Огляд ЦАПу Audio-gd R8 MK3. Мудрість в розумі, ентузіазм в серці

Дійсно балансний повністю дискретний ЦАП R2R.

Інформація виробника

Унікальна технологія усунення джиттера

Джиттер завжди вважався основною причиною погіршення якості звуку в цифрових системах порівняно з аналоговими системами високого класу. У деяких традиційних конструкціях ЦАП метод опрацювання тактової частоти полягає у дотриманні та відновленні тактової частоти джерела сигналу, а деякі конструкції також мають можливість зменшення джиттера, але з обмеженнями, коли рівень джиттера великий.

Це поширене рішення дає хороші результати в лабораторних випробуваннях. Однак при реальному використанні більшість джерел сигналу мають великі рівні джиттера, тому якість звуку в результаті не буде задовільною. 

Це нагадує випадок, коли Китайський науково-дослідний інститут страхування нещодавно перевіряв пряме зіткнення між автомобілями двох марок, і користувачі мережі прокоментували автомобіль, який набрав вищий бал у тесті: «Він не провалив тест, але й не виграв тест».

Щоб повністю виключити вплив джиттера у вхідному сигналі, R8 MK3 використовує асинхронний процес синхронізації. Спочатку він зчитує і зберігає значний об'єм даних джерела сигналу в ОЗП (оперативний запоминаючий пристірй), відкидає тактову частоту джерела сигналу і безпосередньо використовує високопродуктивні вбудовані мікросхеми Accusilicon для синхронізації вихідного сигналу з ОЗП. Оскільки і дані, і тактовий сигнал обробляються FPGA, впливом передачі на джиттер можна знехтувати. Рівень джиттера, по суті, такий самий, як і для тактових імпульсів TCXO, що використовуються в R8 MK3.

Ключем до цього методу обробки є забезпечення цілісності передачі даних, що є нашим ноу-хау. Пам'ятайте, що щойно під час передачі втрачається один зразок даних із мільйона, під час відтворення буде чути різкий і очевидний тріск, такий, як, наприклад, статичний розряд або подряпина на вінілі.

Пан Хе (керівник Audio-gd — прим. перекл.) пристрасно любить музику, і для нього сеанси прослуховування є джерелом натхнення для нових конструкторських ідей. Наш центр не тільки має перевагу повного контролю над програмними та апаратними технологіями, а й правильно розуміє відтворення музики. Не покладаючись на аутсорсинг в дослідженнях і розробках, ми можемо в будь-який момент прослухати роботу під час конструювання, що дає змогу домогтися й реалізувати найбільш реалістичне відтворення звуку.

Оскільки локальний таймер і таймер джерела сигналу повністю ізольовані і працюють незалежно, традиційні методи вимірювання джиттера не можуть бути застосовані, натомість потрібна спеціальна схема збору даних для оцінки його рівня. Для людей найкращим методом тестування завжди є тести на прослуховування. Звук без джиттера дуже реалістичний і природний, чистий, як чиста вода, і дуже захоплюючий.

Особливості R8 MK3

Минуло 3 роки з моменту запуску R8 у 2018 році. Завдяки повністю програмованим схемам R8 ми постійно оновлюємо прошивку, щоб поліпшити зручність використання. R8 МК2 був спроектований й випробуваний на початку 2020 року, після чого був рік безперервних прослуховувань, доведень програмного й апаратного забезпечення. Використали новітнє дискретне сервостабілізоване джерело живлення, характеристики якого можна порівняти з хімічними джерелами, після більш ніж року калібрування й оптимізації кожної частини схеми.

У компонентах DA використовуються ці нові дискретні сервостабілізовані джерела живлення, аналогові схеми, як і раніше, живляться від джерел живлення класу А для досягнення найкращого звуку, як було встановлено під час тестів прослуховування. Виробництво і продажі не планувалися до тих пір, поки ми не були повністю задоволені реалістичністю звуку.

Покращення цілком очевидні порівняно з попереднім поколінням.

1. У конструкції по-справжньому збалансованої передачі струму використовуються повністю дискретні деталі. Чотири набори повністю дискретних і незалежних апаратних декодерів DSD. Вісім наборів повністю дискретних модулів R-2R DA утворюють двоканальний балансний двотактний декодер.

Для живлення ланцюгів DA використовується новітнє дискретне сервостабілізоване джерело живлення, рівень шуму якого можна порівняти з рівнем шуму батареї, але без сухих і тонких звукових характеристик. Робоча температура стала значно нижча, ніж у попередньої моделі. Аналогова схема, як і раніше, живиться від регульованого джерела живлення класу А для досягнення найкращих результатів звучання (оновлення).

2. Слухаючи пристрій і вивчаючи його звук протягом тривалого часу, ми успішно інтегрували характеристики звуку аналогового вінілу в цей продукт, причому це можна включити опціонально на передній панелі (нова функція).

3. Входи USB і HDMI оснащені ізоляторами і двома наборами лінійних джерел живлення для роздільної подачі живлення на модулі USB і HDMI перед ізоляторами для запобігання перешкод від джерел сигналу.

А) USB використовує двосторонній ізолятор передачі, який не тільки передає сигнали IIS процесору FPGA, а й також приймає синхронний тактовий сигнал, надісланий процесором FPGA.
Сам інтерфейс USB більше не оснащений генератором частоти. Для більш точного передавання сигналу і підвищення якості звуку до чудового рівня застосовано синхронний генератор. Якість звуку тепер насправді краща, ніж у версії R8 попереднього покоління 2020 року, яку живлять від DI-20 (проте не так добре, як у DI-20HE).

Б) Модуль HDMI тепер оснащений незалежним ізолятором для поліпшення якості звуку на вході HDMI.

4. Відображення функції частоти дискретизації вхідного сигналу (нова функція)

5. Цифрові схеми всього ЦАП складаються з 1 FPGA і 5 CPLD (обидва пристрої програмовані), що дає змогу розділити різні функціональні схеми та запобігти перешкодам.

FPGA працює в режимі паралельної обробки даних.

Сигнал IIS являє собою послідовну передачу даних. Для кожного біта даних потрібен один такт.

Для одного кадру даних лівого і правого каналів потрібно 64 такти, тому необхідна стабільність протягом 64 тактів.

У паралельному режимі потрібен тільки один тактовий сигнал для передавання й оброблення 32-бітних даних лівого і правого каналів, що значно підвищує швидкість оброблення і менше впливає на стабільність тактового сигналу.

Вхідні дані IIS (USB і HDMI-IIS) реорганізуються у два набори 32-бітних паралельних даних одразу після їхнього введення. Після демодуляції сигналу SPDIF його також відправляють на наступний рівень оброблення через два набори 24-бітних паралельних даних.

Дані DSD також реорганізуються у дві групи 64-бітного паралельного оброблення даних одразу після їхнього введення. Порівняльне прослуховування показало, що режим паралельного опрацювання може зробити звук чистішим і нейтральнішим, з кращою динамікою і більш аналоговим забарвленням.

6. Два першокласних TCXO Accusilicon з частотами 90 і 98 МГц забезпечують синхронізацію всього пристрою і застосовуються для відтворення всіх швидкостей даних без підвищувального перетворення PLL. Нова архітектура управління генераторів робить їхню роботу більш стабільною, що збільшує прозорість і деталізацію.

7. DSD використовує вбудовану асинхронну синхронізацію для поліпшення синхронізації, що, вочевидь, покращує чіткість і динаміку відтворення.

8. SPDIF підтримує відтворення DOP.

9. Усі налаштування цифрового режиму можна змінити на передній панелі в реальному часі.

10. Порт оновлення вбудованого ПЗ розташовано на задній панелі апарата (для оновлення вбудованого ПЗ не потрібно відкривати або знімати кришку).

Переваги та недоліки ЦАП R-2R

Переваги:

1. R-2R не перетворює тактовий сигнал у вихідний сигнал. 

2. R-2R не чутливий до джиттера, а Delta-Sigma вельми чутливий.

3. Рівень вихідного сигналу R-2R точніший, ніж у Delta-Sigma.

Недоліки:

Гармонійні спотворення R2R можуть бути досить низькими, але не такими низькими, як гармонійні спотворення ES9038 PRO (Delta-Sigma).

2. З недоліком точності та притаманними резисторним сходам збоями нелегко впоратися.

Дизайн R-2R популярний на ринку

Чи то набори для самостійного виготовлення, чи то фабричні вироби. На ринку недорогих комплектів для самостійного виготовлення звичайний дизайн ґрунтується на старій технології MSB, але зберігає тільки частину перетворення сигналу і відмовляється від вишуканого дизайну оригінального продукту.

У цій конструкції використовується послідовне введення даних у мікросхему зсувного регістра для перетворення даних в аналоговий сигнал. Технічну проблему R-2R він вирішити взагалі не здатен. Працездатність цієї конструкції повністю залежить від точності сходових опорів.

У продукції заводу високого класу використовуються досить складні технології для розв'язання проблем R-2R з метою досягнення високих характеристик і якості звуку. Деякі виробники використовують послідовний режим керування мікросхемою зсувного регістра. У конструкції на малюнку нижче використовується FPGA для паралельного керування перемиканням ступеневого опору. 

У режимі паралельного керування перемикач ступінчастого опору кожного біта контролюється індивідуально, тому він має надвисоку швидкість (паралельний режим потребує лише 1 тактового циклу для виводу всіх бітів, послідовний режим потребує щонайменше від 8 до 24 тактових циклів) для відправки або поновлення даних та може виправити дані в будь-який час, щоб отримати вихідний сигнал з високими характеристиками та низьким рівнем спотворень, а також розв'язати проблеми, викликані допусками опору та збоями перемикання.

Точність ступінчастого опору

Багато людей піклуються тільки про точність ступінчастого опору, тому що думають, що R-2R істотно залежить від точності опору. Наразі стандартом є 24 біти, але чи може точність резисторів, що виготовляються, досягати 24 біт? Навіть при 16 бітах вимога точності становить 1/66536, тому точності 0,1% (1/1000) абсолютно недостатньо. Фактично, 0,01% (1/10000) все одно не відповідає вимозі 16-бітності, не кажучи вже про 24 біти.

Тому підвищення точності опору недостатньо для вирішення проблеми. Якби на ринку були доступні резистори 0,00001%, вони відповідали б вимозі 24 біт, але власний опір перемикальних пристроїв повністю звів би нанівець цю перевагу надвисокої точності.
Нам потрібно вирішити проблему технічно, а не просто підвищити точність опору. Але ми, як і раніше, використовуємо в наших продуктах надвисокоточні резистори.

Важливість FPGA/CPLD

Щодо FPGA/CPLD важливо підкреслити те, що вони являють собою пристрої з програмованими логічними масивами. Наразі FPGA використовуються в багатьох високопродуктивних ЦАПах, таких як популярний ROCKNA WAVEDREAM DAC.

З 2008 року ми використовуємо конструкції FPGA в продуктах ЦАП. Ця машина складається з однієї FPGA і п'яти CPLD, що лежать в основі цифрового оброблення. Компонування апаратного забезпечення всередині FPGA може бути спроєктовано й організовано за допомогою програмного забезпечення, тому обладнання можна модернізувати за допомогою оновлень програмного забезпечення. Перевагою цієї конструкції є високий ступінь гнучкості. Це дає змогу покращувати якість звуку, додавати функції та підтримувати продукт в актуальному стані за допомогою оновлень програмного забезпечення (прошивки).

Функції FPGA/CPLD

1. FPGA реалізує високопродуктивний демодулятор SPDIF (замість використання низькопродуктивних мікросхем демодулятора SPDIF, таких як DIR9001, WM8805, AK411X тощо).

2. Поєднання тактової синхронізації та технології FIFO для виведення даних дає можливість точно синхронізувати її з тактовою частотою і, таким чином, виключити джиттер.

3. Вбудовані цифрові фільтри 2X, 4X і 8X та різні режими NOS дають змогу користувачам обирати тон, що найкраще відповідає їхньому особистому смаку.

4. Завдяки унікальному дизайну, можливо імітувати характер звуку відтворення вінілових дисків.

Повністю дискретний вихідний каскад

Останнім етапом проходження сигналу є аналоговий вихідний каскад, і він має вирішальний вплив на якість звуку ЦАП.

Яким би чудовим не було проектування цифрових схем, без чудової конструкції аналогового вихідного каскаду якість звуку залишиться ординарною. 

Аналоговий вихідний каскад під'єднується безпосередньо до модуля DA 7, використовуючи тільки компоненти наскрізного монтажу (не SMD).

Високошвидкісний підсилювач ACSS використовується для посилення та обробки сигналу. Підсилювач АССС виконаний без негативного зворотного зв'язку і працює в режимі струмового сигналу. Йому не потрібно багаторазово перетворювати сигнал між струмом і напругою, як в інших конструкціях.

Вихідний буферний каскад використовує несиметричний польовий транзистор класу А, і дві групи з'єднані паралельно для досягнення більш низького вихідного імпедансу. Загалом, вихідний каскад працює в чистому класі А, без будь-якого негативного зворотного зв'язку, тому він може відтворювати чистий і реалістичний звук.

ЦАП має чотири вбудовані операційні підсилювачі, які виконують функцію сервоприводу постійного струму, тому ЦАП може працювати без розподільних конденсаторів, уникаючи шуму та забарвлення. У всіх сигнальних каналах, що слідують за модулем DA, не використовуються елементи перемикання для досягнення справжнісінької та чистої якості звуку. 

Потужна конструкція блоку живлення

Використовуються 3 високопродуктивні трансформатори з R-подібним осердям загальною потужністю 135 Вт і фільтрувальні конденсатори аудіокласу ємністю понад 30 000 мкФ для забезпечення чистоти джерела живлення. Живлення постійного струму цифрових частин розподіляється за допомогою 9 надшвидкісних малошумних блоків живлення, вони об'єднані в групу двоступеневих блоків живлення.

Аналогові частини постійного струму розподіляються по 4 групах блоків живлення чистого класу А для аналогових вихідних підсилювачів, а 4 групи дискретних блоків слугують для блоків живлення, продуктивність яких може конкурувати з живленням від батарей для цифрових і аналогових модулів DA окремо.

Компонування

У ЦАП використовуються алюмінієві пластини завтовшки 5 мм для розділення цифрової секції, аналогових секцій лівого і правого каналів і секції трансформатора, щоб уникнути взаємних перешкод між ними. Аналогові частини лівого і правого каналів симетрично розподілені по обидва боки від цифрової частини, з однаковою довжиною і відстанню шляху проходження сигналу, що робить якість звуку більш рівномірною і точною.

Модуль DA 7 встановлено між двома алюмінієвими пластинами, щоб уникнути перешкод від інших ланцюгів. Складне компонування і процедуру монтажу було обрано для забезпечення більш чіткого і чистого звуку, а також для розширення звукового поля.

Специфікації, перевірені в режимі OS8, ми завжди вдосконалюємо для поліпшення реального, музичного та аналогового звуку. Поліпшення можуть призвести до змін у характеристиках і конструкції без попереднього повідомлення.

Система працює в наступних режимах: N0 – новий режим NOS, N1 – базовий режим NOS, O2 – 2-кратна передискретизація, O4 – 4-кратна передискретизація, O8 – 8-кратна передискретизація, S – імітації звучання фонокорректора. Можливе автоматичне затемнення дисплея - він згасне через 10 секунд після останнього впливу, що управляє. Роз'єм HDMI використовується для передачі сигналу IIS.

Перед відправкою цей продукт прогрівається щонайменше 300 годин. Виробник рекомендує прогріти ще 300 годин. Найефективніший спосіб прогріву - відтворення музики. Виробник також не рекомендує вмикати пристрій раніше, ніж через 30 секунд після його вимкнення.

Audio-gd R8 МК3 — технічні характеристики

• Співвідношення сигнал/шум: >120ДБ
• Вихідний опір: <5 Ом (XLR, RCA)
• Вихідний рівень: 2,5 В (RCA), 5 В (XLR), 2+2 мА (ACSS)
• Частотна характеристика: 20 Гц — 20 кГц
• КНІ: <0,01%
• Вхідна чутливість: 0,5 В (75 Ом, коаксіальний) 19 дБм (оптичний)
• USB1.0-USB3.0, RJ45/HDMI: 3,3 В
• Підтримка операційних систем (USB): Windows, OSX, Linux, ISO
• Підтримка вибірки USB і IIS: 44,1-384 кГц / 32 біт DSD64-512
• Коаксіальний режим: 44,1-192 кГц
• Оптичний режим: 44,1-96 кГц
• Вимога до живлення Версія 1: 100-120 В змінного струму, 50/60 Гц.
• Версія 2: 220-240 В змінного струму, 50/60 Гц.
• Споживана потужність: 21 Вт
• Вага упаковки: Приблизно 12 кг
• Розміри: Ш430 X Д445 X В80 (ММ, повністю алюмінієвий) 
• Аксесуари: Кабель живлення змінного струму X1, кабель USB X1

Також вам буде цікаво: Огляд ЦАПу Audio-GD R8 MK3. Рішення для тих, хто хоче апгрейдити свій сетап не за всі кошти світу