы на эти вопросы, нужно перебрать все эти варианты, иначе говоря спроектировать, собрать, отслушать и проанализировать каждый из них. При этом нужно понимать как именно нужно проектировать, чтобы получить достойный результат. Задача на первый взгляд практически невыполнимая. Что ж, мне удалось ее решить еще в первой версии проекта, в которой за период в год-полтора были собраны и отслушаны все эти варианты. Ответ на мой взгляд получился очень интересным. Во первых, неважно сделана ли аналоговая часть дискретной или на ОУ. Неважно настолько что практически невозможно услышать разницу между этими вариантами даже на самых детализированных записях, при условии что эти варианты достаточно проработаны. Во вторых, огромное влияние на звук оказывает организация питания аналоговой части. Если недостаточно проработать схему питания, то не стоит рассчитывать не то что на достойное, а даже и на хоть как-то приемлемое звучание. Что же касается схем на лампах, то они как правило не дотягивают по уровню детализации до схем на современной элементной базе. Что, впрочем, не мешает им замечательно играть и пользоваться законной популярностью.
Какое же звучание в итоге получилось?
Среди любителей качественного звуковоспроизведения достаточно много людей относится весьма негативно к так называемому “транзисторному” звуку. Понятие это сформировалось благодаря особому окрасу, а точнее даже неприятному звучанию большей части современной бытовой аудиоаппаратуры. И это не выдумки каких-то фанатов ламповой техники или привеженцев идеи того что раньше всё было лучше, а сейчас всё по определению плохо. Такой характер звучания у современной аудиотехники действительно присутствует. А вот у ламповой и, как это ни странно, транзисторной аппаратуры 70х-80х годов таких неприятных на слух особенностей звучания как правило нет. Так что тут дело не в транзисторах или лампах, а в том как сделано устройство. Такие факторы как экономия на комплектующих, недостаточная проработка схемы и главенство маркетологов над инженерами множатся друг на друга, и в итоге зачастую получаются совсем неважные результаты.
В случае же достаточной проработки схемы никакого “транзисторного” звучания не будет. Потому как сами по себе транзисторы или ОУ никакого отношения к такому звучанию не имеют. Это исключительно заслуга схемотехники и экономии на комплектующих. Например, транзисторные усилители часто делают по схемам, появившимся еще в 70х годах. Но вот быстродействие транзисторов с тех пор кардинально изменилось, граничная частота выросла на порядки, а емкости переходов наоборот значительно уменьшились. И с этими новыми транзисторами старые проверенные схемы дают уже совсем не то “теплое” звучание. Если же с этими новыми транзисторами использовать подходящую схемотехнику, то со звучанием будет всё в порядке, и более того, грамотно сделанное устройство на подходящей современной элементной базе гарантированно превзойдет таковое на элементной базе тех лет.
При создании этого проекта был избран путь самой полной и детальной проработки всех частей платы, в том числе на уровне отдельных компонентов. Эта работа потребовала огромного количества времени, но итоговый результат превзошел все самые смелые ожидания. Цифро-аналоговый преобразователь обеспечивает отличное разрешение и абсолютно прозрачен для записей разных лет и жанров. На записях с высоким разрешением и референсных записях, а это в первую очередь DSD, слышно самые мельчайшие детали звучания. Безошибочно определяется положение исполнителей, слышна в подробностях реверберация помещения, будь то концертный зал или готический собор. Точно передаются окрасы записей. Например, записи 70-х годов звучат с характерным “теплым” окрасом. В современных референсных записях как правило нет сколь-нибудь заметных окрасов, соответственно их нет и при воспроизведении таких записей.
Естественно, с первого раза такие проекты не получается реализовать самым лучшим образом. Вот фото одной из промежуточных версий проекта вместе с усилителем для наушников Settima Class A:
Впоследствии, при подготовке финальной версии, было сделано достаточно много дополнений. Была добавлена пересинхронизация, переработана печатная плата, в том числе аналоговая часть, что повысило разрешение. Дальнейшее улучшение аналоговой части скорее всего невозможно, потому как использованы компоненты с максимально возможными характеристиками.
Для прослушивания проекта в процессе разработки использовались изодинамические наушники Audeze LCD-3 и динамические Beyerdynamic T1 вместе с усилителем Settima v.3:
В итоге этот проект открыл для меня целый мир записей с просто огромным разрешением, вот список некоторых из них. В то же время самые обычные и привычные записи 44/16 зазвучали абсолютно по-другому.
Что пришлось сделать для получения этих результатов? Для цифровой части это максимально возможное снижение фазовых шумов. Для аналоговой части ранее не применявшаяся схемотехника.
Подробнее про цифровую часть. Применены изготовленные по индивидуальному техническому заданию генераторы на 2048fs, с частотами 90.3168 и 98.304 МГц. Все цифровые сигналы перед поступлением на преобразователи проходят пересинхронизацию на логике со сверхнизкими фазовыми шумами. В питании применены сверхмалошумящие LDO, каждая линия имеет свой отдельный стабилизатор. Питания развязаны дорогостоящей, но необходимой керамикой большой ёмкости.
Тактовые генераторы проходят замеры фазовых шумов, вот типичный график генератора на частоту 90.3168 МГц:
Подробнее про аналоговую часть. Для подачи питания применены параллельно включенные стабилизаторы с высоким быстродействием, в том числе и для подачи питания на AVDD преобразователей. В стабилизаторах применены быстродействующие ОУ. В преобразовании ток-напряжение также применены быстродействующие ОУ. Вся аналоговая часть работает в классе А. Для развязки стабилизаторов и самой аналоговой части также использована достаточно дорогая но необходимая керамика. Разработан специально для этого проекта ранее не применявшийся вариант ФНЧ.
По итогам окончательной отладки этого проекта, которая длилась около года, стало ясно, что можно добиться некоторого дальнейшего улучшения звучания, но это будет требовать разработки собственной реализации преобразователя, и самое главное на порядки более дорогих генераторов, так называемых rubidium clock, проще говоря атомных часов. Пока что целесообразность применения таких решений не совсем очевидна. Что ж, время покажет…