Kilka słów o historii konstruowania przetwornika D/A

Próbując przerabiać fabryczny sprzęt (wzmacniacz PA1801 Foniki skonstruowany tak jak pisał p. Maciej Feszczuk w książce "Wzmacniacze elektroakustyczne", że nie powinno się tak robić) przekonałem się, że ingerując w fabryczną konstrukcję (szczególnie tę masową) można znacznie poprawić jej brzmienie. Pierwszym moim odtwarzaczem CD był zakupiony "z drugiej ręki" odtwarzacz nieznanej mi firmy RCT - grał, ale sądziłem, że może być lepiej. Nie myśląc jeszcze o głębokich modyfikacjach, zacząłem od wymiany wzmacniaczy operacyjnych - efekt był zachęcający, nawet jak na tej klasy sprzęt. Nie bardzo wiedziałem jednak co można by jeszcze zrobić żeby było lepiej.

Czytając prasę "audiofilską" trafiłem w jednym z numerów "Magazynu HiFi" na ogłoszenie firmy KUSTAGON oferującej wymianę przetworników CS4329 na "nowe 24-bitowe przetworniki c/a". Wyszukiwarka internetowa wskazała na firmę CRYSTAL SEMICONDUCTOR. Przeglądając listę produktów znalazłem układ CS4390 - jedyny produkowany przez CRYSTAL-a przetwornik 24-bitowy w którego opisie widniała nota "pin compatible with CS4329" - z czego wynikało, że to właśnie ten układ montował Kustagon. Przeglądając dokumenty o CS4390 trafiłem na link pod nazwą "SAMPLE". Nie wiedziałem jeszcze wtedy co to oznacza i spodziewałem się jakichś dokumentów w rodzaju przykładowej karty aplikacyjnej i wypełniłem formularz. Mocno się zdziwiłem, gdy otrzymałem darmowy egzemplarz układu scalonego CS4390. Grzechem byłoby niewykorzystanie takiej okazji. Odtwarzacz RCT nie nadawał się do wbudowania CS4390 (to bardzo prymitywny odtwarzacz i nie miał wymaganego przez CS4390 generatora MCLK), więc kupiłem na giełdzie AKAI CD-57.

Płytkę drukowaną do prób zrobiłem "ręcznie" i po zmontowaniu - o dziwo - zadziałała. Przewidziałem na płytce możliwość wstawiania wzmacniaczy operacyjnych w różnych obudowach dla sprawdzenia, który da lepsze efekty - odrzuciłem NE5532, NE5535, AD513, AD865, OPA2134 i OPA627 - najlepszy okazał się AD825. Podobnie sprawdzałem różne konfiguracje filtrów analogowych - filtr proponowany przez CRYSTAL-a grał bardzo nieładnie, podobnie było z filtrem o charakterystyce Butterworth'a, dopiero filtr Bessel'a dał dobry efekt, ale w konfiguracji kaskadowej - najczęściej stosowana wersja z wielokrotnym sprzężeniem zwrotnym okazała się niewypałem. Elementy filtrów obliczałem gotowymi programami komputerowymi - FILTERPRO (Texas Instruments) i FILTERLAB (Microchip).

Wersja ta grała już ładnie, ale szukałem czegoś jeszcze lepszego. Czytałem w recenzjach prasowych, że w dobrej klasy odtwarzaczach stosuje się dwa przetworniki w układzie "różnicowym". Nie bardzo wiedziałem o co chodzi, aż w karcie katalogowej jednego z przetworników c/a zobaczyłem rysunek zatytułowany "Mono configuration" - był tam blok opisany "I?S left/right data separator and inverter" z naszkicowanymi przebiegami wejściowymi i wyjściowymi - wystarczyło skonstruować układ cyfrowy obrabiający sygnał zgodnie z tym szkicem i podać przetworzone sygnały na dwa układy CS4390 (każdy z nich odtwarzał teraz jeden kanał stereo). Ten układ działał już bardzo dobrze (przestrzeń, lokalizacja źródeł, analityczność, naturalność brzmienia instrumentów), ale wzbogaciłem go jeszcze o układ przerzutników wyrównujących zbocza sygnałów cyfrowych przed przetwornikami, co znacznie zmniejszyło jitter i dało w efekcie czysty i bardzo nisko schodzący bas. Oczywiście, niezbędne było też odpowiednie zaprojektowanie płytki drukowanej z uważnie poprowadzonymi ścieżkami masy oraz zastosowanie dobrze odfiltrowanego i odkłóconego zasilania z filtrami LC i dedykowanym transformatorem toroidalnym.

Przetwornik w obecnej wersji jest konstrukcją dość uniwersalną - może być montowany w dużej liczbie popularnych odtwarzaczy, warunkiem jest obecność standardowych sygnałów cyfrowych między procesorem audio a c/a i wystarczająca ilość wolnego miejsca w środku odtwarzacza. Starałem się osiągnąć brzmienie wyrównane bez wyraźnych braków i podbarwień, żeby instrumenty brzmiały naturalnie, a układ "różnicowy" przez zwiększenie dynamiki pozwala na przekazanie szczegółów zwykle niedostępnych w prostych odtwarzaczach. Mam nadzieję, że choć częściowo udało mi się to osiągnąć.

Andrzej Stelmach

Test przetwornika DIY "by Stelmach" na początku przyszłego miesiąca - ZAPRASZAMY!!!

W teście przetwornika pana Stelmacha wspominałem o tym, że jakieś dwa lata temu miałem możność przyjrzeć się bliżej jego pierwszej wersji. Poniżej przedrukowujemy tekst, jaki wówczas powstał.

MODYFIKACJA ODTWARZACZA AKAI CD-57
PRZETWORNIK C/A

Modyfikacje seryjnych urządzeń nie należą w świecie audiofilskim do rzadkości. Odtwarzacze CD są zaś w tej dziedzinie szczególnie wdzięcznym tematem. Wystarczy wspomnieć takie sławy, jak Svoboda Modification (odtwarzacze Sony), czy najaktywniejszą ostatnio firmę Tjoeb! (lampowe stopnie wyjściowe), nie wspominając o upgreadach wewnątrz firmowych, żeby przywołać Marantza i niezliczone wariacje podstawowych modeli z sufiksami SE, OSE, KI, LE itp. Tak więc idea tego typu działań jest znana i co więcej - doceniana.
Modyfikacja starego, dostarczonego przez pana Andrzeja Stelmacha, odtwarzacza Akaia poszła jednak dalej niż zazwyczaj, ponieważ objęła całość elektroniki, począwszy od przetwornika C/A, na stopniach wyjściowych skończywszy. W przyszłości cały ten moduł, zmontowany na jednej płytce, z własnym zasilaniem będzie dostępny jako zewnętrzny przetwornik C/A.
Najważniejszym pytaniem jest zawsze to, które dotyczy zasadności stosowania przeróbki oraz zakresu cenowego, do jakiego dany układ "przenosi" stary odtwarzacz. Wbrew pozorom nie jest to pytanie retoryczne, ale praktyczne. Liczba odtwarzaczy DVD za niewielkie pieniądze w ostatnim czasie gwałtownie wzrosła. W związku z tym niedrogie odtwarzacze CD praktycznie zniknęły z rynku. W przypadku DVD zasadność stosowania zewnętrznego przetwornika jest dość dyskusyjna. W tym przedziale cenowym wszystkie amplitunery A/V zamieniają sygnał z wejść analogowych na cyfrowy i dopiero wówczas z powrotem na analogowy. Tak więc korzystając z nich narażamy sygnał na niepotrzebną podwójną konwersję, w wyniku której ewentualne benefity płynące z zastosowania nowego przetwornika są w znacznej części tracone. Nic więc dziwnego, że niemal e DVD podłączone jest do amplitunera przewodem cyfrowym. Oczywiście jest teoretycznie możliwe, aby zastosować DVD w systemie stereofonicznym. Jednak wciąż jakość nawet niedrogich CD jest znacznie lepsza niż przeciętnego DVD.
Tak więc najprawdopodobniej wirtualnym (planowanym) odbiorcą tego typu modyfikacji będą posiadacze starszych playerów CD lub osoby noszące się z zamiarem kupna takowego, na przykład na giełdzie. W naszym przypadku mamy do czynienia nie z samym przetwornikiem, a z całym urządzeniem, a więc zespołem: napęd + przetwornik. Wszystkie uwagi dotyczą więc właśnie tego combo. Jednak to nie koniec historii. Zaletą niewielkich wytwórni i manufaktur jest to, iż są blisko klienta i spraw, którymi się zajmują. W tym przypadku przekłada się to m.in. na to, iż redaktorzy zainteresowani danym produktem często są świadkami powstawania, a czasem również modyfikacji i rafinacji urządzeń. Tak też było w tym przypadku: przetwornika zamontowanego w Akaiu słuchałem dwukrotnie - raz we wstępnej wersji i po raz drugi po dodaniu jeszcze jednego stopnia, przetaktowującego sygnał przed posłaniem go do przetwornika. Opis można by właściwie od razu zacząć od drugiej - wyraźnie lepszej - wersji , jednak zniknęła by w ten sposób cała historia. A przecież w audiofilskiej zabawie właśnie zmiany są najciekawsze. Tekst więc, w przewadze, dotyczy przetwornika 1. generacji. Dopiero po nim następuje komentarz i krótki opis zmian, jakie nastąpiły po zmianie. Wówczas będę mówił o przetworniku 2. generacji.

Grając na...
Akai zaskoczył mnie w ciągu pierwszych kilku sekund odsłuchu. W przeszłości byłem przez kilka lat posiadaczem oryginalnego CD-57, więc jego brzmienie było mi dobrze znane. Zmodyfikowany Akai zdeklasował natychmiast wszystko to, co tamten zapamiętany odtwarzacz miał do zaoferowania. Zniknęła sterylność i chropowatość oryginału, a na to miejsce pojawiło się pełne i mięsiste brzmienie z "przypaloną" średnicą. Taki charakter prezentacji przypomina przede wszystkim urządzenia Naima. Również w tym przypadku chodzi przede wszystkim o ogół, który dominuje nad szczegółem. Przejawia się to między innymi w zacieraniu niektórych szczegółów na rzecz współbrzmień i harmonii, podkreślenie średnicy, dzięki czemu nagrania, nawet te nie najlepsze, brzmią ciekawie i po prostu przyjemnie.
W porównaniu ze zmodyfikowanym CD Akai odtwarzacze DVD z zakresu do 2000 zł, takie jak Philips DVD963SA (1889 zł), czy Thomson DTH-700E (1449 zł) zabrzmiały płasko i bez wyrazu. O ile Philips przez chwilę próbował wszystko nadrobić wycyzelowanym szczegółem, o tyle Thomson odpadł w przedbiegach. Podobnie było i z odtwarzaczem NAD-a C521i - nota bene bardzo dobrym urządzeniem - który wprawdzie również najlepiej operował w środku pasma, jednak nie miał głębokiego basu i uderzenia na dole skali, jaki prezentował CD-57.
Ponieważ w tym czasie przez mój system przewinęło się kilkanaście odtwarzaczy CD i DVD, więc okazji do porównań było wiele. Pierwszym poważnym konkurentem dla Akaia był odtwarzacz Rotela RCD-1070 (3499 zł). To znakomite (w relacji do ceny) urządzenie ma również raczej ciemną barwę. Jego największą zaletą jest umiejętność przekazania emocji zawartych w muzyce, bez angażowania uwagi i skupianiu jej na szczegółach. W takich zakresach, jak średnica i stereofonia, to właśnie Rotel okazał się godnym przeciwnikiem przerobionego odtwarzacza. Jednak nie wszystko było tak idealne. Góra Rotela wciąż była nieco zbyt sterylna i zbyt słabo zintegrowana z resztą pasma, co Akaiowi się nigdy nie zdarzało.
Co więc przebiło upgrade oferowany przez polskiego producenta? Dopiero urządzenia z okolic i powyżej 6000 zł - odtwarzacz DVD Pioneera DV-747A (chociaż też nie we wszystkich aspektach) oraz CD Naima CD5 (7950 zł), przy którym można było wreszcie odtrąbić pobicie CD-57. Może i byłby to powód do dumy, tyle, że należy sobie zdać sprawę, że przerobionym odtwarzaczem był stary CD, który na giełdzie kosztuje ok. 150 zł. Jeżeli weźmiemy pod uwagę, że z lepszym transportem przetwornik oferowany przez Pana Stelmacha powinien zagrać jeszcze lepiej, wówczas będziemy mieli pełny obraz.

Co na plus
Zmodyfikowany odtwarzacz gra koherentnie, z niskim basem i znakomitym środkiem. Jakąkolwiek walkę z nim podejmują urządzenia z okolic 4000 zł, zaś bity jest dopiero powyżej 6000 zł.
Co na minus
Nie zawsze bas ma zwartość, jakiej oczekiwalibyśmy od urządzeń za 4000 zł. Jest on wprawdzie duży, schodzi nisko, jednak czasem wybrzmiewa zbyt długo. średnica, która jest poza tym największą zaletą CD-57, jest czasem minimalnie zbyt ocieplona, przez co maskuje część szczegółów, które są gdzie trzeba, jednak są subiektywnie gorzej słyszalne. Ostatnia wątpliwość łączy się z wydzieleniem przetwornika jako zewnętrznego unitu. Nie wiadomo bowiem, jak będzie się on zachowywał we współpracy z przewodem cyfrowym (chodzi o jitter przesyłu). Poza tym wszystkim wydaje się, że przeróbka jest wynikiem autentycznej pasji i miłości do muzyki. A o to przecież w tym wszystkim chodzi.

Kiedy powtórka znaczy lepiej
Przyznam, że po tak obiecującym odsłuchu, byłem dość sceptycznie nastawiony do możliwości znaczącego poprawienia brzmienia przetwornika. Nie chodzi bynajmniej o powątpiewanie w umiejętności i wiedzę konstruktora, a raczej o limitacje płynące z "zewnętrza". Jak wspomniałem, Akai posiada przyzwoity napęd. Nie można jednak zapominać, ze ma on już swoje lata i że urządzenia mechaniczne - w szczególności precyzyjne - nie starzeją się jak wino. Im starszy napęd - tym ciężej musi pracować układ korekcji błędów, a w konsekwencji tym większy jitter jest przezeń generowany. Kolejnym terenem poprawy jakości jest zawsze zasilacz, a ten się w nowej wersji nie zmienił. I założenie to - przynajmniej jeżeli chodzi o pierwszą część - było błędne. Wprawdzie wokół nic się nie zmieniło, to jednak zmiany poczynione w budowie przetwornika skoncentrowały się na dokładnym przetaktowaniu - a więc zminimalizowaniu jittera - sygnału przysyłanego przez transport. I magia cyfry zadziałała - ta z pozoru niewinna zmiana nie zmieniła wprawdzie urządzenia w Wadię, jednak doprowadziła do punktu, poza który - bez wysokich nakładów finansowych - przeskoczyć jest trudno.
Poprawie uległy przede wszystkim dwa aspekty dźwięku - bas oraz klarowność średnicy. Najpierw niskie tony - pierwsza wersja charakteryzowała się bardzo przyjemnym, ale nieco zbyt rozmytym basem. Po zmianie bas stracił część swojego ciepła, jednak uderzał szybciej i mocniej, przez co stał się podobny do tego jaki oferuje Naim 5. Do zupełnego zrównania zabrakło tylko niskiego zejścia, jednak pamiętajmy, że mówimy o przedziale 7000 zł. Podobna zmiana zaszła w obrębie średnicy. Pozbawiona części swojego ciepła i romantyzmu, zachowała swoją naturalną i przyjemną barwę, a jednocześnie była znacznie bardziej przejrzysta i komunikatywna. Obydwie zmiany należy zapisać na duży plus nowej wersji. Wydaje się, że z konstrukcji w tym wydaniu wyciśnięto bardzo dużo. Oczywiście zmiany są możliwe, jednak wiążą się z dużymi kosztami, ponieważ tam, gdzie w grę wchodzi zasilacz wszystko zaczyna kosztować. A przecież przetwornik ten jest miał być z założenia niedrogą konstrukcją. I jest - niedrogi i bardzo dobry.

Wojciech Pacuła



© Copyright HIGH Fidelity 2004, Created by SLK Studio