水晶解码器（cs43122版）摩机报告

自由的风

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本次摩机集中在模拟输出部分，涉及到电路改动。
提醒：
*摩机有风险，本文意见仅供参考；据此摩机导致损坏、失去质保，后果自负！*

一.       原始增益分配的分析
本机原始增益分配是：
Gn：3×（－1/3）
Gp：3×2/3
分析过程略。



1.       第一级增益＝3，所以这一级的Vpp＝10V左右。相对于30V的电源，这个输出幅度留了一定的动态余量，因此要不要改动随自己的便。在这里失真和信噪比是一对矛盾，但在一定的区间内，这个矛盾不会很尖锐。

2.       真正存在问题的是第二级。因为P通道和N通道的增益绝对值出现了较大差异：1/3和2/3，相差一倍。目前我没有足够的论据来说明，正负通道增益不相等会造成差动输出类型delta sigma DAC的失真变大和信噪比指标劣化；而且台湾一些激进分子甚至只用一条差动脚的信号输出，另一条就空着，也没什么不妥。――但是这里，这种失衡显而易见加剧了这一级的输入阻抗的不平衡，导致PN两个通道的高通时间常数产生较大差异，在中低频区造成额外的失真。这是问题所在。

二.       取消耦合电容－增益分配的重新调整（必修）

对于一个典型的差动输出DAC的模拟电路，耦合电容不是必须的。之所以要串入耦合电容，是因为平衡输出的存在。但是对于水晶，还有一个原因：由于差动放大器存在增益失衡，该级未能有效地消除前面过来的直流分量。这个直流分量是DAC产生的，因为它是single supply operation。因此必须串入电容隔断直流。――本来一个正常的差动电路，是可以将直流分量消除得很好的。

在大多数情况下，取消耦合电容对音质提升普遍具有积极意义，对这个解码器来说则意义非常，因为在前面我说了，存在正负通道时间常数的差异，这个差异必须消除。

直接短路4只耦合电容（中间的4只）是不行滴。在这么做之前，须对第二级进行处理，不然就会有直流跑出来，让你的耳机吃点苦头。

所谓处理，即改动运放的外围电阻取值，使放大器的Gp＝-Gn，意思就是同相端和反相端增益绝对值相等。最高境界是与此同时Zp＝Zn，就是连输入阻抗也配平，但这有点麻烦而且不是必须的，尤其是当不用耦合电容的时候。

Gp＝－Gn＝1/3，如果不改动第一级的增益，这个值就是1/3。而我呢，则把前面的四个放大器都改成了跟随器G＝＋1，所以我这里设置的是1，这样增益分配是1×1＝1。最后出来的电平还是和大家一样的。

PN增益搞平衡之后，就可以短路中间的4只耦合电容了。如果你嫌拆下来不好看，就留在板上吧――不过我要bs你一下下。

做完这些后，你会发现声音有很大的变化。最明显的是低音量感增加，这连木耳都听得出来。
整体声音保守估计三到四成的变化。正因为此，这一节是“必修”。除了声音之外，还有额外的收获：多出4只耦合电容可供他用，J。

三.Cs43122第25脚CMOUT的相关考量和调整（必修）

25脚的官方描述是：共模电压（输出），内部偏置电压至滤波器（外接）引脚；此脚接电容到模拟地；内阻25k；不允许有任何电流通过此脚，否则会影响DAC性能。

这些话让人看得一头雾水。实际上它完全可以用一个方框图来清晰地说明：



可以看到：这个脚同DAC的模拟输出放大器的偏置相关，它的电位就等于四个差动脚的静态电位。

在datasheet中，25脚就是简单地通过两个电容到地。


如果水晶是这么接的话，我就根本没必要说这一大通废话。但不巧的是，小龙显然是看了一眼43122的评估板，于是他把电路设计成这样：

于是就需要确定一下25脚的实际电位是否等于VA的一半，如果不是就要调整一下下电位器。这完全是多出来的事情。

具体操作步骤：
1.       先用表量一下VA；我量出来的值是：5.25V；在5.0-5.5这个范围内都算正常。（和其他dac不同的是，43122的推荐VA和Vref是5.5V）
2.       接着量pin25，或者量4个输出端的任何一个也可以。它的电位应该等于上一个电位值的一半。
3.       调整。

四.电流负反馈运放（CFB）的使用（选修）。

相同的制造工艺和功率等级下，CFB比VFB的OP性能好很多。这里的性能主要是指高频特性。另外CFB的噪声系数通常很低。CFB广泛应用于视频电路。把它用在音频，完全是大材小用，但这种风气是时尚，因此不会有人跳出来反对。

为什么要在这里用CFB，或者说我看中它的哪一点？是因为CFB对方波的响应非常好，这意味着准确。

我的理念是简洁。我认为这种类型的DAC芯片，用两个运放或许更好。人多未见得力量大。但是如果需要平衡输出，那4个运放是省不了的，但是它们可以不位于主信号通道之内。那4个耦合电容也是。耦合电容可能的位置在我看来有三种。

CFB型OP有很多，ELANTEC和ADI有大量的CFB。Ad811是ADI众多CFB的一个，它的优异性能让它脱颖而出。据ADI自己说：811专为广播级视频系统设计（广播级和民用级不是一个档次的）。

High Speed
140 MHz Bandwidth (3 dB, G = +1)
120 MHz Bandwidth (3 dB, G = +2)
35 MHz Bandwidth (0.1 dB, G = +2)
2500 V/us Slew Rate
25 ns Settling Time to 0.1% (For a 2 V Step)
65 ns Settling Time to 0.01% (For a 10 V Step)
Excellent Video Performance (RL =150 V)
0.01% Differential Gain, 0.01° Differential Phase
Voltage Noise of 1.9 nVÖHz
Low Distortion: THD = –74 dB @ 10 MHz
Excellent DC Precision

它的转换速率、噪声系数、建立时间等都不是一般的强。另外它最大输出电流高达100ma，这算比较强了。

Ad811还有一个招人喜欢的地方是价格便宜，二手货只要10rmb，比5532大s的性价比还高很多倍（性价比最低的当属827AQ）。

CFB不能直接替换VFB。不管3721就插不会有好结果。如果你比较迟钝，那在你还没反应过来之前就已经烧糊了。烧糊是因为温度上升；温度上升是因为发生了自激。更严重的后果是连带DAC一起给烧了。

CFB频带很宽，这是容易自激的原因之一。它对布线要求严格，反馈网络各电阻的取值也不是任意的。Ad811有一个反馈电阻推荐取值表格，兼顾了稳定性和带宽，根据它设定关键部位的电阻值基本没有大问题。我们是音频应用，用不了太高带宽，因此取值尽量往大了取。



另外有一张图表很重要，它给出了上升时间rise time/过冲overshoot与反馈电阻Rfb大小之间的关系。可以看到，上升时间和过冲是一对矛盾,很难左右逢源。但存在这样一个区间：Rfb＝600～800ohm，两者都在让人可以接受的范围内。




反馈网络中的补偿电容一定要拿掉，留在那儿不自激你来找我。

我的取值如下：


前面四个运放接成跟随器。一个直观的优点是省事，因此只需四只电阻，其余外围可以去掉。当然好处不止省事这一个，我就不细说了，大家慢慢体会。


反馈电阻取值为750ohm。前面说过有一个范围：600～800。但实际为了确保稳定，下限是680；上限则可以超过一些，850其实也不错。在850左右，过冲已经小到可以忽略，与此同时，上升时间仅为4纳秒，真不赖。

两个差动转单端放大器的所有电阻均为680ohm，一共是8只电阻。

从电阻的数量来看，容易给人假象：第一级比较好搞。实际正好相反，这一级的自激很难消除，差点把人搞疯掉。我想过很多方法来消除自激，包括电源并小电容啦，反馈电阻直接焊在背面脚上啦，切除多余的pcb铜皮啦……结果p用没有，运放温度还是一个劲飚升。最后各种可能嫌疑全部排除，凶犯浮出水面：问题出在两级之间的信号传输PCB。它们很长，不规整，与信号地耦合过于紧密，于是导致811不稳定。据我所知，差动线对的布线原则是：等长、平行、彼此靠近等。43122的评估板布线对这个原则有很好的体现，看一下会就有感性认识。


（最长的那两对线就是）

找到原因后就好办了。我是这么办的：原来的pcb信号线两头切断，弃置不用；凌空架设两对双绞线，当然你也可以试一下贴着板。我用的线是网线。注意别用屏蔽线，不然前面的活都白干了。这么办完之后，四片811终于老实了。


Ad811带来的是更为凝聚的声音，这就是advantage所在，这就足够。我自认听力一般般，就只说这些吧。听到过有人说：ad811好是好，就是没有低音。我怀疑他的电路有毛病，要不就是在胡言乱语。



最后：关于这篇摩机报告

从我打算写到开始动笔写，其间经历了一个月这么久。除了春困导致无思进取的客观原因之外，我在考虑写这个东西合不合适。小龙和我私底下关系不错，我却要在背后捅刀子，告诉别人他的解码器其实有BUG；另一方面，大家看了之后纷纷效法摩机，而摩机难免失误，这就在无形中使小龙的售后服务吃紧。这纯属小人之举，连我自己都觉得可恶。但是不写吧又不爽，进退两难。

后来我征求小龙本人的意见，结果他说：无妨，但须声明“菜鸟慎摩”。但我没跟他提BUG的事。因此如果有人说：自由的风好卑鄙哦！……我没什么意见。

自由的风

oming

不错

阿斯兰萨拉

强!  [s:34]

pieryu

太专业了，帮顶

monstera

太牛了，看不懂，哈哈

nothing

教材 [s:21]

装可爱的胖子

风版怎么来这边发这么专业的文章啊...........可怜我等菜鸟还要费力的去拜读啊 [s:48]