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http://chihhanlin.weebly.com/soekris-2102125506.html
隨便裝裝, XMOS xu208 + Soekris DAM 1121+ lm317 for Digital 5V, TPS7a for +-5V
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最近意外地跟一間同樣位處桃園的代工廠的 PM 搭上線(服務公司的名稱竟然 87% 像, 規
模相近, 想從十幾年來代工經驗轉攻品牌研發的方針也極為類似, 只是主攻的領域與市場
不同 ), 準備開發一系列十萬以內級距的A纇一體機與小出力的綜擴. 類比線路一直是小
弟苦手之處, 程度僅止於現有架構的換料或者稍作修改, 難登大雅之堂, 數位類比轉換部
分與FPGA, 單晶片韌體開發反倒有幾分心得 , 於是這麼一間擅長類比線路的廠商帶著表
現不俗的樣機來談合作自然一拍即合, 很快敲定 Technology Roadmap 來著手開發(另一
方面用音響公司名義跟零件商去調零件真的很爽, 又能從正常工作時間抽個 5-10% 的時
間來做一些很有興趣的研發工作)
擴大線路的部分就不多說了, 今天談的是 DAC, 至少以首發工程機(單 9018 配上還不錯
的晶振和選過 I/V, preamp 的 OP)的試聽水準讓我禁不住誘惑找美國的損友代訂了一隻
HD800 準備年底搭套床邊輕鬆聽的系統. 高阻抗的部分針對聲海去調音, 以其設定的價
位應該是有資格一炮而紅 (但是低輸出阻抗的部分就跟鐵家不合, 底噪受限於架構也不太
適合低阻抗高感度的耳機), 不過口說無憑, 到時正式版本出來試聽 PK 就知道了.
不過 9018 的缺點大家都知道, 至少我個人認為同軸/SPDIF 的輸入對於 DDC 品質很敏
感, 聲底過於單薄, 低盤不夠寬大導致若不從耳擴線路方面去做調整會導致長期聆聽的經
驗變得很差(容易聽得心浮氣躁, 上火 XD), 而類比線路的調整多半又會造成一些
trade-off , 就跟昇頻/不昇頻一樣糾結, 想兩者兼顧勢必得投入大量的時間測試找解法
. 所以直接從 DAC 上去作文章會是更間單的手段, 比如說掀起平價 R2R 熱度的
Soekris , 在使用這塊 DIY 熱度極高模組的廠機還不多見的情況下, 用它來設計一體機
可說是兼具效率與 CP 值的選擇.
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剛拿到手的 Soekris Dam 1121, 應該是 0.02% 版本的, 相較於一般版的1021 供電變成
5V 200-300mA 左右給 FPGA 與 uC 等數位電路, R2R 的參考電壓變成獨立的 +-5V
<50mA (J1)
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類比方面的參考電壓就把之前拿來推 OP 的 TPS7A4700/3301 LDO 模組改成雙 5V ,大概
再修改一下輸出電容就有不錯的效果
整體說來 OEM 版的 1121 韌體應該是跟 1021共用, 現在出廠的韌體都是搭1.09, 從
diyAudio 的討論串看起來應該是1.05 的音量 uC (micro controller) command echo
小改版 , filter 格式應該沒再改(跟原廠確認中). layout 方面輸出端只剩下 raw
out, 數位類比供電隔離開, 然後多了 I2S 的 output , 應該是考慮到要做多 channel
crossover 或者拿兩塊版子作真全平衡之類的應用. 值得注意的是 OEM 版本的 soekris
的 serial 通訊介面電平改成 3.3V , 直接 RS232 Tx/Rx 接過去是不能控制的( 倒也不
會燒毀版子上的 uC, 這版子蠻強壯的 XD), 目前拿手邊有的 Arduino Due 的 UART
port 去撈資料, 未來開發廠機時候可以直接用 PL2303 之類的 USB-TTL IC 做成 USB 控
制介面. 是否相容 5V TTL 還沒測試.
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聽感比較方面用還過得去的初代 Athena DDC (抱歉我窮不然就上 Hydra)+ 樂之邦的
MD30, 聽感上是比較接近古早 R2R 的聲底
http://chihhanlin.weebly.com/uploads/8/4/4/0/8440048/amp_orig.jpg
耳擴與耳機的部分就是阿仁的 HA-9 + ATH W1000X 和四管擴配 philip X2 , HD600 等等
, 四管擴因為有做 Analog In 切換所以測起來方便一些
Soekris 的部分因為同軸端的阻抗匹配線路還沒弄好所以先用新版的 XMOS (xu208) 出
I2S 給 Soekris, 不得不說從效果與成本來看應該 U8 會逐漸淡出市場, 最新版本的
XMOS Android 5以上都可以免驅動, 雖然聽感小輸 win 掛 ASIO 但是便利性極高, 搭
配 Spotify 之類的串流開極致音質已經達到隨性聽還過得去的程度. Programmable
Control XO 還是 silicon lab 的 si570, 這顆基本往上只能換成更高階的 si571 (大概
是 QC 選出來體質更好的版本，jitter 事實上還是同一個等級, 但是 max -min 範圍更
小）. 爬國外論壇那個落落長的討論串 (500頁+)時一直有人鬼打牆想用精度更高的晶振,
不過考慮到後面線徑 R2R 的 delay (算一下大概 ps 等級)我覺得根本不需要換, 當然可
以外掛一些 jitter attenuation/cleaner 的晶片像是 Si5324 或者 LMK0482 之類的,
但是總體 jitter 是取方均根值, 把其中一項本來就相對小的因子弄得更小意義不大.
http://chihhanlin.weebly.com/uploads/8/4/4/0/8440048/filter_orig.png
現存的 filter 太多了還是要寫成自動化程式來整理測試時才方便
https://youtu.be/pXdclsxZuXQ
簡單用 labview 處理字串還有呼叫 SKR 的 MKROM
選 Soekris 來開發一體機的另外一個好處是它可以塞四組 FIR (32KHz-384Kz
oversampling 到 352.8 或 384 的首段昇頻), 很多 DAC 這段不是鎖死就是很難改, 但
是 Soekris 把 FIR & IIR 的更新做得相對簡單(至少教學文非常多), 現階段還在收集一
些 DIYer 已經做好且聽感公認還可以 filter 轉換成新版韌體接受的格式, 最後應該會
寫一個電腦端的 filter SKR 檔快速生成器 (隨便挑四組 FIR 係數一鍵合成 SKR, 順便
把每個 filter 的頻率相位響應秀出來之類的 ), 目前還在確認一些資料檔的細節.
廠機的硬體控制介面計畫從原始參數挑一組 (這片 1121 出貨的時候設定 Mix phase 的
樣子), 放一組 NOS, 另外兩組大概根據耳擴線路與搭配的耳機 (比如 HD800) 用
rePhase 來客製化一些 Equalizer. 前陣子在研究 rePhase 的時候發現還可以搭配一些
sensor 來自動算兩聲道 phase equalization (在響應頻寬內去補償實際的相位延遲,
這個概念跟以前作超快光學時候對脈衝的色散補償很類似所以覺得特別有趣)
另外一個一定會做來玩的就是用 PC 端來做 filter 切換的雙盲測試程式, 讓使用者隨意
挑選兩組 filter, 配合程式自動生成隨機序列讓使用者試聽然後解盲出個信賴區間的參
考值之類的. 雖然 THD+R 或者底噪之類的數據贏不了商用的 audio dac, 不過我相信聽
感客製化這一塊這個 OEM 板的潛力非常大 (光是原廠配置的耐聽程度與音色就有不俗的
水準), 起碼有種讓人不斷聽下去的魔力在. (黃妃的專輯一張張放下去停不下來)
基本上這個開發案所做出跟 Soekris 相關的軟體我不會也不打算綁定在自己參與的廠機
上, 甚至 source code 公開都無所謂( 只是太多人不屑用 labview 這類程式語言), 自
有品牌建立初期如果不放出足夠的技術讓大家測試質疑一下我想也很難取得共鳴, 更重要
的是我們還計畫了一系列的特殊技術來引誘消費者來選擇所謂的廠機, 畢竟有些製程不是
一般 DIYer 有能力進行, 比如 R2R 電阻的配對, 除了市售的高精度貼片電阻或者線繞以
外還打算引入老本行的 Hybrid IC 常用的雷射調組技術(在陶瓷板上印刷燒結導電層和誤
差 10-20%電阻膜, 再利用雷射加工電阻的幾何結構讓誤差落於量測的 5%/1%以下)
http://chihhanlin.weebly.com/uploads/8/4/4/0/8440048/res_orig.jpg
黑色的部分就是電阻, 根據油墨成分從 10m ohm 到 10 M ohm都能做, 冷熱衝擊與溫度飄
移都相當優異, 一般這種陶瓷板上的混合電路會再包覆黑漆增加抗溼度阻絕氧化的能力,
絕大多數都應用在車用電子
https://youtu.be/2GWjChfygNQ
除了修改電阻值以外同樣的也可以透過探針機構自動量取所有電阻值，直接輸出量測報告
這種技術我很可以很狂的說在台灣能做的工廠一隻手數的出來，接受少量客制也大概都要
來找我所屬的公司（不少商用機台都是從我們這裡改機出去的）。在設備自主研發的情況
下大概有機會用相對低的成本做出誤差 0.05％ （max - min 喔, 理想上大概 5-6倍的標
準差）以下的 R2R 陣列, 或者降低電阻值得到直接大電流輸出之類的嘗試(這種厚膜電阻
可以承受非常大的電流, 你說溫度太高會有阻值飄移? 我可以直接用預熱溫控的方式來降
低電阻熱耗散的影響呀). 現階段考慮到開發時程所以還沒辦法完全自製離散的 R2R dac
模組 (FPGA 或 DSP 的部分至少要有 FIFO reclock 以及FIR &IIR 的數位處理, 還有
noise shaper 或者 crossfeed 等等都需要花時間試, 在找到有經驗的老手以前只能自
己慢慢寫), 不過我認為自行設計低成本的 R2R 可以不受商用頂規 sigma-delta dac 的
限制設計出比較獨特音色的產品.
http://chihhanlin.weebly.com/uploads/8/4/4/0/8440048/devbrd_orig.jpg
測試中的R2R 線路, 估計要到堪用的程度還得改上十幾版, 好在台灣做 PCB 實在便宜
http://chihhanlin.weebly.com/uploads/8/4/4/0/8440048/trimmer_orig.jpg
有在開發設備, 軟硬體自己來的好處就是測試機改一改就能作一些小規模生產
截至目前為止我對於 R2R-based 的看法大致是五萬級距以下可以主打調音, 超過這個範
圍在傳統數據 (THD+N, IMD, SNR, jitter Reduction)上若是不能做到接近同等級的
Sigma-Delta DAC 的量測數據那麼也很難去說服高階玩家去嘗試你的機器. 這方面
Schiit 那精美的世界樹就是最好的目標 (假如你曾經花時間看過那顆儀器級 R2R DAC
AD5791 的 datasheet你首先會好奇怎麼可能做到完整 20bit 的解析度, 接著看到它的架
構說明就知道那沒有辦法透過離散的 R2R 結構仿造出來). 如果要追求 PCM 的極致大概就
是它了 (雖然我不覺得單純是這顆 dac 造就了世界樹的聽感, 真正的關鍵搞不好還是它堅持
的 closed form digital filter, 還沒能從 FAQ 的蛛絲馬跡參透實作法), 這部分的測試
也許還會比全自製離散 R2R 的進展來的快, 畢竟同樣的信號控制技術(精準電壓源)還會
導入雷射修阻機台的核心(又可以做出精度更高或者更便宜的 R2R 電阻結構, 真好玩),
這也是一般工作室與公司行號的差異, 比較容易從上游零件商那邊取得足夠的支援.
有的時候機會找上門不做好像對不起自己, 看到一些有機會破壞業界平衡的技術能下放到
平價機種就覺得心癢難耐(就像是當年玩暗黑三某次改版被我算出某個套路可以用野蠻人
爛裝洗菁英怪打紅門一樣, 寫攻略洗腦一批人用同樣的方式玩遊戲一樣), 老實講也不怕
有人把 idea 拿走, 技術門檻高到一定程度就會發現能找的合作對象都是一個圈子裡的
, 多點人討論批評才有機會進步.
最起碼搞出幾台爽推 HD800 的機器自己用
2016/9/11, Clin [email protected]/*