Апгрейд Musical Fidelity M1 DAC
ЦАП M1 DAC относится к компонентам недорогой линейки M1 компании Musical Fidelity. Сердцем аппарата является микросхема цифро-аналогового преобразователя DSD1796 - довольно неплохой ЦАП, однако шаблонные решения и бюджетные компоненты не позволяют полностью раскрыть потенциал данной микросхемы.
В данной статье решено собрать воедино опыт доработки этого компонента, сложность работ доступна для повторения любителям, имеющим опыт работы с SMD компонентами.
После анализа конструкции и схемотехники (в дальнейшем позиционные обозначения элементов приведены для платы версии 2520 issue 08), были выявлены основные недостатки и обозначилось пути улучшения.
К недостаткам M1 DAC стоит отнести выводной монтаж, для ВЧ устройств, к которым можно отнести и ЦАП, лучшие результаты даёт применение SMD комплектующих. Поэтому было решено заменить ключевые для качества выводные элементы на SMD компоненты. В частности в цифровой части устройства заменены выводные керамические конденсаторы емкостью 0,1 мкФ на SMD 1206 X7R номиналом 4,7 мкФ*25 В. Замена коснулась элементов организации питания ASRC+SPDIF-комбо SRC4392 с позиционными обозначениями С11, С15, С17, С19, С24. Электролитический конденсатор С20 необходимо удалить.
В питании собственно ЦАП и задающего генератора XT1 такая же замена постигла элементы С23, С41, С26, С28, С31.
Конденсаторы в обвязке микросхемы цап DSD1796 обычные Jamicon серии SK заменены на ELNA Silmic II номиналом 220 мкФ*16 В в позициях С30 и С32, и на Nichicon KW номиналом 220 мкФ*16 В в позициях С37 и С38. Дополнительно параллельно конденсаторам С37 и С38 установлены керамические конденсаторы типоразмера 0805 ёмкостью 2,2-4,7 мкФ как можно ближе к микросхеме цап.
Дальнейшее исследование схемотехники устройства выявило забавную подробность - питание аналоговой части микросхемы цап значительно занижено, около 4,3 В вместо 5 В, в результате использования активного фильтра на компонентах TR1, R48, C29. Однако, как известно, микросхемы цап данного семейства лучше звучат как раз при более высоком напряжении питания. Зачем так сделал производитель неизвестно, возможно для разграничения линеек аппаратуры по качеству звучания. Для исправления этого досадного недостатка необходимо удалить элементы R48, C29, а транзистор TR1 заменить на интегральный стабилизатор серии 7805, рекомендуемый производитель: ONS, ST. Для правильной работы необходимо соединить средний вывод микросхемы стабилизатора с общим проводом схемы. Для этого необходимо удалить защитную маску в районе упомянутого вывода (сплошной полигон на верхней слое платы как раз является общим проводом устройства) и припаять его в эту точку на плате. Таким образом микросхема цап запитывается номинальным напряжением 5 В с соответствующим повышением качества звучания.
На следующем этапе производится доработка собственно выходной аналоговой части устройства. Схемотехника данного узла практически полностью повторяет решение из даташита на DSD1796. Данная схема оптимизирована в первую очередь для получения минимального уровня шума, заявленного в спецификации на микросхему, однако заниженные номиналы резисторов вызывают перегрузку выходных каскадов ОУ, в результате чего происходит переход из более линейного режима класса А в более нелинейный режим класса АВ. Поэтому было решено разработать "щадящий" фильтр с более высокими номиналами резисторов для снижения нагрузки на выходные каскады ОУ. Чуть более высокий уровень шума у нового фильтра в реальности незаметен, т.к. практически все фонограммы имеют собственный уровень шума на один-два порядка выше любого ЦАП.
Схема нового фильтра приведена в конце статьи, показан только левый канал, нумерация элементов правого канала повторяет таковую левого канала с добавлением цифры 1 в начале позиционного обозначения (например R20 в левом канале, R120 в правом). Вновь введенные элементы имеют позиционные обозначения начинающиеся с цифры 2 (например С201, R202). Для доработки применены SMD конденсаторы с диэлектриком группы NP0, выводные резисторы Dale CMF60 0.1%.
Некоторые пояснения по схеме.
Доработка коснулась не только пост-фильтра, но и каскада преобразования напряжения в ток (IU) на счетверенном ОУ IC5. Как известно современные дельтасигма ЦАП при своей работе создают массу внеполосных помех, которые перегружают каскад IU, что вызывает ухудшение качества звучания. Для борьбы с помехами введены элементы С201, С202, R201, R202, позволяющие в значительной мере подавить помехи и облегчить режим работы ОУ. Номинал R18, R20 оставлен без изменений.
Схема нового пост-фильтра основана на резисторах на порядок большего номинала чем оригинальная схема, что позволило значительно снизить нагрузку на ОУ и повысить качество их работы. Конденсаторы С39 и С44 заменены на два последовательно включенных SMD 1206 NP0 1n конденсатора для удобства монтажа.
Помехоподавляющие лавсановые конденсаторы С64, С73, С164, С173 заменены так же SMD конденсаторами группы NP0 соответствующего номинала.
Выходные разделительные электролитические конденсаторы С4, С63, С104, С163 можно безбоязненно заменить перемычками получив ещё прибавку к качеству звучания.
Кроме того для улучшения работы узла введены элементы R203 и R204. Данные резисторы создают одинаковую нагрузку на выходы ОУ входящих в состав дифференциальной линии сигнала. Одинаковая нагрузка приводит спектр искажений к близкому виду для обоих ОУ (IC5.3+IC5.4 и IC7.1+IC7.2), что позволяет несколько подавить искажения четных порядков при преобразовании балансного сигнала в небалансный.
Кроме того такое решение позволяет получить ток потребления ОУ (для всего корпуса) практически независимым от уровня сигнала, следовательно меньше сказывается качество блокирующих конденсаторов в питании ОУ на качество итогового звучания.
В питании данного узла также кроется проблема, вызванная бюджетностью аппарата - нет ни одного электролитического конденсатора шунтирующего шины питания используемых ОУ, только керамические конденсаторы емкостью 0,1 мкФ, что явно недостаточно, даже не принимая во внимание повышенную нелинейность их диэлектрика. Для устранения данного недостатка керамические конденсаторы С40, С57, С71, С72, С171, С172 заменены на вышеупомянутые ELNA Silmic II номиналом 220 мкФ*16 В. С обратной стороны платы параллельно каждому конденсатору припаяны по два SMD 1206 NP0 конденсатора емкостью 0,1 мкФ.
Сами ОУ так же желательно заменить. Хорошие результаты были получены с LME49740, LT1365 в позиции IC5; LT1364, LME49720, AD827SQ в позициях IC7, IC107.
Установка конденсаторов значительно большей емкости потребовала доработки схемы блока питания - для устранения повышенных токов при включении введен плавный старт с использованием двух конденсаторов номиналом 330 мкФ*25 В стандартного качества. Конденсаторы установлены с обратной стороны платы, более подробно см. фото в конце статьи. Так же необходимо увеличить сопротивление резисторов R13 и R45 до 3 кОм.
Блок питания данного ЦАП импульсный, для улучшения качества работы необходимо заменить конденсаторы С5, С81, С34 и С80 на Hitano EXR соответствующего номинала. Данные конденсаторы предназначены для работы в импульсных БП и при этом обеспечивают хорошее звучание в звуковых цепях. Так же необходимо удалить элементы С25 и С62.
Итог.
В результате вышеописанных доработок удалось значительно улучшить качество работы ЦАП, звучание стало значительно легче и прозрачнее, без утомительной "грязи и песка" в области ВЧ. Низкие частоты динамичны и упруги. Общий характер звука довольно энергичный и напористый.