Замена оу в звуковой карте
На самом деле там ничего толкового нет,пару человек спорят не о чем.
1. OPA2604 и OPA2134 ставят на выход ЦАПа, где они чувствуют себя мягко говоря не комфортно (малое быстродействие). Они хороши (особенно 2134) на входе АЦП, т.е. в аналоговых цепях. На выход надо было что то типа AD826, LM6172(71).
2. Результат приведен для режима 16бит на 44кГц, для прослушивания CD конечно этот режим и нужен, но более интересен результат на 24 бита, т.к. такие карточки используют еще и для оцифровки аудио сигнала,да и шумовые хар-ки сразу вылезут.
3. Сами по себе цифры мало о чем говорят, надо смотреть графики. На сколько чистая полка снизу, а не иголки сплошные. Не найду сейчас ссылки, где я читал, но выдержку из одной переписки приведу (по тем результатам улучшение составляло от 3 дб и выше в лучшую сторону):
Cамый поющий операционник - .
Слава -- 12.11.02, 14:03
Господа, интересует именно поющие свойства ОУ (эмоциональность). От "Бурых" хвалят ОРА627. Что у AD на этот счёт?
А вообще, пусть меня обругают, при АККУРАТНОМ проектировании плат и схем, 5534 в малосигнальных цепях практически невозможно превзойти, при том, что стоит он сущие гроши. Впрочем, к бытовым устройствам с односторонними платами понятие аккуратного проектирования малоприменимо, и я туда рекомендовать их заочно не буду, тут лучше как раз 845 или 825 (843 критичнее к конструкции). Можно также попробовать LM318, он еще менее капризен, благодаря чему в большинстве случаев ведет себя очень хорошо и предсказуемо, единственное "но" - у него не слишком мощный выход (меньше, чем на 2 кОм не нагружать!).
К сожалению, о звучании ОУ это мало говорит. Я по необходимости недавно прослушал довольно большое количество разных ОУ в одном и том же применении - на выходе ЦАПа, в данном случае CS43122 (или 4396 - они довольно близки). Примерно те же результаты получились при использовании этих же ОУ в фильтре четвёртого порядка на выходе CS4390. Сразу хочу оговориться, что этот результат только для данных приложений. Я опубликовал эти результаты некоторое время назад на форуме RME-Audio, и несколько человек (профессиональные музыканты или звукорежиссёры) поэкспериментировали с заменой операционников в своих профессиональных АЦП-ЦАПах и звуковых картах произведённых RME, и в целом согласились с моими выводами. Все тестированные ОУ - сдвоенные, и находятся в "разумной" ценовой категории - самый дорогой стоит что-то около 5 долларов.
По порядку от худшего к лучшему:
1) NE5532 и JRC4580 - одни из лучших результатов по измерениям искажений и шумов, но звук - как бы это сказать - "затянутый вуалью", как будто покрытый чем-то.
2) OPA2604 - звук значительно точнее, но приобретает неприятный оттенок "искусственности", особенно в области высоких частот, от него быстро устаёшь.
3) OP275 - мягче чем 2604, но с некоторой "окраской" звука, приятнее, но всё равно не совсем "живой", а просто приукрашенный дохлый.
4) OPA2134 - звук похож на 2604, но неприятный "привкус" на порядок менее заметен. Я использовал 2134 в чисто аналоговых цепях и он весьма "прозрачен", но на выходе ЦАПа условия не слишком подходящие для большинства ОУ и он "не тянет". Хотя конечно сравнить его с 5532 и улучшение заметно. Этот ОУ хорошо работает на входах АЦП.
5) В эту категорию входят несколько "современных" ОУ, в первую очередь разработанных для ADSL. Они похожи высокой скоростью, малыми искажениями при работе на высоких частотах и на низкоомную нагрузку (искажения порядка 0,01% на частотах 500 кГц - 1МГц, и, как правило, менее 0,0005 % на звуковых частотах). Любой из этих усилителей легко обыгрывает в звуке все упомянутые выше и даёт чистый, детальный и в целом приятный звук на выходе ЦАПа, и хотя они таки слегка отличаются друг от друга, я здесь привожу все прослушанные ОУ из этой категории в порядке моего личного предпочтения - опять от "худших" к лучшим:
LM6172 - очень любопытный "гибрид", сочетающий скорость ОУ с токовой обратной связью - 3000 в/мкс - и простоту применения "нормального" усилителя с ООС по напряжению.
THS4082 - почти так же хорош как 4062, но потребляет только половину мощности.
6) Только один из прошедших через мои руки ОУ - THS4062 - звучал "натурально" - не просто чисто и детально, но как бы без усилия создавая музыку - те же самые диски хотелось слушать снова. Слова, конечно, затасканные, но это именно было моё впечатление каждый раз когда я вставлял эту микросхему. Одна возможная проблема с этим ОУ - он жрёт довольно много мощности, особенно при +/- 15 вольтах питания - порядка 0,6 Ватта без сигнала и требует хорошего охлаждения. Это может быть как раз и причина лучшего звука - похоже выходной каскад работает практически в классе А в этой схеме.
1) эти результаты получены в конкретной схеме, хотя я заменял на 4062 ОУ в других применениях с хорошим результатом, учитывая, разумеется (2)
2) 4062 и остальные ОУ из пункта 5 обладают большими (порядка 1-3 мкА) входными токами и заметным шумовым током, то есть шумы увеличиваются при применении больших номиналов резисторов (более 2-5 кОм) - в целом это не создаёт проблем на выходе ЦАПа.
3) При замене ОУ я, естественно, измерял шумы и искажения в звуковом диапазоне и проверял на отсутствие возбуждения. Мерялись все вышеперечисленные ОУ вполне пристойно - с CS43122 искажения не превышали 0,001% от 20 Гц до 20 кГц (менее 0,0005% на 1 кГц)
14 Написано: 02.12.2002, 13:54 новое цитировать
В дополнение к сказанному Алексом Никитиным - наиболее, на мой взгляд, технически компетентным человеком в данной конференции. (Видимо, тут сказывается практика реального производства, хотя оно и не совсем соотносится с изготовлением единичных образцов "для себя, любимого").
Так случилось, что недавно мой знакомый умелец решил поупражняться в изготовлении аудио-цапов, в связи с чем и попросил меня поднять материалы на эту тему, оставшиеся от создания ультрапрецизионного генератора сигналов (уровень побочных продуктов -116. - 120 дБ до 50 кГц, это НАСТОЯЩИЕ 20 бит). (Как мне кажется, для звука такое качество даже в чем-то излишне - вероятно, вполне достаточно ЧЕСТНЫХ 16 бит. Но это кому как ).
Подумав, я решил, что эти соображения могут быть интересны многим самодельщикам (у меня на это, к сожалению, давно нет времени. ).
Итак, о чем речь?
Во-первых, нужно определиться с типом ЦАП - сигма-дельта или традиционный, R-2R. По мне это скорее вопрос религиозных предпочтений, однако я должен заметить, что правильно выполненный "классический" ЦАП обеспечивает заметно меньший уровень интермодуляционных искажений и модуляционного шума на высоких частотах и больших сигналах. Другое дело, что для реального получения этих преимуществ нужно очень много провозиться с конструктивным исполнением и подбором элементной базы, стандартный цифровой фильтр при этом тоже не совсем то, что надо. Для генератора, ЦАП которого читает данные из массива памяти, я сделал фильтр программно, при записи этих данных. Для аппаратных решений рекомендую PMD-шки, подробное описание ("почему") - достаточно сложно и займет слишком много места, единственное что - не гонитесь за большой передискретизацией, 2х (в крайнем случае 4х) вполне достаточно.
Потом, очень многое зависит от того, должна ли эта вещь выпускаться серийно или достаточно нескольких экземпляров.
Для любителя, не обладающего опытом и качественным измерительным оборудованием, я бы порекомендовал не гнаться за зкстремальными формальными характеристиками, как бы этого кое-кому ни хотелось, а обращать внимание только на то, что действительно важно для качества звука - например, нет нужды гнаться за шумом ниже -90 дБ, в самой фонограмме (не в паузе) его _всегда_ намного больше.
Гораздо важнее обеспечить "прозрачность" в отношении искажений, и в первую очередь интермодуляционных, причем возникающих именно при работе от ЦАП, выдающих "иголки" тока, а не от "чистеньких" лабораторных генераторов, на которых померены цифирки в даташитах.
Что это значит на практике для единичных экземпляров, делаемых "на коленке" или на кухне ?
1) избегайте ставить в качестве I-U конверторов ОУ, характеризующиеся резким ростом искажений с частотой (динамической нелинейностью), какие бы красивые цифры на них ни приводились. Так, OPA604 в данной ситуации не фонтан, как раз из-за большой динамической нелинейности, 5532 - вообще малопригоден. Проверка отсутствия заметной динамической нелинейности в любительских условиях может быть выполнена при помощи просмотра выходного сигнала ОУ на широкополосном (>> 150-200 МГц) осциллографе при усилении этим ОУ высокочастотных сигналов, вплоть до частоты единичного усиления (10-20-40 МГц), причем именно в таком включении, как будет потом использоваться, и меняя как амплитуду сигнала, так и его постоянную составляющую. Если при этом обнаружится, что на сигналах с размахом меньше 0,5 В на выходе появится заметная "кривизна", или, что еще хуже, "зигзаг", "ступеньки" - это не годится. До скорости нарастания в 70-80% от максимальной, выходной сигнал должен быть ЧИСТЫМ!
2) Полевой или биполярный вход у ОУ - на самом деле особого значения не имеет, тем более что многие быстрые ОУ с полевым входом представяют собой не что иное, как биполярный ОУ, снабженный входными истоковыми повторителями (например, OPA655 и AD843). Современные FastFet от Analog Devices, судя по соотношению параметров, похоже, из той же серии.
При достаточной величине эмиттерных резисторов линейность биполярного каскада заведомо выше, а нелинейность емкостей - меньше, чем у полевого, по крайней мере интегрального, с небольшими напряжениями отсечки. Об этом, кстати, писал еще Douglas Self лет десять назад.
3) Сплошная "земляная" плоскость с одной стороны, "заливка" свободных мест "землей" с другой стороны и бескорпусные блокировочные конденсаторы вместе с резисторами при разводке платы ОБЯЗАТЕЛЬНЫ. При разводке не экономьте на месте - вытяните тракт "в линейку", чтобы никаких цифровых цепей и близко к аналоговой части не было! Не забывайте и про экраны (можно из обычной жести от консервных банок), обязательно пропаянные по периметру на земляные слои. Довольно хорошее руководство по расстановке блокировочных конденсаторов и разводке плат можно найти в материалах Analog Devices, следование этим рекомендациям избавляет от существенных ошибок, кои сплошь и рядом "имеют место" у самых именитых фирм .
4) Если будете использовать ОУ с обратной связью по напряжению, то постарайтесь выбрать ОУ с максимальным произведением усиления на полосу (не частотой единичного усиления, она может быть и небольшой, мегагерц 10, а именно с как можно большим усилением на частотах порядка 50 - 100 кГц). В этом отношении очень большие возможности представляют некоторые старые ОУ с внешней коррекцией, такие как LM725, но разработка и доводка альтернативных корректирующих цепей для них - занятие не для любителей. Поэтому практичнее всего взять т.н. "частично скорректированный" ОУ, обеспечив его устойчивость введением корректирующей RC-цепочки между входами (изготовители часто дают вполне внятные рекомендации на этот счет, посмотрите Datasheet LF357 или OPA637), по этой же причине 5534 (если его корректировать такой цепочкой, а не стандартным конденсатором) много лучше 5532. Эффект снижения искажений от этой меры невозможно переоценить - поскольку доминирующим источником искажений на высоких частотах у 95 процентов ОУ является нелинейность входного каскада, НЕ ОСЛАБЛЯЕМАЯ обратной связью, снижение величины сигнала, прилагаемого к входу ОУ, обеспечиваемое этой цепочкой, резко снижает искажения (примерно в квадрат степени раскорректированности, для ОУ, скомпенсированных на 5 - в 20-30 раз), и, что самое главное, снижает их порядок - уровень интермодуляционных составляющих высших порядков снижается еще сильнее. Более того, без подобных мер ОУ с биполярным входом, если у него нет эмиттерных резисторов, в данном месте просто НЕЛЬЗЯ применять (см. даташит на AD797, там, правда, стоит один конденсатор, но для устойчивости лучше с ним последовательно включить небольшой резистор). Элементы этой RC-цепочки должны иметь максимально короткие выводы и стоять как можно ближе к ножкам (а то и напаяны прямо на них). Номиналы для каждого типа ОУ нужно вчерне рассчитывать и потом подбирать. Если есть особо чувствительный осциллограф, на котором видно несколько микровольт в полосе 200-500 кГц, при подборе желательно добиться минимального остаточного сигнала между выводами ОУ при воспроизведении ЦАП-ом белого шума.
Для начала я бы порекомендовал применить OPA637, как намного менее "капризный", чем большинство других и достаточно малошумящий, хотя мои личные симпатии в данном применении на стороне AD842.
5) ОУ с обратной связью по току, при всей их привлекательности, во-первых, шумны из-за большого шумового тока по "-" входу (что, впрочем, реально на качество звука почти не влияет), и во-вторых,что более существенно, довольно часто страдают "тепловыми" искажениями, недостаточным усилением и линейностью на низких частотах. Тут надо смотреть, даны ли времена установления с большой точностью (лучше 0,05%) и не указано ли отсутствие тепловых "хвостов" - изготовители вряд ли забудут похвастаться этим трудно достигаемым свойством .
Из ОУ с токовой ОС, кроме перечисленных Алексом, я бы еще порекомендовал CLC5665 (он, кстати, весьма недорог), AD846, AD9618, AD811.
Из-за довольно высокого быстродействия, для реализации своего потенциала практически все они требуют очень качественной разводки, будучи более критичны к ней, чем OPA627/637.
Более свежие не пробовал, некогда, кто попробует - пишите.
Если будут вопросы по существу, по мере возможности постараюсь ответить
> Из неуказанных/указанных лучшими и некеапризными, видимо, будет пара AD843 и OPA627. Оба они звучат весьма достойно, но несколько по-разному, причем не могу сказать, что кто-либо хуже.
> 843-й по деньгам подешевле будет. А вообще тебе нужно их самому послушать и сравнить. Лично я в перобразователь I-U поставил бы 843-й, а в линейный или буферный каскад - 627-й.
Из указанных - примерно так и есть, OPA627 в качестве I/U конвертора не самый лучший вариант (у него искажения гораздо резче растут с частотой, чем у 843, тем более что и входная емкость у 843 гораздо ниже, что существенно для устойчивости при сравнительно больших резисторах ООС - порядка нескольких килоом). А вообще-то для подобных дел я предпочитаю LM6171 (72) - дешево и сердито (всего $3 за сдвоенный). Он на порядок превосходит оба этих ОУ по быстродействию, а по шуму - как раз посредине. Единственное что, из-за крайне малых искажений звук на большинстве СД получается немного стерильный, и только на самых лучших фонограммах практическое отсутствие искажений дает положительный эффект. Остальные, видимо, лучше "подмылить"
Нижеизложенный способ подгиба ног, стар как мир — но подгиба именно SO8, в рунете я не встречал — когда то я видел на других корпусах, но со временем напрочь забыл — недавно встретившиеся картинка пробудила воспоминания, последующий поиск подтвердил гибкость ног SO8. Кстати, медные штыри крайне желательны, проводимость припоя в 8 раз меньше меди.
Глобальная всеобъемлющая лень и долгие раздумья над картой, позволили упростить метод избегания контактов с смд, распаянными вокруг оу — до этого мне встречался только единственный вариант — своеобразная табуретка, авторства Thunderalex75, высота которой и разделяла контакты оу и смд.
Недавно там встретился другой метод, намного более рисковый для дорожек и текстолита — подгиб проводка на перегретом текстолите, грозит отрывом дорожки. Особо если текстолит одноразовый для дешового шрота.
На геймере, в обвязке оу стоят смд немного пониже чем у карты Thunderalex-а — именно это и позволяет избежать подставки, клея на дорожках, сложного монтажа тонких перебросок, и повысить мех.устойчивость оу при мойке кисточкой от флюса — а главное максимально укоротить дорожки, понизив уровень помех, и число мест пайки.
Мой метод больше похож на привставшего на ногах «тараканьчика», чем на «табуретку» от Thunderalex-а — укорочено он ясен из нижележащей картинки.
Итак, сегодня, о мой юный падаван истребитель тупой ботвы, ты станеш мужчиной мы раскажем как.
Снимаем оу — кстати вот так делать ненадо, там выкусывали оу бокорезами. Например SB Live! 24bit SB0410 выдерживает 2-3 пересадки оу, полнопрофильные X-Fi несут хороший текстолит, он точно выдержит 4-5 прогрева дорожек. Наш XtremeGamer SB0730 имееет очень тонкие дорожки, они стали подниматься на 3й раз — что сними будет при выкусывании, я даже не знаю — хотя и на новом текстолите, яб не поставил на кусачки. Еще учтите, что прогрев это не отрыв с усилием — если припой расплавлен, поднятая дорожка не опасна — прогретая более 220, она точно не оторвется.
Вот таким приспособлением — центральная ямка нужна для жала паяльника, облуживание как термоинтерфейс, ширина облуженной касательной равна ширине ног оу. Пяток пересадок показал, что для soic-8 (so8) наиболее удобен именно пруток — но место загиба не должно касаться соседних с оу SMD — его нужно делать максимально острым. Медный пруток калибра 1.13мм, вынут из тв-кабеля.
Для более мелких msop8 ssop8 удобней именно пластинка — можно сложенную вдвое, ради набора теплопроводности и теплоемкости, за счет толщины.
Метод ясен из этих картинок — ставим жало в ямку, греем, как поплыло у ног — пинцетом берем оу за бока, и по возможности не отрывая жала, приподнимаем оу. Метод позволяет быстро менять оу, но самое главное — не дает отрывных нагрузок на дорожки, даже на поднятые.
Метод с с продетыми нитками у меня не прокатил — нитки горели. Я подклиннивал оу иглами, и прогревал зубило-образным жалом каждую сторону — зубило гарантировало одновременный прогрев всех ног, а иглы постепенно приподнимали оу — метод работал, но не гарантировал сохранность дорожек.
Теперь берем кандидата в корпусе SO8, и облуживаем ножки с кислотой — прогрев более 300гр, снимет напряжения от заводский штамповки ног, и немного отпустит их, для нашей формовки.
Жестким пинцетом разгибаем на ножках оушки нижний изгиб — ноги дефолтово изогнуты буквой Z, нижняя площадка нужна, чтоб увеличить площадь контакта у текстолита — нам нужно разогнуть только нижний загиб.
Оу из лежащей на брюхе, превратится в стоящую НА НОЖКАХ, эдакий бегущий тараканчик — именно это нам и нужно, ибо вокруг оу геймера распаяно 4 смд, которые и мешают посадить SO8 впритык на брюхо — у меня они видны под нижним краем ad8066 и lm4562.
На распаянных я снял фаску с нижней части корпуса оу — это не обязательно — однако полезно чтоб упростить промыв кислоты из этой щели, и их под самой оушки. На оу по ножкам идет горизонтальный «шов», вот от него и снимать надфилем — под углом 30гр к брюху — более нет смысла, он вообще нужен лишь чтоб образовался зазор, и туда залезла часть ворсинок от тонкой кисти.
Высота креативовских смд около 0.3-0.5мм, высоту ножек нашего «тараканчика» формуем на пластинке такойже толщины — на фото листовая медь 0.3мм, и для масштаба провод КСПВ 0.5мм. Кладем оу на жесткую основу, через пластинку 0.3мм — прижимаем до упора, после акуратно ногтем поджимаем все ноги к стеклу — только на сгиб к плоскости стекла, дугообразного прогиба во внутрь быть не должно. Задача уровнять все ножки по высоте, и не более того.
Далее берем снова пинцет, и гнем ножки во внутрь, ножки очень мягкие — так что максимум акуратности, только плавное давление и никакого резкого нажима — центральные должны точно попасть на дорожки, крайние только 50% ширины торца ножки — более ненужно, расстояние до соседних дорожек позволяет свесить их туда, а припой и 50% торца надежно захватит.
Выгнув сверяемся с платой, а не с выпаянной ssop8 — ноги и дорожки могут не совпадать, и сильно гулять в сторону — да и сами дорожки шире ног, и дают намного больше места для маневра, чем равнение на ноги выпаянной ssop8. Сверятся с платой надо постоянно, после каждой доводки. В конце снова формуем высоту ног на пламтинке 0.3мм, и снова сверяем оу с платой.
Все.
На фронт пошла ad8066, на тылы lm4562 чтоб не лежала без дела — вначале хотел кратко постом на хоботе, ибо питание лень паять — но вышло длинно. К слову, крайне не рекомендую ставить lm4562 на фронтальные X-Fi - крайне неподходящий креативам звук, лмка умудряется убить любые признаки музыкальности на креативах с cs4382, по этому критерию она проигрывает даже opa2134.
Кстати это единственное нормальнае фото ad8066 — очень трудно снять его маркировку, под некоторым угом её просто не видно, или забивает бликами от хитрой поверхности оу, типа под шубу — видимо это защита от шлифовки и перемаркировки.
Второе фото — когдато я применял такой метод для времянок, правда самого времени он сьедает больше, чем пайка «М» образными рамками.
Схема общего фронта работ по картам sb0730 и sb0880, содержит указания по твику аналоговой части карты — подробное описание недоделанно, ищите его в каментах под картинками — как под этой, так и под прочити в общем альбоме. Там же есть схемы sb0410, sb0460 с вольтажом, и некое начало по sb1270.
Вот и я решил попробовать заменить штатный операционный усилитель NJM(JRC)5532D звуковой карты ASUS Xonar DSX на что-то более качественное. По отзывам и цене выбор пал на более широкополосный (полоса пропускания сигнала 55MHz против 10MHz), скоростной (скорость нарастания сигнала ±20V/μs против ±8V/μs), малошумящий (DC Gain Linearity Error: 0.000009%, Total Harmonic Distortion + Noise: 0.00003%, Intermodulation Distortion: 0.00005%, т.е. ultra-low distortion, low noise) и музыкальный (high fidelity audio) LME49860NA.
Итог удивил и порадовал:
— появился бас, причем упругий бас;
— появилось больше высоких частот;
— расширилась сцена (раньше была на магнитофонах кнопка «расширение стереобазы», вот теперь впечатление что эту кнопку нажали);
— больше деталей;
— мягче звучание.
В общем, рекомендую.
Покупал на ebay за 4,40$, замена элементарна — микросхемы идентичны по распиновке, располагаются на панельке DIP-8.
Вот и я решил попробовать заменить штатный операционный усилитель NJM(JRC)5532D звуковой карты ASUS Xonar DSX на что-то более качественное. По отзывам и цене выбор пал на более широкополосный (полоса пропускания сигнала 55MHz против 10MHz), скоростной (скорость нарастания сигнала ±20V/μs против ±8V/μs), малошумящий (DC Gain Linearity Error: 0.000009%, Total Harmonic Distortion + Noise: 0.00003%, Intermodulation Distortion: 0.00005%, т.е. ultra-low distortion, low noise) и музыкальный (high fidelity audio) LME49860NA.
Итог удивил и порадовал:
— появился бас, причем упругий бас;
— появилось больше высоких частот;
— расширилась сцена (раньше была на магнитофонах кнопка «расширение стереобазы», вот теперь впечатление что эту кнопку нажали);
— больше деталей;
— мягче звучание.
В общем, рекомендую.
Покупал на ebay за 4,40$, замена элементарна — микросхемы идентичны по распиновке, располагаются на панельке DIP-8.
Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен или telegram-канал @overclockers_news - это удобные способы следить за новыми материалами на сайте. С картинками, расширенными описаниями и без рекламы.
Качество воспроизведения звука. сколько копий уже сломано, и сколько ещё сломят - страшно представить. Благодаря повсеместному использованию персональных компьютеров качественный звук стал значительно доступнее, чем, скажем, лет 10 назад. А прогресс мультимедийной акустики можно наблюдать невооруженным ухом, звуковые карты семимильными шагами догнали недорогую бытовую технику. Причем по заявленным характеристикам (используемым цифроаналоговым преобразователям, далее - ЦАП) более-менее дорогие звуковые карты даже превосходят многие проигрыватели компакт-дисков, только вот на поверку это превосходство зачастую не подтверждается. В чем причина?
Существует распространённое заблуждение, что в компьютере очень неблагоприятный электрический фон, который и не позволяет ему хорошо звучать.
Качество воспроизведения звука. сколько копий уже сломано, и сколько ещё сломят - страшно представить. Благодаря повсеместному использованию персональных компьютеров качественный звук стал значительно доступнее, чем, скажем, лет 10 назад. А прогресс мультимедийной акустики можно наблюдать невооруженным ухом, звуковые карты семимильными шагами догнали недорогую бытовую технику. Причем по заявленным характеристикам (используемым цифроаналоговым преобразователям, далее - ЦАП) более-менее дорогие звуковые карты даже превосходят многие проигрыватели компакт-дисков, только вот на поверку это превосходство зачастую не подтверждается. В чем причина?
Существует распространённое заблуждение, что в компьютере очень неблагоприятный электрический фон, который и не позволяет ему хорошо звучать. Измерения профессиональных карт это опровергают - при наличии качественного блока питания и нормальной материнской платы спектры сигналов идеально чистые.
Гораздо более грамотным объяснением является используемая элементная база. Компьютерные инженеры слабо подкованы в аудиотехнике, поэтому зачастую используют типовые схемы включения и самые доступные компоненты. Тогда как адепты от электроники щепетильно высчитывают режимы работы каждого каскада и их согласованность между собой, используя ровно такое количество и качество компонентов, которое не повредит общим характеристикам изделия.
Значит ли это, что звуковую карту нельзя улучшить без полной переделки? Отнюдь! Получить ощутимое улучшение качества можно и с минимальными затратами. В этой статье я хочу конгламерировать опыт множества людей, подкрепив его теоретическими изысканиями.
Тракт воспроизведения в современных звуковых картах построен следующим образом: PCM-кодированный звуковой поток (например с Audio CD) поступает на ЦАП, где преобразовывается цифровым фильтром в меньшую разрядность, но значительно большую частоту (до 33 МГц), затем фильтруется цифровыми алгоритмами для отсечения составляющих выше половины частоты дискретизации исходных данных (как того требует теорема Котельникова), после чего преобразовывается в аналоговый сигнал дельта-сигма конвертерами. Для чего все эти сложности - тема отдельная, однако на выходе ЦАП мы получаем некий аналоговый сигнал со спектром, на порядки шире звукового диапазона. Ультразвуковые составляющие затем отфильтровываются аналоговым усилителем на операционных усилителях, которые не должны ухудшать паспортные характеристики ЦАП. А вот тут-то есть загвоздки. Операционные усилители в массовых звуковых картах не удовлетворяют даже элементарным требованиям в данной области применения!
Простейший пример: для полноценной работы фильтра низких частот после ЦАП, полоса усиления ОУ должна превышать частоту среза хотя бы в 100 раз. Аналоговый фильтр, чтобы не вносить дополнительных искажений АЧХ и ФЧХ в звуковой диапазон, обычно ограничивается вторым порядком и настраивается на частоту не менее 50 кГц. Если же он, по совместительству, является и усилителем напряжения до стандартной в аудиотехнике величины 2 В, то требования к полосе усиления необходимо увеличить ещё минимум в два раза. Итого получаем цифру 10 Мгц как минимально-допустимую. Тогда как у большинства из встречающихся на звуковых платах ОУ полоса усиления даже в идеальных условиях меньше.
Исключением здесь выглядит NJM4580, который используется на таких известных звуковых картах, как Terrateс Aureon Sky/Space, Audiotrak Prodigy 7.1, M-Audio Revolution 5.1, ESI Juli@ и Maya 44. Только вот у этого операционного усилителя далеко не идеальные характеристики по искажениям.
Как я уже упоминал, искажения ОУ при заданном коэффициенте усиления (обычно 1 или 2), должны быть ниже, чем искажения ЦАП. Причём заметно ниже в звуковом диапазоне, и очень желательно, не принципиально выше в сверхзвуковом, в связи со спецификой дельта-сигма преобразователей. Наведённый ими ультразвуковой шум, умноженный и обогащенный искажениями усилителя, обязательно увеличит интермодуляционные искажения в звуковой области. Кроме того, специфика музыкального сигнала требует, чтобы уровень искажений мало зависел от амплитуды сигнала, а возможность подключения наушников непосредственно к звуковой карте требует ещё и слабой зависимости искажений от сопротивления нагрузки. Тут ещё следует делать поправку на максимальное усиление ОУ: чем оно выше, тем глубже получается обратная связь и тем меньше уровень искажений в стационарных условиях, в которых обычно проводятся измерения. Однако лучше будет звучать тот усилитель, который обеспечивает заданный уровень искажений при меньшей глубине обратной связи, т.е. имеющий меньший коэффициенте усиления.
Удовлетворить всем этим требования способен редкий ОУ. Давайте рассмотрим кандидатов, проходящих по первому критерию - полосе усиления. Первым по алфавиту идёт Analog Devices. Воспользуемся очень удобным параметрическим поиском по следующим параметрам:
Vcc-Vee 24 Вольта. В звуковых картах ОУ чаще всего питаются прямиком от блока питания.
Amplifiers Per Package 2. Нам нужно заменить штатные без переделки платы.
V or I Feedback Voltage, по той же причине.
Отсортируем список по Small Signal Bandwidth. Этот параметр не всегда равен частоте единичного усиления, но за неимением в поиске другого.
Парад открывает малоизвестный в аудиофильских кругах AD8019.
До 92 дБ и 80 МГц усиления.
Уровень гармоник ниже -85 дБ даже при нагрузке 10 Ом и коэффициенте усиления 10, причем очень слабо зависят от амплитуды напряжения и тока, а также частоты.
Очень ровная фаза в широком диапазоне частот.
Учитывая его малошумность, выглядит очень заманчивым вариантом, с двумя оговорками: очень слабое подавления пульсаций питания и только SOIC исполнение.
Вторым по списку следует как раз хорошо известный и получающий самые лестные отзывы AD8066.
До 114 дБ и до 65 МГц усиления.
Очень удобно, что искажения приведены и для двукратного усиления: уровень гармоник значительно ниже -95 дБ при нагрузке более 150 Ом.
Амплитуда тока на выходе до 30 мА, что может быть не достаточно для части низкоомных наушников. Хорошее подавление пульсаций.
Универсальный и очень качественный по звуку операционный усилитель. Для звуковых карт это один из главных кандидатов в любом включении.
Доступен как в SOIC, так и в MSOP корпусе.
AD8022
Усиление до 72 дБ и до 100 МГц!
При КУ=1 на нагрузке 500 Ом уровень гармоник не превышает -110 дБ!
Сверхмалошумящий, плюс имеет вдвое большую нагрузочную способность, чем AD8066 и по всем признакам, должен звучать как минимум не хуже его. Единственное "но" - посредственное подавление пульсаций напряжения.
Доступен как в SOIC, так и в MSOP корпусе.
AD828
Компенсирован для КУ=2 (-1) и более!
Усиление до 80 дБ и до 100 МГц!
Способен обеспечить 2 В амплитуды даже на нагрузке 10 Ом! Без искажений выдаёт в нагрузку до 50 мА тока.
Уровень гармоник при КУ=2 плавно стремится к -100 дБ, что также можно считать великолепным результатом.
Малошумен и обладает хорошим подавлением пульсаций.
Обилие восклицательных знаков должно к чему-то обязывать. И правда, по отзывам, ОУ звучит замечательно, но далеко не во всех схемах стабилен, поэтому может быть разумным не уповать на везение и присмотреться к другим ОУ.
Доступен в SOIC и DIP корпусах.
AD8034
Усиление до 96 дБ и до 40 МГц.
На нагрузке 1 кОм уровень гармоник находится ниже -100 дБ, однако уже на 500 Ом подскакивает до -85. Причем третья гармоника по уровне заметно больше второй, что не есть хорошо.
Остальные параметры весьма приличные, архитектурно чип является родственником AD8066 и, скорее всего, характер звука будет схожий.
Доступен в SOIC корпусе.
AD8397
Усиление до 96 дБ и до 35 МГц.
Уровень гармоник при КУ=2 и нагрузке 25 Ом ниже -100 дБ! Зависимость искажений от частоты и амплитуды сигнала очень слабая.
В придачу ко всему, усилитель сверхмалошумящий.
Но без ложки дёгтя, как всегда, не обошлось - подавление питания оставляет желать лучшего.
Доступен в SOIC корпусе с металлическим "брюшком" для улучшения теплоотвода.
AD826
Усиление до 77 дБ и до 50 МГц.
Фактически является скомпенсированным для единичного усиления AD828, со всеми его достоинствами, но значительно более стабильный! Небольшая потеря в уровне подавления пульсаций питания компенсируется способностью легко выносить ёмкостную нагрузку.
Доступен в DIP и SOIC исполнениях.
AD827 фактически является клоном предыдущего, с ослабленным выходным каскадом и в другом корпусе. При этом стоит в полтора раза больше :)
Широкоизвестный в узких кругах AD8620 на фоне уже рассмотренных моделей блещет не особо: огромный коэффициент усиления (более 105 дБ) при полосе до 25 МГц, искажения менее 0.001%, но резко растут с уменьшением сопротивления нагрузки. Его звучанием многие довольны, только вот для наушников обязательно будет нужен дополнительный усилитель тока (буфер).
Неприлично высокая цена объясняется его превосходными характеристиками по постоянному току (что для звука совершенно не актуально) и их температурным постоянством, а также потрясающе низкой чувствительностью к ёмкостной нагрузке, отличным подавлением пульсаций и непревзойдённой стабильностью в любых включениях.
Доступен только в SOIC корпусе.
Новинка! AD8599
Сверхмалошумящий с усилением до 10 МГц и 116 дБ. Искажения менее 0.0005% на нагрузке 2 кОм, но возрастают до 0.002% при 600 Ом. Зато очень либерально относится к ёмкостной нагрузке, имеет отличное подавление питания и выходной ток до 50 мА.
Доступен только в SOIC корпусе.
AD823
Усиление до 95 дБ и до 9 МГц.
Искажения ниже -100 дБ, но при выходных токах более 20 мА лавинообразно растут. Соответственно, на нагрузке 32 Ома отдаваемая без искажений мощность составит всего 6 мВт, что явно не достаточно для комфортного прослушивания.
По всем остальным параметрам, кроме подавления пульсаций питания, ОУ очень хорош, его звук хвалят за мягкость.
Доступен в DIP и SOIC исполнениях.
AD746
Компенсирован для КУ=2 (-1) и более!
Имеет большой коэффициент усиления (до 118 дБ), но полоса усиления лишь 10 Мгц, т.е. в наши требования он уже вписывается со скрипом.
Искажения в звуковом диапазоне не превышают -110 дБ, ОУ обладает неплохим подавлением пульсаций, работоспособен при низкоомной нагрузке (при токах менее 20 мА), однако сам производитель почему-то рекомендует его максимум для 14-битных ЦАПов. Скорее всего это относится к стадии I/U преобразования, которое в большинстве звуковых карт уже встроено в ЦАП, посему данный ОУ как минимум достоин рассмотрения.
Характер вносимых искажений близок к пресловутому звучанию Burr-Brown.
Доступен в DIP и SOIC исполнениях.
AD712
Компенсированная для единичного усиления версия предыдущего усилителя.
AD8676
Усиление до 72 дБ, полоса до 10 МГц.
Сверхмалошумящий, имеет отличное подавление пульсаций, но очень слабый выход (до +-20 мА тока). Данных об искажениях не приводится.
Доступен как в SOIC, так и в MSOP корпусе.
AD8672
Выглядит "ускоренной" версией предыдущего. Огромаднейший коэффициент усиления (135 дБ), полоса усиления до 10 МГц. Искажения крайне низки, но выходной каскад не справляется с большой амплитудой сигнала при низкоомной нагрузке.
Доступен как в SOIC, так и в MSOP корпусе.
OP275
Весьма популярный в аудиофильских кругах продукт. Усиление до 104 дБ, полоса до 9 МГц, хорошее подавление пульсаций, искажения ниже 0.001% в широком диапазоне выходных напряжений при сопротивлении нагрузки выше 100 Ом. Однако с ним есть сложность: при неинвертирующем включении необходимо подбирать сопротивление резисторов обратной связи пропорционально выходному сопротивлению предыдущего каскада (в нашем случае ЦАП, а для них выходное сопротивление не афишируется), чтобы избежать значительного роста искажений на частотах выше 1 кГц. Проблема неактуально, если ОУ применяется в инвертирующем включении или как дифференциальный сумматор.
Доступен в DIP и SOIC исполнениях.
OP285
Копия предыдущего, что-то вроде отборных зёрен (селекция по напряжению смещения), за счет чего и стОит гораздо дороже. Доступен только в SOIC корпусе.
AD8512
Усиление до 100 дБ, полоса до 8 МГц.
Хороший выходной ток (до 70 мА), отличное подавление пульсаций, малошумящий, искажения на высокоомной нагрузке ниже 0.0001%. Однако насколько они увеличатся при подключении наушников - не известно. По отзывам, звучит немного грубее AD823, с меньшей натуральностью высоких частот, но лучшей проработкой баса.
Доступен как в SOIC, так и в MSOP корпусе.
Необходимо заметить, что производитель предлагает всем желающим ознакомиться со своей продукцией бесплатно, осуществляя рассылку ограниченного количества (по две штуки не более трёх наименований) микросхем средствами TNT International. Доставка в Москву занимает около месяца.
Ещё один известнейший производитель продукции с музыкальным уклоном - National Semiconductor. Компания также предлагает бесплатные образцы продукции для ознакомления, но берёт деньги за доставку (около 20 долларов).
LM4562
Усиление до 140 дБ, полоса до 30 МГц.
Сверхмалошумящий, с невероятно низким заявленным уровнем искажений. Нагрузку в 600 Ом переносит без увеличения искажений, выходной ток до 20 мА, отличное подавление пульсаций. По отзывам, звучит фантастически, без малейших признаков окрашивания. Звук стерилен до такой степени, что некоторые предпочитают другие ОУ. Однако независимые тесты показали, что ему свойственна проблема, описанная выше для OP275. Впрочем, если ОУ используется в качестве сумматора после ЦАП с дифференциальными выходами, звучание получается ощутимо лучше, чем с OPA2132/4.
Доступен в DIP и SOIC исполнениях.
Практически идентичными параметрами обладают LME49720 и LME49860. Последний отличается способностью работать при напряжении питания 44 В, в отличие от 34 В у двух предыдущих.
Усиление до 86 дБ, полоса до 100 МГц!
Малошумящий, искажения ниже -100 дБ на нагрузке 100 Ом, до 50 мА выходного тока. Мечта аудиофила, если бы не склонность к самовозбуждению - усилитель далеко не всегда стабилен. Однако когда разводка платы подходящая, его звуком довольны все.
Доступен в DIP и SOIC исполнениях.
Ничем не примечательный ОУ, не обращайте внимания.
Усиление до 85 дБ, полоса до 120 МГц!
Выходной ток до 150 мА, уровень гармоник в 100 дБ, вроде всем хорош. но при сопростивлении нагрузки ниже 150 Ом искажения начинают резко расти, преодолевая в итоге планку -80 дБ.
Компенсирован для КУ=2 (-1) и более!
Доступен в SOIC корпусе.
Усиление до 115 дБ и до 10 МГц.
Малошумящий, хорошее подавление пульсаций, но слабый выходной каскад. Искажения превышают 0.001% уже при нагрузке 1 кОм.
Очень старый ОУ. Отзывы о звучании противоречивы.
Linear Technology не столь известна, как Analog Devices или National Semiconductor, но выпускает продукцию не менее интересную с точки зрения звука и, что немаловажно, также предлагает бесплатные образцы продукции для ознакомления.
Воспользуемся параметрическим поиском по следующим критериям:
Channels = 2
GBW >= 10
Type != CFA
Vs Max > 12
Av Min Stable = 1
В получившемся списке оказались несколько позиций, несовместимых по цоколёвке или назначению, их я пропущу.
Усиление 77 дБ до 8 кГц, полоса 45 Мгц, нарастание до 400 В/мкс, хорошее подавление и выходной ток, стабилен с ёмкостной нагрузкой, но overshoot более 20%. Искажения менее -0.002% в звуковом диапазоне, далее резкий рост.
Семейство из трёх ОУ с низкими входными токами и разным быстродействием (от 14 МГц и 7 В/мкс до 23 МГц и 50 В/мкс).
Усиление до 130 дБ, отличное подавление, искажения 0,0007% до 4 кГц, далее рост как у LT1208.
Рекомендуются производителем для I/U. LT1213 отличается повышенным overshoot, а LT1215 повышенными смещениями.
Искажения больше 0.002%
Семейство из четырёх ОУ с малым (LT1355 и LT1358) и очень малым (LT1361 и LT1364) временем установки, различающихся быстродействием (от 12 МГц и 400 В/мкс до 70 МГц и 1000 В/мкс).
Неплохое подавление, повышенная стабильность при ёмкостной нагрузке, искажения в неинвертирущем включении порядка 0,0007% до 2 кГц.
Звучание LT1364 хвалят.
Экстремально низкий уровень искажений на высокоомной нагрузке и отличное подавление, усиление более 110 дБ, полоса до 45 МГц, нарастание до 22 В/мкс.
Малый выходной ток и небольшая индифферентность к ёмкостной нагрузке. Превосходный вариант для I/U.
Малошумящий, с огромным усилением, отличным подавлением, малым overshoot. Но искажения резко растут уже с 1 кГц.
Среди операционных усилителей с низкими входными токами обнаруживаются несколько потенциально интересных микросхемы.
LT1057 DIP, SOIC
SR=14 В/мкс, GBW=5 МГц, Av=110 дБ, нулевой overshoot, неплохое подавление
LT1457 DIP, SOIC
практически по всем параметрам повторяет предыдущий, но SR=4 и GBW=1.7
LT1113 DIP, SOIC
практически по всем параметрам повторяет предыдущий, но SR=3.9, GBW=5.6 и Cin>14 пФ
В ассортименте Texas Instruments также очень много интересной продукции, они тоже рассылают бесплатные образцы, причем в количестве от 5 до 10 штук 8 разных позиций, а доставка через FedEx занимает менее недели. В пятницу заказал - в понедельник получил :)
THS4012 MSOP, SOIC
THS4032 MSOP, SOIC
THS4042 MSOP, SOIC
THS4052 MSOP, SOIC
THS4062 MSOP, SOIC
THS4082 MSOP, SOIC
THS6042 MSOP, SOIC
THS6062 MSOP, SOIC
THS6072 MSOP, SOIC
OPA2211 MSOP, SOIC
Будьте внимательны при выборе микросхемы , предварительно удостоверьтесь, какой тип корпуса подходит к вашей карте.
Операционные усилители от NJR, устанавливаемые на подавляющее большинство звуковых карт, встречаются в следующем исполнении:
SSOP8 длина корпуса 4.4 мм, ширина 3.5 мм, шаг выводов 0.65 мм, длина выводов 1 мм
DMP8 длина корпуса 5 мм, ширина 5 мм, шаг выводов 1.27 мм, длина выводов менее 1 мм
EMP8 длина корпуса 4 мм, ширина 5 мм, шаг выводов 1.27 мм, длина выводов 1 мм
DIP очень крупный корпус, выводы загнуты вниз (вставляется в "кроватку" или впаивается в отверстия на плате)
Операционные усилители от Analog Devices имеют следующие габариты корпуса:
SOIC_N (R8) длина корпуса 4 мм, ширина 5 мм, шаг выводов 1.27 мм, длина выводов более 1 мм
MSOP (RM8) длина корпуса 3 мм, ширина 3 мм, шаг выводов 0.65 мм, длина выводов менее 1 мм
Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен или telegram-канал @overclockers_news - это удобные способы следить за новыми материалами на сайте. С картинками, расширенными описаниями и без рекламы.
Эти ОУ совместимы так, что NE5532 на OPA2134 заменить в данном случае можно (наоборот не всегда). Но делать это не стоит, т.к. 2134 не обеспечат хорошего звучания аналоговой части сд-плеера. Кое-как лучше станет, возможно.
Во первых 2134 при всей своей "аудиофильности" совершенно не пригодны для работы после ЦАПа, а во вторых просто так заименять одно на другое тоже неправильно. Там нужно менять очень много чего, если делать по уму и расчитывать на результат.
Спасибо за ответы.
А что еще нужно/можно поменять, чтобы расчитывать именно на результат? Кроме ЦАПа, у кого не спрашивал, все говорят, что PCM63 хороший ЦАП и равнозначной замены ему сейчас нет.
> т.к. 2134 не обеспечат хорошего звучания аналоговой части сд-плеера
А какие ОУ по Вашему мнению могут обеспечить хорошее звучание?
Я тебе рекомендую AD826: совместим с 5532, лучше чем все эти 2134, 2604, OP275 - сам пробовал. Я заменил на них все послецаповые ОУ в своем проигрывателе.
Цитата |
---|
PCM63 хороший ЦАП и равнозначной замены ему сейчас нет |
Да, это верно. Для преобразования I/V один из лучших - это AD811, а для фильтра AD843. Но этим вся процедура не заканчивается. Чтобы получить то, что может дать этот комплект, очень важно обеспечить качество питания, развязки цифровой и аналоговой земель, развязки одного питания от другого, разводки земли и т.д. Все это, прилично реализованное, выливается в соответственно в приличную сумму. Потом вы начнете выбрасывать компакты, обнаруживая, что хорошо записанных среди них, даже т.н. аудиофильных фирм - единицы. Так что подумайте, стоит ли оно всего этого.
> Я тебе рекомендую AD826: совместим с 5532, лучше чем все эти 2134, 2604, OP275 - сам пробовал. Я заменил на них все послецаповые ОУ в своем проигрывателе
Спасибо, может и попробую. Тем более 2134 в Москве пока найти не смог, только на заказ.
Цитата |
---|
Во первых 2134 при всей своей "аудиофильности" совершенно не пригодны для работы после ЦАПа, |
Так посмотри по даташиту - что 2132, что 2134 имеют полосу 8 МГц и скорость нарастания 20 В/мкс. Они могут работать только в стерильных условиях, когда на входе сигнал не выходит из звуковой полосы.
Цитата |
---|
Чтобы получить то, что может дать этот комплект, очень важно обеспечить качество питания, развязки цифровой и аналоговой земель, развязки одного питания от другого, разводки земли и т.д. Все это, прилично реализованное, выливается в соответственно в приличную сумму |
Собственно, очень сильно надеюсь, что в моем аппарате, беря во внимание его цену, все это реализовано достаточно грамотно. В любом случае, учитывая свою некомпетентность в данном вопросе, заниматься этим сам точно не буду. Вопрос о замене ОУ встал просто как самое простое вмешательство в схемотехнику ПКД, влияющее на звук, которое можно реализовать своими руками, к тому же обратимое вмешательство.
Сейчас скажу одну вещь, за которую поборники честного звука запинают меня ногами прямо здесь и сейчас:). Я сам искал в свое время именно аппаратуру и АС, которые воспроизводят звук честно - что записано на диске, то пусть и звучит. Поначалу все было нормально, но месяца через 3-4, когда колонки прогрелись и стали звучать так честно, как, видимо, и задумывал производитель, некоторые диски стало слушать довольно затруднительно - очень сильно отвлекали артефакты звучания на высоких, каша в тарелках на старых роковых записях, шипящий вокал и т.п. Собственно никаких претензий у меня сейчас нет только к дискам, записанных на Теларке.
Последней каплей стал купленный недавно Реквием Моцарта - Дойче Граммофон (серия Золотой Кароян). Казалось бы тоже аудиофильская фирма, но присвист вокала становится довольно сильно заметен как только прибавляешь немного громкости. Вспомнил, что в свое время советовали мне здесь на форуме заменить 5532, якобы именно они ответственны за резкость верхов (правда заменить советовали на OPA627, но у них, как мне сказали, цоколевка другая, т.е. просто так вынуть-воткнуть не получится).
Читайте также: