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发表于 2005-6-25 17:16 | 显示全部楼层
《揭开NOS DAC神秘面纱 充分发挥应有威力》

——可能是史上最长的原创单篇音响技术帖子,嘿嘿

    NOS DAC意为非超取样(Non Over-Sampling)的解码器,即无数字滤波的解码器。结构上,这种解码器省去数字滤波器芯片,减少了器件数量,大大降低了制作成本和制作难度,而且由于具有天然的Jitter免疫优势(见下面楠亮平的解释),从而减轻了对PCB布局走线及其它细节的要求,很容易就能获得自然真实的声底和良好的声音品质。因此,近几年得到了大量外国音响DIY友的喜爱,在国外著名的DIYAudio论坛上也成为DAC制作的主流。

    事实上,NOS DAC并非什么新技术,在CD发展的初期就已使用,属于一种被时代主流淘汰的技术。但NOS DAC近年却在音响DIY界重新崛起,甚至在HI-END音响界也有所建树。有关情况就不多述,可参见我一年前率先在国内DIY论坛介绍NOS DAC的老帖子《再综合介绍一下NON-OS方式的TDA1543解码器》:

http://www.hifidiy.net/dispbbs.a ... mp;ID=55&skin=0

一、NOS DAC的优势

(一)NOS与OS

    NOS DAC通常工作于CD的标准格式即一倍取样频率(Fs=44.1KHZ)、16bit之下,“原汁原味”,呵呵。但CD机推出不长时间后,这种“原始”技术被主流所抛弃。那个时候,更优异的性能指标、标榜4X(4倍)、8X(8倍)等超取样(OS)CD机占领了市场,并延续至今。NOS技术生存的时间有多长,本人没有能力和条件去弄清楚,但从当前流入的洋垃圾CD机中看,存在的时间应该是很短的。

   为什么OS技术迅速取代NOS技术呢?就此问题,前段时间我特意查阅了手头上所有的国内资料和一些英文信息,虽然只有片言只语,但发现在谈及CD机超取样的好处时,无一不是述说:使用超取样技术后,可以大大降低D/A转换后的低通滤波器(LPF)制作难度。除此之外,未发现有更多的其它说法。就此看来,NOS技术被OS技术取代,最明显的是减低了厂家的生产成本。。。。有点象菲利浦CDM摇臂机芯的消亡、PCM63的停产。。。。呵呵

(二)NOS在理论上的优势

   为什么NOS技术今天又在DIY界中复兴呢?除了制作、听感的因素外,当中必有缘由。在整理这篇文章之时,我特意重翻了一下手头的资料。突然发现楠亮平有关述说NOS DAC原理的文章我现在能看明白一些,哈:

http://www.sakurasystems.com/articles/Kusunoki.html

    这是挂在HI-END厂家47 LAB公司网页上的英文稿,摘译自楠亮平发表于1996年11月至1997年12月期间的日本《无线与实验》即MJ杂志的三篇制作TDA1543 NOS DAC文章。

  MJ这三篇原版文章我都看过,但不认识里面的日文、只认识里面的汉字。。。。5555。这三篇DAC制作的线路原理图见本人此帖子:
http://www.hifidiy.net/dispbbs.asp?boardID=2&ID=11490&replyID=112254&skin=0

    这是我复印保存下来的楠亮平第一台作为参赛作品的4块并联TDA43 NOS DAC一文首页资料:

揭开NOS DAC神秘面纱 充分发挥应有威力(超长)

揭开NOS DAC神秘面纱 充分发挥应有威力(超长)


   现在根据英文稿,将楠亮平所述NOS DAC在原理上的优势摘要简述如下,希望没译错:

1、NOS比OS具有更强的Jitter免疫力

   以声音的能量(幅值*时间)来考察NOS的16bit非超取样与OS的20bit 8X超取样的情形,示意图如下:

揭开NOS DAC神秘面纱 充分发挥应有威力(超长)

揭开NOS DAC神秘面纱 充分发挥应有威力(超长)

揭开NOS DAC神秘面纱 充分发挥应有威力(超长)

揭开NOS DAC神秘面纱 充分发挥应有威力(超长)


    计算得到,出现1/2 LSB差错时,NOS允许的JITTER是173PS,OS允许的JITTER是1.35PS,因此,NOS比OS具有Jitter免疫力上的优势。与此同时,这个1.35PS是一个超高的Jitter要求,事实上是不能在实际中实现,因此,指标要大打折扣。也就是说,并不能获得理论上的精度。

2、OS在插值运算上不可避免出现差错

    最常见的FIR数字滤波原理见下图

揭开NOS DAC神秘面纱 充分发挥应有威力(超长)

揭开NOS DAC神秘面纱 充分发挥应有威力(超长)


    它是将原有的数据移位并覆盖,当乘以一个系数去覆盖原有数据时,这里会在16bit以下出现新的信息,并且为了覆盖这个更好的信息,需要使用更高bit来处理。例如,高性能的数字滤波芯片SM5842,这个处理是由32bit进行,以20bit作滤波器输出,在这个重新量化过程中,产生了更多的差错。最近,这个问题通过滤波器与8倍超取样同时进行而得到解决,但即便是这样,仍无法避免差错的出现。

如果把这些差错计算在内,NOS的16bit比8倍OS的20bit的精度要高。

3、使用数字滤波器会出现“音束的扩散”而造成重放声音发散不真实

   注:“音束的扩散”是楠亮平原用语,日本译者译为diffusion of sound coherence,即相干声音扩散

   FIR数字滤波器结构示意图如下:

揭开NOS DAC神秘面纱 充分发挥应有威力(超长)

揭开NOS DAC神秘面纱 充分发挥应有威力(超长)


    图中的T代表一个取样时间间隔,a代表乘法系数,+代表加法器,n为抽头的数量。n越大,滤波器的“性能”就越高。
    楠亮平在分析时,很形象生动地用喇叭阵来打比方,指出使用数字滤波器在声音最后重放环节所存在的问题。他画出一个图,可惜47 LAB公司这个网页中从去年我第一次浏览至今一直未能正常显示。他这个

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 楼主| 发表于 2005-6-25 17:19 | 显示全部楼层

续1

二、中外DIY界NOS DAC作品普遍存在的技术弱点

    从楠亮平的第一台TDA1543开始至今,网上中外DIY作品所见的NOS DAC全都是使用简单的LPF,并且大部分按照楠亮平NOS DAC的样子,即使用电阻作无源I/V、加上简之又简的一阶RC滤波,必要时(TDA1541 NOS DAC)再加上一级胆放大之类。我们HIFIDIY论坛在去年首次推出TDA1543 NOS DAC后至今包括TDA1541 NOS DAC,也是按这个模式来设计制作。

    但经过一段时间的DIY制作和聆听体验,特别是TDA1541 NOS DAC制作后,我们感到NOS DAC的声底非常好,尤其中频很有特点和魅力,但高音方面仍相对比较弱,背景不够宁静,整体的声音未能发挥NOS DAC本身具有的潜力。在装制的过程中,我们也意识到必须重点对NOS DAC的低通滤波器(LPF)进行改进。为此,从2005年1月开始,我们开始了LPF的多种试验,其中我和AEON版主先后尝试过4阶LC、3阶LC、K.Y.Wang式滤波器以及ZANDEN式陷波器等LPF方案。当我们陷于迷局中时,HQ版主带来了好消息,他使用早期日本CD机上的一中周式、两中周式、三中周式LC滤波器配TDA1541 NOS DAC均取得了“脱胎换骨”的声音表现。。。。与试验的同时,我积极从网上搜寻有关资料,并及时发现了一篇重要专业文档。。。。结合试验所得进行分析,使我对NOS DAC有了新的认识,摆脱了ZANDEN错误理论的误导,修正了实验的方向。。。。作为DAC制作的新手,几个月来的努力算是有了回报,

    在这个过程中,下面这篇从网上找到的专业资料对我启发最大——Maxim公司工程师原发表在外国著名的EDN电子设计专业杂志2003年6月号上的《有源滤波器》(Active Filters for Video)一文。找到这种有帮助的资料很不容易。要想从国内近十年来的公共电子书刊找到这种有价值东西,。。。。感觉。。。很难。通过这一个文档,解开了我心中的多个谜团。这是它的连接。

《有源视频滤波器》一文的中文文档提供网页
http://www.maxim-ic.com.cn/appnotes.cfm/appnote_number/2909
《有源视频滤波器》中文文档(PDF)
http://pdfserv.maxim-ic.com/cn/an/A4903C.pdf
《有源视频滤波器》英文PDF文档
http://pdfserv.maxim-ic.com/en/an/A4903.pdf


(一)D/A转换带来的高频失落

    这正是NOS DAC听感高频有点暗(不直接对比则不易听出,呵呵)的原因。

    先看看MAXIM文档所列NOS DAC要面对D/A转换后的信号频谱图










   MAXIM文档有关叙述:

    第1页:“重建滤波器:也被称(sinx)/x或零阶保持校正器,这类器件被放置在数模转换器(DAC)之后,用来消除由采样带来的多重映象,并不是为了消除DAC的时钟串扰。重建滤波器很少有象抗混叠滤波器那样的选择性,因为DAC的保持功能也有滤波的作用——这种作用降低了对选择性的要求,但给响应带来了损失。”

    第5页:“重建滤波器  DAC之后的重建滤波是没有被很好理解的应用之一。很多设计者认为引入重建滤波器是为了滤掉采取时钟,但这远不是事实。。。对于重建的要求类似于抗混叠。。。。保持功能相当于一个数字滤波器,它的特性类似于Butterwrth(巴特沃兹)或Bessel(贝塞尔)滤波器。注意到在半采样频率处被降低了4dB.重建滤波器的第二个目的就是补偿这个损失,这就需要如图7a电路那样的幅度均衡器。。。。”

    从上面的图示和文字可以看出,NOS DAC在给出保持功能(低通滤波器本身就带有)后,它的输出信号频谱在22.05KHZ处的响应为-4dB。而在Fs(44.1KHZ)、2Fs(88.2KHZ)、3Fs(132.3KHZ)。。。等处输出电平为0,无需进行滤波。

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 楼主| 发表于 2005-6-25 17:20 | 显示全部楼层

续2

本人在查找到(sinx)/x函数的表达式后,进行了计算。见下帖:
http://www.hifidiy.net/dispbbs.a ... ;star=23&skin=0

小鬼头   
  

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这是NOS DAC高频略暗有关的重建滤波器计算表,用于计算幅值补偿。计算清楚表明,NOS DAC如果不用幅值补偿线路,10KHZ将下跌0。7dB,12K为1dB,15K为1。7dB,18K为2。5dB,20K为3。2dB

今晚终于给我成功地弄出来——利用EXCEL的函数功能帮我自动计算。。。。[em06][em06]

但找重建滤波器的函数表达式却费不少劲。。。原来在大学教材《Signal and systems》(信号与系统)一书中有。。。。。倒,这些东西早还老师了,现在还要用,好在不用交作业。[em08]
<img src="attachments/dvbbs/2005-6/2005624233124230.jpg" border="0" onload="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onmouseover="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.style.cursor=\'hand\'; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open(\'attachments/dvbbs/2005-6/2005624233124230.jpg\');}" onmousewheel="return imgzoom(this);" alt="" />
<img src="attachments/dvbbs/2005-6/200562423321291.jpg" border="0" onload="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onmouseover="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.style.cursor=\'hand\'; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open(\'attachments/dvbbs/2005-6/200562423321291.jpg\');}" onmousewheel="return imgzoom(this);" alt="" />
<img src="attachments/dvbbs/2005-6/2005624233222755.jpg" border="0" onload="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onmouseover="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.style.cursor=\'hand\'; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open(\'attachments/dvbbs/2005-6/2005624233222755.jpg\');}" onmousewheel="return imgzoom(this);" alt="" />


我也进行简单测试,验证了MAXIM文档的正确性。下面是前些天我贴图时的帖子——

下面这个图是我的幅值补偿线路测试的记录,使用雨果金碟的音频测试信号(重点是1K 5K 10K 12。5K 16K 和20K)。也是前几天做的。照片中显示出了我的I/V板的线路主体结构

这个幅值补偿线路是针对NOS DAC在D/A环节特有的高频信号失落现象而增加的,照片中右上角的曲线图显示出NOS DAC配幅值补偿线路的测量效果:如果没有补偿,则10KHZ下跌1dB,12.5KHZ下跌1。5dB,16K下跌3dB。使用补偿后,可以16KHZ范围内保持0.3dB频响误差范围内。<img src="attachments/dvbbs/2005-6/200562214854507.jpg" border="0" onload="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onmouseover="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.style.cursor=\'hand\'; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open(\'attachments/dvbbs/2005-6/200562214854507.jpg\');}" onmousewheel="return imgzoom(this);" alt="" />

在这个测试中,示波器显示:在I/V转换(带一小电容)之后、LPF之前的信号是呈阶梯波的,频率越高阶梯越少且越明显,输入1KHZ正弦波得到的阶梯波顶部与20KHZ的顶部相平。经过LPF后,波形变为平滑光亮的正弦波,但20KHZ的幅度会象图中数据那样下跌。

在这里,多说两句:如果不作幅值补偿,也不配LPF,虽然顶部相平,但不能期望你能“听到”的20KHZ信号没有跌落。。。。。因为你的耳朵也是一个LPF。呵呵

(二)镜像信号带来的互调失真(IMD)

    上面两个小图表明,D/A转换后由于保持(hold)功能的存在,DAC输出本来呈平直频响特性的信号,将按sinx/x函数的形式产生衰减,其中22.1KHZ处衰减4db。细心观察,你会发现,在22.1KHZ(即0.5*Fs)与44.1KHZ(即Fs)之间这一段的无用镜象信号幅值最大(我上面的EXCEL表计算表明,10KHZ以上的镜象信号幅度最低为-11dB,超过44.1KHZ的则全部在-13dB以下——这是NOS DAC只使用简单的一阶RC滤波时高频毛躁的成因)。

    更重要的是,这段无用的镜象信号对听感干扰最大。我们知道,两个信号经过任何非线性系统,都会相互调制(IM),产生新的差拍信号,而前置、功放虽名为线性放大,只具有相对的线性,不可能是绝对的线性,因此也归属非线性系统。而这个22.1KHZ(即0.5*Fs)与44.1KHZ(即Fs)之间的镜象频率,与20KHZ以下的有用声音信号靠得最近,调制之下的直接产物基本落在人耳的听觉频率范围之内。因此,不滤走这一段22.1KHZ(即0.5*Fs)与44.1KHZ(即Fs)之间的无用镜象信号,将会带来明显可觉察的IMD失真。

——最后,再谈谈ZANDEN所谓理论的谬误——现在我有些怀疑ZANDEN这个专利是一个骗局。。。。55555

ZANDEN的专利可通过这个帖子提供的连接和方法找到
http://www.diyaudio.com/forums/showthread.php?s=&postid=98784&highlight=#post98784

他的要点:一是关键要滤去Fs、2Fs、3Fs...nFs附近的镜象信号,为此使用了陷波器(Notch Filter,专利中他称为BEF,即Band Eliminated Filter)。二是滤波器相移越小越好,认为“相移超过180度会带来严重的问题”,而他的两种滤波器做到20KHZ相移15度和相移30度。

第一点,看看上面的MAXIM文档小图和分析,就知道根本是一个谬误,错把ADC用抗混叠滤波器的要求放到DAC上。。。在AEON版主试验他的滤波器时,曾故意将陷波频率偏移,不放在Fs、2Fs上,感觉音质更好。。。但当时没重视起来。。。

第二点既有偏面性,又具迷惑性(若其是正确的,则LPF越陡峭/越多阶,音质就越坏,倒!)。按我现时的观点则是,有相移并不可怕。。。见下述。


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先占个位置再慢慢看[em11]

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晕,想等鬼版续完再留名的

[em02]

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 楼主| 发表于 2005-6-25 17:22 | 显示全部楼层

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三、NOS DAC技术弱点的解决途径

(一)针对高频失落现象进行幅值补偿
   上一部分我已将本人进行幅值补偿验证的实验记录作过介绍,不再重复。
   事实上,我们以前试验过的K. Y. Wang线路就是专门利用LC谐振作幅值补偿的一阶RC滤波兼I/V转换器。老外有一个专门帖子也讨论过这个问题,我本人以前也看过——但因才疏学浅,当时还不明就里。。。。现在回头看一看

这个是K.Y.Wang的与他原来大同小异但较新的线路


这个是老外那个讨论sinx/x滤波器贴子
http://www.diyaudio.com/forums/s ... 6331&highlight=

第87帖中楼主patwen 有一段话:
Once the filter is added, the DAC sound much more alive, natural, and the shorting comings of "dark soundsing", "roll off" and "loss of detail" is gone.
意思是,加进sinx/x滤波器(即带有幅值补偿的滤波器),DAC的声音更真实、自然,并且声音略暗、高频滚降、缺少细节的毛病被消除。

(楼主的话可能有点夸大。我之前曾试过K.Y.Wang的滤波器,虽收到了高频较平衡的作用,但音质方面帮助不是很大,直至使用下面所述的陡峭LPF才得到音质的飞跃。。。)

——以上是我仅见的NOS DAC制作能采取针对高频失落措施的两处,其它我见到的网上有关NOS DAC作品,都没有对高频失落进行处理。。。。后面的陡峭LPF做法,除本坛外更是踪影全无,嘿嘿。


(二)针对镜象信号带来的IMD采用陡峭的低通滤波器(steep LPF)进行整治

1、滤波器

我本来对滤波器了解甚少。通过这轮学了点皮毛,现不揣冒昧介绍一下这方面的知识,来个现学现卖。呵呵。

最常用的滤波器,也是最典型的全极点滤波器有三种:
(1)巴特沃兹(Butterworth)
(2)契比雪夫(chebyshev)
(3)贝塞尔(Bessel)

这些滤波器均不是以电路结构形式,而是以传输函数(数学多项式)的名称来命名的。巴特沃兹(Butterworth)和契比雪夫(chebyshev)属于频域滤波器一类,即针对频响特性的滤波器。其中,巴特沃兹(Butterworth)具有通带内最平坦的频响特性,契比雪夫(chebyshev)具有过渡带最窄,即通常外衰减速度最快、频响曲线最为陡峭的特性。贝塞尔(Bessel)属于时域滤波器一类,具有最佳的方波响应,通带内的群延时特性十分平坦。但通常外衰减速度慢,这也是时域滤波器的特点。


滤波器频响时延特性示意图




     这三种滤波器,各有优缺点。贝塞尔(Bessel)以通带外衰减速度最慢为代价换来了时域响应的最佳。巴特沃兹(Butterworth)以时域响应变差为代价,换来了通带内频响的最平直。契比雪夫(chebyshev)以通带内频响出现起伏、时域响应变差为代价换来了全极点滤波器中最陡峭的频响即最快的带外衰减速度。

老外说,(音响)设计是一种compromise(折衷、妥协)。我觉得这句话总结得非常到位。从上面所附的滤波器示意图中可以看出,任何一个滤波器都不能时域和频域同时照顾,而是要找到一个最佳的平衡点。但平衡点选在哪,这个却是最重要的。。。。

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2、陡峭的低通滤波器(steep LPF)

前面分析到:作为NOS DAC的LPF,首要的任务是滤走这一段22.1KHZ(即0.5*Fs)与44.1KHZ(即Fs)之间的无用镜象信号,其它处的镜象信号也应尽量滤走。这样一来,就不可避免要使用陡峭的LPF、或性能优异的陷波器(决不是ZANDEN式的针对Fs频点的陷波器!)。在这两者中,我发现后者的可行性并不高。我曾简单做过试验,使用同样材料的电感(小钳子去年最开始寄来给我做TDA1541 LPF时的“烂电感”,呵呵),做陷波器时不仅衰减有限,而且会令通带内的高端频响下跌严重,得不偿失,但做5极点、2零点的椭圆函数滤波器时,却可以达到“一中周式”LPF的效果。

前图中已显示出来但没介绍的Cauer滤波器(即椭圆函数滤波器,)就是一种非常陡峭的滤波器,他的带外衰减速度比全极点滤波器中最快的契比雪夫(chebyshev)还要快,最合我们要滤去有害镜象信号的要求。但这种滤波器有两个缺点,一是阻带内仍残留无用信号,二是通带内频响有一些起伏(若做成反契比雪夫滤波器则没有,但我无法找到资料。。。)。三是相位/群延时特性较差。

但我认为:(1)由于DAC零阶保持功能给出了相当的自滤波功能,阻带内的滤波要求可以降低。(2)它通常内的频响起伏并不大,滤波器调整得当,频响仍相当平坦。而且比起喇叭的频响起伏,根本算不上什么。(3)有关相位/群延时问题见下面。。。所以,为解决IMD这个主要矛盾,这种非常陡峭的滤波器最合NOS DAC用。

采用陡峭滤波器,必然要面对其相位特性比不上衰减速度缓慢的滤波器这一问题。但这一问题实际影响有多大呢?我目前还未弄清,但按我的理解,相位变化多少不重要,重要的是延时曲线是否平坦。。。。我翻查过有关资料,有关述说如下,大家不妨共同研究一下:

(1)国内当年的音响界权威李宝善先生所著的《高保真放声技术》一书述说,人耳对相位失真不敏感。

(2)在图书馆无意看到的语音处理技术专著中,也称语音识别上,人耳对语音信号的相位变化不敏感。

(3)BB公司一篇介绍CD机专用GIC滤波器的文档中,则说群延时特性对音质很重要

(4)有关电视机中频信号处理技术的设计书称,若果滤波器的延时曲线起伏大,则会带来不良的电视视觉效果,并为此作为专题来研究处理。国内《无线电与电视》杂志1994年一篇关于电视机集中参数式中频滤波器的文章,也有对群延时特性重要性的同样表述。

由于相位(相位线性、相位失真)与(群)延时是同一样东西的不同“表述”,就象相位噪声与Jitter的关系,所以上面这四种说法中前两种与后两种是相互矛盾的。公说公有理,婆说婆有理。。。呵呵。

若从保守的角度,不管怎样,群延时曲线越平坦越好,但我们使用陡峭滤波器时却很难实现。那么这个群延时曲线起伏的最低要求是多少?我也不知道。。。。但有两个数据可供参考:一是前面楠亮平的2.13ms,这是人耳能听出的延时时间,另一个就是上面的电视机中频滤波器资料,给出的约数十nS(若我没记错的话)内起伏人眼可以接受。这个数据是视觉的,当然比人耳灵敏。。。。。高性能收音机的中周应该也有这方面的数据,而且更直接,更说明问题。。。。。但我找不到。。。。现在试验过的几个声音好的中周式LPF,其延时波动均在数US内(见后面的测试数据),估计。。。应该足够好了


这里,转一段K Y WANG的解释,或许能帮助我们理解时延问题:
http://www.diyaudio.com/forums/showthread.php?s=&threadid=43237&highlight=

quote:
Originally posted by rfbrw
Be aware that if you connect the PCM56 in this manner you will have a delay between the dacs. It will be like the early CD players that only had one dac.  

And be also aware that the delay will be 22.7uS. In that time sound travels approximatly 7.8mm. So if you wish to avoid the delay simply position your head such that the speaker which receives the non-delayed signal is 7.8mm further away from your head than the other speaker.


这里面所说的,也是一般人未意识到的NOS DAC左右声道到达人耳的时间不一致的问题。K Y Wang解释是(意译):这个左右声道时间不一致,相差为 22.7uS,在这段时间里声音大约传送了7.8mm,那么,你只要把你的头向发声滞后的那个喇叭靠近7.8mm,就足以解决问题。

这22.7uS是由于NOS DAC接收处理的是左右声道交错的串行数据,有一个时钟周期相差而带来。早期单DAC+电子开关做双声道的情形也一样。。。。记得当年《业余无线电》杂志译载过一篇耳放文章,针对这一问题,用模拟电路对其中“超前”的声道信号作相应的延时,来均衡左右声道的发声时间。呵呵


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 楼主| 发表于 2005-6-25 17:24 | 显示全部楼层

续5

3、试验与试听

中外DIY作品似乎都不用考虑NOS DAC前面所指两个存在问题,特别是后一个IMD问题。但通过HQ版主的试验和我试制新的I/V转换板,事实告诉我,NOS DAC并不能绕过它,因为采用针对性的解决措施后,TDA1541 NOS DAC的音质得到了产生飞跃,用“脱胎换骨”这个已经差不多被用滥的词来形容也不过份。

HQ版主曾试过三个“中周式”的LPF,分别是一中周式、两中周式、三中周式。配上这三种LPF,TDA1541 NOS DAC音质都比原来有大幅提升。我对这三种LPF全部进行了测量,虽然测试设备落后(没有其它的先进仪器,比如扫频仪、相位差计等,仅有示波器、音频信号发生器、频率计,连毫伏表都没有,数示波器的格子数得眼花。。。5555),但相信这些不那么准确的数据已告诉了我们其中的真相。

两中周式的测量较晚,没有拍下照片来,他的测量特性介乎于一中周式与三中式之间。这是一中周式滤波器的频响曲线和时延:

<img src="attachments/dvbbs/2005-6/200562212145599.jpg" border="0" onload="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onmouseover="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.style.cursor=\'hand\'; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open(\'attachments/dvbbs/2005-6/200562212145599.jpg\');}" onmousewheel="return imgzoom(this);" alt="" />

这两个图是我测得的三中周式滤波器的频响和延时特性:
<img src="attachments/dvbbs/2005-6/200562212713748.jpg" border="0" onload="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onmouseover="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.style.cursor=\'hand\'; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open(\'attachments/dvbbs/2005-6/200562212713748.jpg\');}" onmousewheel="return imgzoom(this);" alt="" />
<img src="attachments/dvbbs/2005-6/200562212728725.jpg" border="0" onload="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onmouseover="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.style.cursor=\'hand\'; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open(\'attachments/dvbbs/2005-6/200562212728725.jpg\');}" onmousewheel="return imgzoom(this);" alt="" />

下面是两中周式与三中周式LPF的实物图
<img src="attachments/dvbbs/2005-6/200562211650907.jpg" border="0" onload="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onmouseover="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.style.cursor=\'hand\'; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open(\'attachments/dvbbs/2005-6/200562211650907.jpg\');}" onmousewheel="return imgzoom(this);" alt="" />


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 楼主| 发表于 2005-6-25 17:25 | 显示全部楼层

续6

下面是我试验“四中周式”洞洞板实物图



下面是即将进行新一轮装制试验、我与AEON版一起设计的“四中周式”PCB图
<img src="attachments/dvbbs/2005-6/200562312556486.jpg" border="0" onload="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onmouseover="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.style.cursor=\'hand\'; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open(\'attachments/dvbbs/2005-6/200562312556486.jpg\');}" onmousewheel="return imgzoom(this);" alt="" />

下面是试过的几种简单滤波器,并都经过试听,效果未如理想。

此实装图,上方的是 K Y WANG的滤波器,下方是ZANDEN式的陷波式滤波器。
<img src="attachments/dvbbs/2005-6/20056221133780.jpg" border="0" onload="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onmouseover="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.style.cursor=\'hand\'; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open(\'attachments/dvbbs/2005-6/20056221133780.jpg\');}" onmousewheel="return imgzoom(this);" alt="" />

这张是2005年1月测得的K Y WANG滤波器的频响特性
<img src="attachments/dvbbs/2005-6/20056221334743.jpg" border="0" onload="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onmouseover="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.style.cursor=\'hand\'; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open(\'attachments/dvbbs/2005-6/20056221334743.jpg\');}" onmousewheel="return imgzoom(this);" alt="" />

这是当时测得的论坛套件中滤波器的频响曲线,以及本人试装的3阶滤波器的频响曲线:<img src="attachments/dvbbs/2005-6/20056221120989.jpg" border="0" onload="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onmouseover="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.style.cursor=\'hand\'; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open(\'attachments/dvbbs/2005-6/20056221120989.jpg\');}" onmousewheel="return imgzoom(this);" alt="" />


从测量结果可以看出,音质比原来有很大提升的中周式滤波器全都具有陡峭的频响特性(他们的时延特性也并不那么坏,呵呵),而对音质帮助不大的K Y WANG滤波器、ZANDEN式的陷波式滤波器的带外衰减速度都很慢。

在我制作完成洞洞板的TDA1541新I/V线路的试听期间,AEON版主做了一块四并联的TDA1543,使用双运放来作I/V和LPF滤波器,声音已确认要比我手头的马兰士CD72好,也比使用标准的1543无源I/V加最简单的LPF(一个电容)时好。。。。当然比起TDA1541+新I/V板差一些。从这个试听中,再进一步验证我之前的体会——NOS DAC需要尽量滤走音频带外的镜象信号,换言之,NOS DAC要充分发挥威力,不能绕开那道坎,必需配陡峭的低通滤波器。


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 楼主| 发表于 2005-6-25 17:27 | 显示全部楼层

续7

四、结束语:

前段时间我从网上得到信息,了解到,菲利浦早年生产的CD一体机LHH2000,被一些人称为史上最强的专业CD机,日本市场上二手价从几年的60万日元升至80万日元,而且有人试听比较过,它的音质还胜出新一代的SACD机。这台机里使用的是什么东东?正是菲利浦最老的CDM-0机芯,而D/A芯片是14bit的TDA1540。对,是14bit!

NOS DAC复活了,TDA1541出现了第二春,菲利浦CDM摇臂机芯又重新被人挖掘。。。为什么原来CD机所用更古老的陡峭特性LPF技术不可以复兴呢?!


五、后记:

在本文成文之前,通过中国音响DIY论坛、外国DIYAUDIO论坛、网上搜索的学习及交流,本人对DAC、滤波器、高速数字线路的Layout以至石英晶体振荡器的认识加深。在有关DAC的I/V、LPF环节的学习试验中,得到如下网友(排名不分先后,呵呵)的帮助,特表谢意.

Aeon:一同试听,承担了新I/V板PCB布线的绝大部分工作。

HQ:以敏锐的听力发现原来NOS DAC上的弱点,并邮赠日本老CD机板,加速了研究进程。

CWW11:对新I/V板的I/V转换运放选用、电源方案提出了宝贵意见。

Janorwa:义务复印了滤波器实用手册的中译本,促进了对该项技术的认识。

小钳子:及时提供了订制电感。。。。后面他还要干大量的活,呵呵

此外,还要感谢远在美国的finneybear,他托小钳子转来的满是英文无线电技术电子书的CD光盘,令我长了见识。

——构思于2005年5至6月间,成文于2005年6月25日。

                                                                      小鬼头 X.G.

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发表于 2005-6-25 17:37 | 显示全部楼层

技术强帖

顶了在看[em01]

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发表于 2005-6-25 17:43 | 显示全部楼层

此贴不得不顶

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发表于 2005-6-25 17:48 | 显示全部楼层

真是令人敬佩啊

虽然看不懂,但对论坛即将推出的滤波器更有信心了.[em11]

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发表于 2005-6-25 18:07 | 显示全部楼层

真是令人敬佩啊

虽然看不懂,但对论坛即将推出的滤波器更有信心了.
贊同。

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发表于 2005-6-25 18:09 | 显示全部楼层

看完在顶!!!

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发表于 2005-6-25 18:11 | 显示全部楼层

强贴,看来又有好东西出了.

头像被屏蔽

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发表于 2005-6-25 18:25 | 显示全部楼层

技术强帖

我们这等菜鸟能搞出来这LPF么?

是不是又有好东西出了?!
[em11][em09]

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发表于 2005-6-25 18:46 | 显示全部楼层

也许这是中国hifidiyer的一个里程碑式帖子。所以,

不顶不行!

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发表于 2005-6-25 18:51 | 显示全部楼层

[贴图]

<img src="attachments/dvbbs/2005-6/200562518504046.jpg" border="0" onload="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onmouseover="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.style.cursor=\'hand\'; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open(\'attachments/dvbbs/2005-6/200562518504046.jpg\');}" onmousewheel="return imgzoom(this);" alt="" />

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强。虽然看不懂,还要顶!

看来我要贮足子弹,准备上阵了,哈哈——
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