分享

usb外置声卡如何选,非常头痛,喜欢的一起来YY,常见的芯片及方案研究

 乱七八糟乱炖 2017-06-11
   pchifi给喷得最多的一点,莫过于杂波干扰。集成声卡有干扰,独立声卡也不见得干净到那里去啊。

   于是,再次萌生了外置声卡,DAC的想法。希望有兴趣的朋友共同研究。

   玩外置声卡,不外乎三个途径,淘宝牌,品牌,diy。

   最为熟悉的莫过于乐之邦的产品。Monitor 01 mini, 02US, 01USD都是很好的基准产品, 但是一来性价比不高,而来,选择还是有点少。


monitor 01 mini


这是一颗5万门的XILINX的通用现场可编程门阵列芯片(FPGA),这款芯片本身不具备任何功能,它需要写入代码后才能实现不同的作用。它在乐之邦新一代的USB声卡当中,均有运用,包括玲珑V系列。虽然芯片相同,但Monitor系列与玲珑V系列使用的算法却不一样,因此实现了不同的功能,玲珑V的功能要多的多,但在音质部分的算法上,却不如Monitor系列的来的精准,Monitor系列通过FPGA系列的内置时钟管理器来重整,以提高音质,玲珑V并没有这么做,这也是Monitor系列音质明显优于玲珑V的关键原因


Cypress CY7C68013A是一颗可编程的高速USB外围控制器芯片,它的基本功能确定,也可以通过写入代码来实现拓展,在玲珑V的设计当中,也采用了这颗芯片。这款芯片承担USB信号输入转换的功能。


DAC芯片不再是PCM1793,而换成了PCM1754。这款芯片同样也支持24bit/192kHz,但指标明显低于PCM1793。这款DAC芯片的高采样率时的音质并不太好,但44.1kHz时的表现却非常出色。


运算放大器不再是OP275,而换成了CLC2059,这款运放芯片并不多见,它由Cadeka公司出品。
它的主要特征就是低噪声和支持4-36V的宽电压范围,它的设计目标就是用于替换OP275。从成本上说,它比OP275要便宜不少。

01 Mini 依然保持了Monitor一贯偏暖的音色风格


DAC芯片也与01 US的一样,为Burr-Brown PCM1793,支持24bit/192kHz,动态范围高达113dB。这颗芯片常见于中档CD机与中档解码器。


运放采用的是Analog Devices OP275,依然与01 US配置的一样。这款运放本身就具有醇厚柔和,温暖的胆机风格。这颗运放价值不菲,它的价格是最为常见的TI NE5532价格的20倍左右。


与01 US不同的是,02 US集成了一个由D669与B649对管组成的耳机放大器,加上运算放大器提供的一组耳放,实际提供了2组耳机放大输出。

好了,看完品牌版本的,我们继续淘宝


USB声卡的芯片选择 
  
USB声卡,最先要考虑的就是要理解USB音频架构存在的问题,以及不同的芯片选择。 
需要关注的USB声卡芯片主要包括: 
音频I/O控制器,数模转换器(DAC)和模拟信号放大器。 
  
个别的USB声卡还带数字输入(数字音频接收芯片是DIR9001,CS8412之类), 
这里暂不详述。 
  
USB音频架构问题 
USB音频架构的问题,我们在这里不多说了, 
总之USB org的那个USB audio class是个工业化成本优先, 
但对高保真音质没什么帮助的很残废的架构。 
倒是乐之邦提出的那个所谓的那个异步时钟工作模式算是一点小小的改进。


USB音频I/O控制器 
USB音频I/O控制器的厂家基本上就是CMedia(驊訊電子)和TI收购的BB(Burr-Brown)这两家 
前者的代表芯片是CM108,后者的代表芯片是PCM2702和PCM2707 
在很多Hi-Fi系统中都有用到这几颗芯片。一般的评价是BB的芯片要好一些。 
但我个人认为数字部分相差不大,DAC则可以换用外置DAC。 
问题是这些芯片都是USB 1.1 Full speed的,传输速率不是很高, 
为高清音频流的传输和回放留下了隐患。 
  
数模转换器(DAC) 
数模转换器(DAC)这个芯片承担着整个系统里最重要的工作, 
负责把数字音频转换为模拟信号。常见的供应商有很多: 
比如TI,Cirrus Logic,ADI, AKM,NXP,Wolfson等等 
  
性能最好的无疑是TI(收购自BB)的PCM1794(A),用这颗DAC的整机产品通常价格都很高。 
PCM1794A的几个关键参数:信噪比,失真度,通道隔离度,动态范围等远远超出竞争对手。 
PCM1794A的淘宝报价大概是80,因为价格太高了,很容易断货。 
  
TI还有几颗在Hi-Fi系统中常见的DAC:PCM1704,PCM1792,PCM1793等等 
其中PCM1793的应用目前来看最为广泛,因为价格较低,而且供货容易, 
但其性能参数与PCM1794A不是一个级别。


其它几家公司的旗舰DAC产品列在下面,大多数是24bit/192KHz的: 
Cirrus Logic: CS4398, CS43122(停产) 
ADI:AD1955 
AKM:AK4395,AK4399(这个是32 bit的) 
Wolfson:WM8740,WM8741 
NXP:TDA1541(停产) 
有兴趣的同学可以逐个儿把datasheet找来看看。 
  
虽然USB控制器一般自带DAC, 
但Hi-Fi系统基本上都还是要采用外置DAC的, 
能够获得更高的性能, 
甚至还有用两颗DAC的方案,能获得更大的信噪比和通道分离度。 
  
常见的USB音频控制器+DAC的方案包括: 
cm108+cs4398 
cm108+pcm1794 
pcm2707+pcm1794 
pcm2707+CS4398 
这些方案都非常容易做,基本上成为DIY和山寨的首选。 
当然受到价格和供货的限制,目前山寨更多的选择是把DAC换成成本更低的PCM1793。

淘宝货,见到最多的,莫过于CM102,pcm1793方案的

再来看看,常见的芯片,以及各家的评价吧



DAC的性能和音质很大程度上由DAC的数字滤波器决定。那么我们现在就来看看几个比较著名的DAC芯片的数字滤波器性能,以对他们进行评估。评价数字滤波器的性能,可以简单从两个参数考虑,一个是Passband Ripple 另一个是Stopband Attenuation 。
芯片         Passband Ripple(DB)      Stopband Attenuation(DB)
--------------------------------------------------------------
WM8741       0.00005                        110
PCM1792      0.00001                        130
PCM1794      0.00001                        130 
AD1955       0.0002                         110
AD1852       0.0002                         110
AD1853       0.0002                         110
CS4328       0.00025                        90
CS43112      0.0001                         102
CS4398       手册未直接给                   102
PCM2702      0.002                          82
PCM1793      0.002                          82
WM8740       0.001                          82
TDA1305      0.025                          60
PCM2704      0.04                           50


从上面的数据来看WM8741和PCM1792/PCM1794是极品DAC芯片,AD1955把守第二梯队(CS43122/CS4328已停产),但是AD1955有个特点就是可以外接更好的数字滤波器提升性能。CS4328是个很老的芯片了,但是性能却非常棒,而且电路简单,缺点是难以买到,另外就是只支持到48K采样。代表作是Meridian英国之宝的563解码器。第三梯队中PCM2702是个好东西,可以说,如果用了它,可以抵PCM1793和WM8740这个档次的DAC了,所以,如果是PCM2704加上PCM1793或者WM8740,性能和PCM2702差不多。最后是PCM2704/5/6/7,本身自带的数字滤波器性能比较差,如果配一块PCM1793/WM8740还不如直接上PCM2702(不过据说PCM2702非常难处理,很容易死机,这是限制它应用的最主要原因吧),所以最好是搭配AD1955这个档次的,以作较大提升。CS4398手册没有直接给出Passband Ripple值,但是有文章说只有0.02DB。
LINN在其最高端的DS解码器上,用的是WM8741(不知道是否使用了外置数字滤波器,因WM8741片上的数字滤波器已经足够强大了),而使用PCM1792的高端DAC有AUDIO RESEARCH以及CARY AUDIO,NORTH STAR,艺雅QB9等。
以上的性能指标,一个梯队和另一个梯队,相差可以有一个数量级之多,但也不是你用上了性能高的DAC,音质就一定好,还和设计等诸多因素有关,这里权当做个参考罢了。近年比较火的TDA1543 NOS DAC,即不采用超采样,这样,数字滤波的效果就更差了,但是据说音质很好。TDA1305与TDA1543相比,采用了超采样,可以肯定,它的高频肯定好于TDA1543,与其他芯片不同,飞利浦的比特流技术,会有另一番风味吧。另外,数字滤波器性能比较差的,一般高频比较差(因为从技术角度来讲,数字滤波器差,就要求模拟滤波器把高频信号多滤去一些),但是听感上似乎有些胆味(因为很多胆机频响不过关,高频差)。如果事情这么简单就好办了,还有必要做那么好的数字滤波器么。所以,真正好的解码器,除了要有高的解析(数字滤波器性能要过硬),还要有胆机的中频(胆机中频好比较容易做到),和高级胆机的高频(并不差),这就看设计者的实力了。

好了,开始逛淘宝了(本人无淘宝店,一切事务与我无关,价钱也是即时淘宝查出来的)

PCM2704芯片,只能说soso,远不如1793,一句话,便宜货

其实,不介意的话,买回来就可以用了,外盒吗?自己DIY,或者向JS买带盒子的版本,55块,不贵,16块一个盒子


CM2704芯片,10PPM高精度有源晶振。Nippon固态电容

好简陋


飞利浦UDA1321 DAC芯片,24bit精度,可回放8,16,24bit数据流,性噪比可达95db,总谐波失真加噪音(TDH+N)0.0032%,内部采用双面玻纤

由于不少资料都是从js那边贴出,我只好尽量删除js的自吹自擂

CS4328是个整合18BIT芯片,集成数字滤波、D/A转换、LPF,和MOSFET输出。相对制作简单,最主要是这个芯片虽是整合芯片,但性能却不差,输出相移非常小,相对于一般的外置设计要好得多,只要设计合理,容易出好声却价格便宜,人人玩得起。
      另这个芯片内部其实是由两个芯片封装而成的,也就是说其实是相当于两个芯片(模拟和数字部分是分开的),简单的设计,优异的性能,MOSFET输出,都是好声的保证,故也有不少售价昂贵的名机使用,如英国之宝,国都,LINN,HELIOS等 ,当然也有不少低档机用,足见此芯片是有实力的。PHILIPS也有类似于它的芯片TDA1305,但指标上CS4328要好一些。


USB芯片采用了pcm2706,具备了I2S输出

I2S(Inter—IC Sound)总线是飞利浦公司为数字音频设备之间的音频数据传输而制定的一种总线标准,该总线专责于音频设备之间的数据传输,广泛应用于各种多媒体系统。它采用了沿独立的导线传输时钟与数据信号的设计,通过将数据和时钟信号分离,避免了因时差诱发的失真,为用户节省了购买抵抗音频抖动的专业设备的费用。

DAC解码部分采用了大名鼎鼎的飞利浦TDA1305T芯片。声音通透而纯净,背景宁静,高频延伸和空气感不错,听人声嗓音还原得极富感染力,低音产生舒适的包围感,速度快,非常稳定清晰

通过I2S直接将数字信号传送至TDA1305T,并没有使用SPDIF传输。用SPDIF不仅多了两次转换,而且还要经过PLL锁相环,jitter增大了不少。

太混乱,我也看不懂

看看某大牛的建议,不可尽信


300块以下    淘宝上个人DIY的小DAC  比如CM108+ CS4398或者PCM1793的  声音干净 比集成好  耳机可听出差别  买到素质好的就超值了 

600块  乐之邦02US  HA NG98  ZERO 09等  这几个都是有点小名气的,素质对比300块的更有保证点,但是不敢说能秒杀300块中做得不错的那些 

800块    HiFi DIY MINI USB DAC      MAD-07    艺苑10周年 PCM1798版本    前者有USB输入有耳放  中间的是小有名气的耳放+DAC  后者是纯解码 如果要加USB和耳放得另外出一笔钱

1000块左右    乐之邦MD10    朝露D3    小龙Crystal DA    纯笛DAC A-1    何庆华-麻雀  少帅TDA1543*8

乐之邦MD10 中规中矩 有点水平但不出类拔萃  带USB 带小耳放

朝露D3  素质很不错  但是是冷声  而且是纯解码  不带USB不带耳放  

朝露D3选用Cirrus logic公司出品的CS4398数模转换IC作为核心器件

小龙Crystal DA    有小名气  有USB输入  有小耳放

Crystal DA是采用Cirrus logic 动态达到120DB,失真加噪声极低-107DB 的CS4398集成电路来完成DA转换,数字接收采用Cirrus logic的可自动识别支持32KHZ-192KHZ工作的CS8416,2 Z& Q& [- F4 |9 D: L$ d3 j USB则使用BB的PCM2704转换成SPDIF输入至CS8416。2 N/ q- ?; K2 j5 [ \: \ 模拟电路部分使用BB音频专用运放OPA2134,5%高精度贴片电容0.5%贴片电阻。 耳机放大器部分使用BB音频专用运放OPA2134驱动带恒流源的A类缓冲电流输出级,采用输出电流能达到800MA的小功率管,保证足够驱动能力的情况下,还能得到细腻的声音。.


纯笛  素质不错  很用心做的东西  纯解码  不带USB不带耳放

何庆华-麻雀  这个版本很多  可选USB    已经带耳放    

少帅TDA1543*8  老芯片  韵味好  解析一般  带USB无耳放

其实看完,我更加不知道买啥好了 

DAC ES9018由美国ESS公司推出,它支持192K/32bit, I2S/DSD/SPDF input, DNR:135dB/Mono, 129dB/8ch, THD: -120dB, ESS公司同时推出的还有顶级ADC ES9102(THD -120dB)。

ES9018 为 8 通道数模转换器,支持单声道、立体声、4 和 8 通道输出模式,集成了全数字的 SPDIF 接收器。I2S/DSD/SPDIF input, I2S interface最大可以支持 32bit 500K sample rate的AUDIO文件。
对于时下最热门的USB高清数字音频播放器方案(24bit/32bit, 192K),ES9018搭配两款成熟的USB模块, ES9018+ XMOS模块(USB3318+XS1-L01)、ES9018+ MU8661模块(Cy7C68013A+ Xilinx XC3S50A)已经被很多发烧级朋友选择.

ES9102+ES9018(ADC+DAC)的设计组合,更为许多高端AP测试仪器的设计以及录音室设备提供了一个绝佳的品质保证。  

目前ES9018已经被WEISS, APOGEE等国外许多顶级音响公司采用,也被OPPO等消费电子大厂用在蓝光DVD的顶配机型上。

hifiman901就是不惜工本用两颗ES9018


这货6k不到,适合高富帅

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多