AK4399的高级滤波器电路的直流化尝试

WRONGWAY_CN1

AK4399厂方公布的LPF滤波器，有每声道用一个运放的，也有每声道用3个的，为称呼方便起见，暂且将一个运放的称为低级滤波器电路，3个的称为高级滤波器电路，见下面两图：

高级滤波器电路

低级滤波器电路

图上可以看到，低级滤波器电路是直流连接，而高级滤波器电路是通过两个100uF的电解电容连接的。AK4399的输出端直流电压在2.4V，低级滤波器电路是通过一个运放的加法器使静态输出为零，那么厂方为什么高级的不用直流连接呢？
分析线路，厂方在第一级设置了+3.9dB的放大电路，反馈是直流连接的，估计如果用直流连接输出电压放大，偏移也加重。
为此，厂方设置了两个100uF的电解电容，一般认为，电容对音色有影响，虽然我认为影响微乎其微，但是总是存在疑问。
电容后面是一个10k的直流偏置电阻，由于NJM5534的输入偏置电流是0.5uA，所以会产生5mV的压降，同时这电流会产生噪声（可能也微乎其微）。
最不能理解的是厂方设置第一级增益为+3.9dB，第二级是-0.88dB，为什么升了又降下来？是想增大信号提高信噪比？这个提高也微乎其微吧。
我以前在一个帖子里说过，对于加法器的输入阻抗，实际上是不同的，为此有的线路（比如伟良）就设置不同的阻值以使输入阻抗相同，同时加法器的负端和正端工作状态不同，上面并联的电容应该也不同：http://bbs.hifidiy.net/thread-967338-1-1.html
根据上面的思路，我新设计一个线路，试试是不是能克服这些缺点。
当然，有人说厂方的DEMO是最好的，但是我等发烧友，总是想好上加好。
修改的线路在后面。

WRONGWAY_CN1

不知为什么图纸无法显示。

永宁IDY

论坛今天的图都挂了。

yu2007

今天 怎么都看不到图啊

xmlhifi

图一中运放+/-输入阻抗不一样

随风凌子

我是直接平衡输出，懒得考虑它了，头痛！而且音质相当棒。

WRONGWAY_CN1

随风凌子 发表于 2014-7-24 21:03
我是直接平衡输出，懒得考虑它了，头痛！而且音质相当棒。

平衡输出当然好啊，但功放要选用有平衡输入的，还有信号还是通过那个100uF的电容的。

daviscai

直接平衡出滤波器电阻电容要配好，否则滤波器产生的相位差使听感下降。

WRONGWAY_CN1

下面是我修改的线路，谈谈我是怎么考虑的：

修改的电路

首先将100u的电容短路，下面那个10k的电阻取掉，这时第一级的运放输出电位升高，使输出电位稳定的方法有两种，一种是1.2k电阻对地接一个电容，还有一种就是两个1.2k不接地而直接对接。我呢干脆取消1.2k，把输出和输入的负端相接，做成一个跟随器，这样第一级的低通滤波器应该效果更好，此时增益为0dB。
第一级运放直接接解码芯片的输出，取消电容和偏置电阻，应该噪声更低，声音更好吧。
第一级运放的增益改为0dB，如果要保持3dB的增益，就要使第二级的增益为+3dB。
上面说过，加法器的正负端交流输入阻抗是不一样的，如果要使输入阻抗相同，就要做成不对称线路（譬如伟良那种），但是不对称线路对直流来说输入电阻却是不同的，流过第一级运放的电流也不同，真是两难的选择。
我最后选择了对称线路，对称线路的直流电阻相同，第一级的两个运放电流输出相同，虽然交流输入阻抗不一样，但因为第一级运放的输出阻抗很小，所以应该对正负端的平衡影响不大。
最后线路的参数是这么考虑的，由于第二级压差较大，所以阻值取得较大，以避免流过第一级运放的电流太大。现在的数值是正好我手头1k和2.2k的电阻较多。算下来第二级的增益也就是总增益是+3.2dB。
直流化以后对电阻阻值的误差要求较高，不然输出会带有直流电压，而且一般说法是加法器的作用是使正负信号加倍而失真抵消，所以我觉得如果能将输出调试到没有直流电压可以使输出失真得到最大程度的抵消。
但是实际上电阻误差总是有的，只要1%的误差就会使输出带上24mv的电压，要使输出电压为零可以将其中一个3.2k做成可调式，因为原PCB板上没有位置，所以我没有采用这方法，我是在3.2k电阻上串入小电阻调试的，调试的方法是用数字表测量输出端的直流电压，如果输出为正，就在负端加电阻，如果输出为负，就在正端加电阻，根据计算，在3.2k电阻上每增加1Ω会改变0.46mv。我已经在安装选择各电阻时用数字表测量挑选，选择误差最小的电阻，完成后测量输出电压，左声道是-3.2mv，右声道是-2.2mv（所有元件形成的总误差在千分之一左右），所以分别在两个声道的正端3.2k电阻上串联了6.8Ω、4.7Ω，最后测量输出电压在1mv左右（总误差小于万分之一了）。
还有一个一直疑惑的问题是NJM5534在0dB的时候是不稳定的，许多应用电路都在会在5-8脚接一个22p的小电容，但是AK4399的厂方的电路没有给出，不知道是疏漏了还是另有什么原因，为防止不稳定起见，我在各个NJM5534上面接了一个12p的小电容，一方面是我正好只有几个这样的小电容，另一方面我也不想加了电容对带宽和转换速率影响太大。
直流化以后对运放来说会有一个恒定的电流流过，相当于工作在甲类，第一级是从正电源流向加法器的几个电阻，第二级是反馈电阻流向负电源，甲类的工作状态可以减小失真。当然有了这个电流可能噪声要略微增加。
现在修改好以后我听了几天，我不可能像有些人说的，音质发生了翻天覆地的变化，那是不现实的，而且音质这个事情受主观影响太大，所以我就不说什么修改后音质是如何的了，请大家自己判断。

随风凌子

WRONGWAY_CN1 发表于 2014-7-25 14:42
下面是我修改的线路，谈谈我是怎么考虑的：

首先将100u的电容短路，下面那个10k的电阻取掉，这时第一级的 ...

官方文档的LPF参数是为了适应大多数取样频率的，根据自己听音取样频率修改，仿真下，有示波器最好，比起你修改好多了。另注意ΔΣ的DAC带外噪音比起多比特有点大，我觉得截止频率低点为好。

WRONGWAY_CN1

随风凌子 发表于 2014-7-25 20:25
官方文档的LPF参数是为了适应大多数取样频率的，根据自己听音取样频率修改，仿真下，有示波器最好，比起你 ...

我的第一级参数没有改，还是182k，第二级比厂方的低了一点，厂方是284k，我是226k。对音频影响微乎其微。

随风凌子

WRONGWAY_CN1 发表于 2014-7-25 20:53
我的第一级参数没有改，还是184k，第二级比厂方的低了一点，厂方是284k，我是226k。对音频影响微乎其微 ...

是吗？我觉得LPF的截止频率对音色影响还是很大的，至少我的是。

WRONGWAY_CN1

随风凌子 发表于 2014-7-25 21:11
是吗？我觉得LPF的截止频率对音色影响还是很大的，至少我的是。

是吗？你觉得LPF截止频率多少开始影响音色？现在十多倍于音频截止频率，也能听出差异？我看了许多解码器的LPF，频率都不一样。本身自己的也不一样，但这些差异对20K频率的影响小于0.01dB。

fan1688

终于又看到有关AK4399的讨论，只不知双AK4399之LPF可否如此修改?

随风凌子

WRONGWAY_CN1 发表于 2014-7-25 22:17
是吗？你觉得LPF截止频率多少开始影响音色？现在十多倍于音频截止频率，也能听出差异？我看了许多解码器的 ...

那你干脆不要LPF得了，对带内没有影响了吧，事实真的如此吗？

WRONGWAY_CN1

随风凌子 发表于 2014-7-25 23:46
那你干脆不要LPF得了，对带内没有影响了吧，事实真的如此吗？

这些参数略微改变理论上是对带内没有影响的，但考虑到有人说换保险丝对音质也有影响，所以可以考虑将第二级滤波器频率做得和厂方一样，计算下来220p换成175p，470p换成430p。

WRONGWAY_CN1

随风凌子 发表于 2014-7-25 23:46
那你干脆不要LPF得了，对带内没有影响了吧，事实真的如此吗？

看你前面的说法，你采用平衡输出，一般如果平衡输出的话信号直接就从第一级接出去了，第二级是不用的，那你改变的是第一级还是第二级的截止频率？

随风凌子

WRONGWAY_CN1 发表于 2014-7-26 08:40
看你前面的说法，你采用平衡输出，一般如果平衡输出的话信号直接就从第一级接出去了，第二级是不用的，那 ...

我现在是不用第二级的，造成功放互调失真有点大，也尝试过加第二级，可能是搞得不好，音色没有一级LPF明快，各有利弊吧，总的来说我觉得这DAC如果后级不好有点难搞，现在不知咋么搞，有点厌烦了。

WRONGWAY_CN1

fan1688 发表于 2014-7-25 23:39
终于又看到有关AK4399的讨论，只不知双AK4399之LPF可否如此修改?

应该也可以啊。

xjoydnn

为什么低级滤波器不需要电容？因为那个是差分电路啊，共模抑制啊!     为什么第一个电路要隔离？因为没有差分电路，还有放大倍数，静态电压就很高，为什么要有放大倍数？因为要先放大再缩小这样第一阶滤波器的噪声对系统的影响才能大大降低，不然总的SNR会下降几个dB。隔直电容你去掉了，但是滤波回路的电容一样有影响，怎么办？还有第一阶的10k电阻是不会影响SNR的。LZ还可以参考AD1955的电路，手动给一个偏置电流