Игорь ГУСЕВ, Андрей МАРКИТАНОВ

Гаврила был аудиофилом,
Гаврила ЦАПы создавал…

Действительно, почему бы нам не сделать ЦАП своими руками? Нужно ли это вообще? Конечно! Внешний конвертор пригодится, в первую очередь, владельцам CD-проигрывателей, выпущенных 5 - 10 лет назад. Техника цифровой обработки звука развивается бурными темпами, и идея оживить саунд старенького, но любимого аппарата с помощью внешнего ЦАПа представляется весьма заманчивой. Во-вторых, такое устройство может принести большую пользу тем, у кого есть недорогая модель, оснащенная цифровым выходом, - это шанс поднять его звучание на новый уровень.

Не секрет, что, создавая недорогой CD-проигрыватель, разработчик находится в жестких финансовых рамках: ему нужно и транспорт поприличнее выбрать, и оснастить новинку всяким сервисом по максимуму, вывести на переднюю панель побольше кнопок с многофункциональным индикатором и т.д., иначе по жестким законам рынка аппарат не будет продаваться. Через год, как правило, появится новый, который подчас ничем не лучше старого по звучанию (а зачастую и хуже), и так до бесконечности. А большинство крупных фирм обычно меняют весь модельный ряд каждую весну…

На качественный ЦАП и аналоговую часть схемы выделенных средств обычно не хватает, и многие производители на этом откровенно экономят. Из этого правила есть, правда, исключения, когда подобные решения принимаются намеренно, являясь элементом технической политики фирмы.

Например, хорошо известная нашим аудиофилам японская С.Е.С. ставит в свои модели CD2100 и CD3100 дорогой транспорт с большим количеством ручных регулировок, применяя при этом простенький ЦАП, явно по классу не соответствующий механике. Эти аппараты позиционируются фирмой как транспорт с контрольным аудиотрактом и изначально предназначены для работы с внешним конвертором. Несколько иная ситуация с проигрывателями ТЕАС VRDS 10 - 25. Устанавливая высококлассный привод и дорогие микросхемы ЦАП TDA1547 (DAC 7), инженеры почему-то решили сэкономить на выходных каскадах. Одна российская фирма, зная об этой особенности моделей, делает апгрейд, заменяя аналоговую часть схемы.

Об авторах

Андрей Маркитанов, инженер КБ звукотехники «Три В» из Таганрога. Разрабатывает и внедряет в производство ЦАПы под маркой «Markan», постоянный участник выставок «Российский Hi-End». Любит нестандартные решения, следит за аудиомодой, всегда в курсе последних достижений в области цифровой схемотехники. На память знает распиновку многих чипов Crystal, Burr-Brown и Philips.

Немного теории

Итак, решено - делаем ЦАП. Прежде чем мы начнем рассматривать схему, нелишне будет расшифровать некоторые общепринятые сокращения:

S/PDIF (Sony/Philips Digital Interface Format) - стандарт на цифровую передачу звуковых данных между устройствами (асинхронный интерфейс с самосинхронизацией). Также существует оптический вариант TosLink (от слов Toshiba и Link). Таким интерфейсом оснащаются практически все модели недорогих CD-плейеров, но сейчас он считается устаревшим. Существуют более совершенные интерфейсы, применяемые в дорогих аппаратах, но мы пока о них говорить не будем.

DAC (ЦАП) - цифро-аналоговый преобразователь.

IIS (Inter IC Signal bus) - стандарт на синхронный интерфейс между элементами схемы в пределах одного устройства.

PLL (Phase Locked Loop, ФАПЧ) - система фазовой автоподстройки частоты.

Emphasis - предыскажения.

В настоящее время для формата CD Audio существует два совершенно различных способа цифро-аналогового преобразования: однобитовый и мультибитовый. Не вдаваясь в подробности каждого из них, отметим, что в подавляющем большинстве дорогих моделей DAC используется мультибитовое преобразование. Почему в дорогих? Для достойной реализации такого варианта требуется качественный многоканальный источник питания, сложная процедура настройки выходных фильтров, в некоторых моделях она выполняется вручную, а в развитых странах работа квалифицированного специалиста дешево стоить не может.

Однако однобитовые преобразователи также имеют немало поклонников, т.к. у них своеобразный характер подачи звука, некоторые особенности которого трудно достижимы с помощью существующей мультибитовой технологии. К ним можно отнести более высокую линейность однобитовых ЦАПов на малых уровнях сигнала, а следовательно - лучшую микродинамику, отчетливое детальное звучание. В свою очередь, аргументом сторонников мультибитовых ЦАПов является более сильное эмоциональное воздействие на слушателя, масштабность и открытость звука, отлично воспроизводятся т.н. «драйв» и «чес», что особо ценится любителями рока.

По идее, для безупречной работы однобитовых ЦАПов требуется очень высокая тактовая частота. В нашем случае, т.е. 16 бит и 44,1 кГц, она должна составлять около 2,9 ГГц, что является абсолютно неприемлемым значением с технической точки зрения. С помощью математических трюков и всевозможных пересчетов ее удается уменьшить до приемлемых значений в пределах нескольких десятков мегагерц. Видимо, этим и объясняются некоторые особенности звучания однобитовых ЦАПов. Так какой же лучше? Мы опишем оба варианта, а уж какой выбрать - решайте сами.

Главное, чем мы руководствовались при разработке схемы, - ее предельная простота, позволяющая понять идею и реализовать ее в конкретной конструкции даже не искушенному в цифровой технике аудиофилу. Тем не менее, описываемый ЦАП способен заметно облагородить звучание бюджетного аппарата, оснащенного коаксиальным цифровым выходом. Если ваш проигрыватель такового не имеет, то несложно будет организовать его самостоятельно. Для этого в большинстве случаев достаточно установить на задней стенке разъем RCA и подпаять его сигнальный лепесток к соответствующему месту на плате. Как правило, базовый вариант motherboard делается на несколько моделей сразу, только «набивается» по-разному, и на ней должно быть место для впайки гнезда цифрового выхода. Если это не так, придется искать схему аппарата - в авторизованных сервис-центрах, на радиорынках или в Интернете. В дальнейшем этот макет может послужить объектом приложения усилий для его дальнейшего улучшения и позволит, наконец, добиться «нежной дымки над чистым образом».

Практически все аппараты подобного назначения строятся на схожей элементной базе, выбор элементов для разработчика не так уж и широк. Из доступных в России назовем микросхемы Burr-Brown, Crystal Semiconductors, Analog Devices, Philips. Из приемников S/PDIF сигнала сейчас по приемлемым ценам более-менее доступны CS8412, CS8414, CS8420 от Crystal Semiconductors, DIR1700 от Burr-Brown, AD1892 от Analog Devices. Выбор самих ЦАПов несколько шире, но в нашем случае оптимальным представляется использование CS4328, CS4329, CS4390 с преобразованием дельта-сигма, они наиболее полно отвечают критерию качество/цена. Широко распространенные в High End мультибитовые чипы Burr-Brown РСМ63 стоимостью 96 долларов или более современные PCM1702 требуют еще и определенных типов цифровых фильтров, которые тоже недешевы.

Итак, выбираем продукцию Crystal Semiconductors, а документацию на микросхемы с подробным их описанием, распиновкой и таблицами состояний можно скачать с сайта www.crystal.com.

Детали преобразователя
Сопротивления
R1 220 1/4 w
R2 75 1/4 w
R3 2k 1/4 w
R4 - R7 1k 1/4 w
R8, R9 470k 1/4 w углерод
Конденсаторы
С1 1,0 мкФ керамика
С2, С4, С8, С9 1000 мкФ х 6,3 В оксидные
С3, С5, С7, С120 1 мкФ керамика
С6 0,047 мкФ керамика
С10, С11 1,0 мкФ К40-У9 (бумага)
Полупроводники
VD1 АЛ309 красный светодиод
VT1 КТ3102А n-p-n транзистор
U1 CS8412 приемник цифрового сигнала
U2 74HC86 TTL-буфер
U3 CS4390 ЦАП

Переходим к схеме

Итак, остается вопрос: какую же схему выбрать? Как уже говорилось, она должна быть несложной, доступной для повторения и обладать достаточным потенциалом качества звучания. Также представляется обязательным наличие переключателя абсолютной фазы, что позволит лучше согласовать ЦАП с остальными элементами звукового тракта. Вот оптимальный, на наш взгляд, вариант: цифровой приемник CS8412 и однобитовый ЦАП CS4390 стоимостью около $7 за корпус (лучше постараться найти вариант DIP, это заметно облегчит монтаж). Этот ЦАП применяется в известной модели проигрывателя Meridian 508.24 и до сих пор у Crystal считается лучшим. В мультибитовом варианте используется чип Philips TDA1543. Схема однобитового преобразователя выглядит следующим образом:

Резисторы R1-R7 малогабаритные, любого типа, а вот R8 и R9 лучше взять серии ВС или импортные углеродистые. Электролитические конденсаторы С2, С4, С8, С9 должны быть номиналом не менее 1000 мкФ с рабочим напряжением 6,3 - 10 В. Конденсаторы С1, С3, С5, С6, С7 - керамические. С10, С11 желательно применить К40-У9 или МБГЧ (бумага в масле), но подойдут и пленочные К77, К71, К73 (перечислены в порядке уменьшения приоритета). Трансформатор Т1 - для цифрового аудио, достать его не проблема. Можно попробовать применить трансформатор от неисправной компьютерной сетевой платы. На схеме не показано подключение питания микросхемы U2, минус подается на 7-ю ножку, а плюс - на 14-ю.

Для максимального использования звукового потенциала схемы желательно придерживаться следующих правил монтажа. Все соединения к общему проводу (помечен значком GND) лучше произвести в одной точке, например, на выводе 7 микросхемы U2. Наибольшее внимание следует уделить входному узлу цифрового сигнала, который включает в себя входное гнездо, элементы С1, Т1, R2 и выводы 9,10 микросхемы U1.

Необходимо использовать максимально короткие соединения и выводы компонентов. То же самое относится к узлу, состоящему из элементов R5, C6 и выводов 20, 21 микросхемы U1. Электролитические конденсаторы с соответствующими керамическими шунтами должны быть установлены в непосредственной близости от выводов питания микросхем и соединены с ними проводниками минимальной длины. На схеме не показаны еще один электролит и керамический конденсатор, которые подключаются непосредственно на выводы питания 7 и 14 микросхемы U2. Необходимо также соединить между собой выводы 1, 2, 4, 5, 7, 9, 10 микросхемы U2.

После приобретения некоторого опыта вы сможете на слух подбирать величину и тип электролитических и керамических конденсаторов, стоящих в цепях питания на каждом конкретном участке.

Теперь несколько слов о работе самой схемы. Светодиод D1 служит для индикации захвата цифровым приемником U1 сигнала с транспорта и наличия ошибок считывания. В процессе нормального воспроизведения он светиться не должен. Контакты S1 переключают абсолютную фазу сигнала на выходе, это аналогично изменению полярности акустических кабелей. Меняя фазировку, вы сможете заметить, как она влияет на звучание всего тракта. В ЦАПе имеется также схема коррекции де-эмфазиса (вывод 2/U3), и хотя дисков с пре-эмфазисом выпущено не много, такая функция может пригодиться.

Теперь о выходных цепях. Непосредственное подключение микросхемы ЦАП к выходу только через разделительные конденсаторы возможно, поскольку в микросхеме CS4390 уже есть встроенный аналоговый фильтр и даже выходной буфер. По аналогичному принципу построены чипы CS4329 и CS4327, хорошую аналоговую часть также имел ЦАП CS4328. Если вы знаете, как сделать качественные ФНЧ и согласующие каскады, стоит попробовать свои силы на великолепной микросхеме CS4303, которая на выходе имеет цифровой сигнал и дает возможность построения отлично звучащего аппарата, если, например, к ней подключить ламповый буфер с кенотронным питанием.

Но вернемся к нашей CS4390. Принцип построения однобитовых ЦАПов предполагает наличие во внутренних цепях питания значительных по амплитуде импульсных помех. Для уменьшения их влияния на выходной сигнал выход таких ЦАПов практически всегда делают по дифференциальной схеме. Нас же в данном случае не интересуют рекордные показатели по значению сигнал/шум, поэтому мы используем только один выход для каждого канала, что позволяет избежать применения дополнительных аналоговых каскадов, которые могут отрицательно повлиять на звук. Амплитуда сигнала на выходных гнездах вполне достаточна для нормальной работы, а встроенный буфер неплохо справляется с такой нагрузкой, как межблочный кабель и входное сопротивление усилителя.

Теперь поговорим о питании нашего устройства. Звук - это просто модулированный источник питания и ничего больше. Каково питание, таков и звук. Этому вопросу постараемся уделить особое внимание. Начальный вариант стабилизатора питания для нашего устройства показан на рис.2

Достоинства этой схемы - в простоте и понятности. При общем выпрямителе используются разные стабилизаторы для цифровой и аналоговой частей схемы - это обязательно. Между собой они развязаны по входу фильтром, состоящим из С1, L1, С2, С3. Вместо пятивольтовых стабилизаторов 7805 лучше поставить регулируемые LM317 с соответствующими резистивными делителями в цепи управляющего вывода. Расчет номиналов сопротивлений можно найти в любом справочнике по линейным микросхемам. LM317 по сравнению с 7805 имеют более широкий частотный диапазон (не забывайте, что по цепям питания у нас идет не только постоянный ток, но и широкополосный цифровой сигнал), меньшие внутренние шумы и более спокойную реакцию на импульсную нагрузку. Дело в том, что при появлении импульсной помехи (а их по питанию видимо-невидимо!) схема стабилизации, охваченная глубокой отрицательной обратной связью (она необходима для получения высокого коэффициента стабилизации и малого выходного сопротивления), пытается ее скомпенсировать. Как положено для схем с ООС, возникает затухающий колебательный процесс, на который накладываются вновь пришедшие помехи, и в результате выходное напряжение постоянно прыгает вверх-вниз. Отсюда следует, что для питания цифровых схем желательно использовать стабилизаторы на дискретных элементах, не содержащие ОС. Конечно, в таком случае выходное сопротивление источника будет значительно выше, поэтому вся ответственность за борьбу с импульсными помехами перекладывается на шунтирующие конденсаторы, которые с этой задачей справляются неплохо, и это благотворно сказывается на звучании. Кроме того, явно вырисовывается необходимость применения для каждого вывода питания цифровых микросхем отдельного стабилизатора вместе с элементами развязки по питанию (аналогично L1, С2, С3 на рис.2).

В ЦАПах Markan так и сделано, причем фильтр с дополнительным подавлением цифровых помех и выпрямитель работают от отдельной обмотки сетевого трансформатора, а для дополнительной развязки цифровой и аналоговой частей схемы даже используются разные трансформаторы. Так же делается и для дальнейшего усовершенствования нашего ЦАПа, хотя для начала можно использовать схему на рис.2, она обеспечит начальный уровень качества звучания. В выпрямителе лучше применять быстрые диоды Шоттки.

Мультибитовый вариант схемы

Обычно мультибитовые ЦАПы требуют для своей работы нескольких источников напряжения разной полярности и немалого количества дополнительных дискретных элементов. Среди большого разнообразия микросхем остановим свой выбор на Philips TDA1543. Этот ЦАП является «бюджетной» версией великолепной микросхемы TDA 1541, стоит копейки и доступен в розничной продаже у нас в стране.

Микросхема TDA 1541 применялась в CD-проигрывателе Arcam Alpha 5, в свое время собравшем множество призов, хотя его же сильно и ругали - допотопный ЦАП, сильные помехи, но ведь как звучит! Эта микросхема также до сих пор применяется в проигрывателях Naim. TDA1543 великолепно подходит для наших целей, т.к. для него необходим только один источник питания +5 В и он не требует дополнительных деталей. Отпаиваем CS4390 от цифрового приемника и на ее место подключаем TDA 1543 в соответствии со схемой на рис. 3.

Здесь необходимо дать несколько дополнительных разъяснений. Все мультибитовые ЦАПы имеют токовый выход, и для преобразования сигнала в напряжение существуют несколько схемотехнических решений. Наиболее распространенное - операционный усилитель, подключенный инвертирующим входом к выходу ЦАПа. Преобразование ток-напряжение осуществляется за счет ОС, его охватывающей. По теории он работает замечательно, и такой подход считается классическим - его можно встретить в рекомендованных вариантах включения любого мультибитового ЦАПа. Но если говорить о звучании, то тут все не так просто. Для реализации этого метода на практике требуются очень качественные ОУ с хорошими скоростными характеристиками, например AD811 или AD817, которые стоят более $5 за штуку. Поэтому в бюджетных конструкциях чаще поступают по-другому: просто подключают к выходу ЦАПа обычный резистор, и ток, проходя по нему, будет создавать падение напряжения, т.е. полноценный сигнал. Величина этого напряжения будет прямо пропорциональна величине резистора и току, через него протекающему. Несмотря на кажущуюся простоту и изящество этого метода, он пока не получил широкого применения у производителей дорогой аппаратуры, т.к. также имеет множество подводных камней. Главная проблема в том, что токовый выход ЦАПов не предусматривает наличия напряжения на нем и обычно защищен диодами, включенными встречно-параллельно и вносящими значительные искажения в получаемый на резисторе сигнал. Среди известных производителей, которые все-таки решились на такой метод, следует выделить фирму Kondo, которая в своем M-100DAC ставит резистор, намотанный серебряной проволокой. Очевидно, что он имеет очень маленькое сопротивление и амплитуда выходного сигнала также очень мала. Для получения стандартной амплитуды используется несколько ламповых каскадов усиления. Еще одной известной фирмой с нетрадиционным подходом к вопросу преобразования ток-напряжение, является Audio Note. В своих ЦАПах она применяет для этих целей трансформатор, в котором ток, проходящий через первичную обмотку, вызывает магнитный поток, приводящий к появлению на вторичной обмотке напряжения сигнала. Такой же принцип реализован в некоторых ЦАПах серии «Markan».

Но вернемся к TDA 1543. Похоже, что разработчики этой микросхемы по каким-то причинам не установили защитные диоды на выходе. Это открывает перспективу для использования резисторного преобразователя ток-напряжение. Сопротивления R2 и R4 на рис. 3 - как раз для этого. При указанных номиналах амплитуда выходного сигнала составляет около 1 В, чего вполне достаточно для непосредственного подключения ЦАПа к усилителю мощности. Следует отметить, что нагрузочная способность нашей схемы не очень велика и при неблагоприятных условиях (большая емкость межблочного кабеля, малое входное сопротивление усилителя мощности и др.) звучание может быть слегка зажатым по динамике и «размазанным». В этом случае поможет выходной буфер, схему и конструкцию которого вы можете выбрать из множества существующих вариантов. Может случиться, что в некоторых выпускаемых вариантах микросхемы TDA 1543 защитные диоды все-таки установлены (хотя в спецификациях таких сведений нет, и конкретные экземпляры нам также не попадались). В этом случае удастся снять с нее сигнал амплитудой не более 0,2 В, и придется использовать выходной усилитель. Для этого необходимо в 5 раз уменьшить номинал резисторов R2 и R4. Конденсаторы С2 и С4 на рис. 3 образуют фильтр первого порядка, устраняющий ВЧ-помехи из аналогового сигнала и формирующий нужную АЧХ в верхней части диапазона.

Во многих конструкциях ЦАПов используются цифровые фильтры, что значительно облегчает задачу разработчику при проектировании аналоговой части, но при этом на ЦФ ложится большая часть ответственности за конечное звучание аппарата. В последнее время от них стали отказываться, поскольку грамотный аналоговый фильтр эффективно подавляет ВЧ-шумы и не так пагубно влияет на музыкальность. Именно так сделано в ЦАПах «Markan», в которых используется обычный фильтр третьего порядка с линейной фазовой характеристикой, выполненный на LC-элементах. В нашей схеме на рис. 3 для простоты применен аналоговый фильтр первого порядка, которого в большинстве случаев вполне достаточно, особенно если вы используете ламповый усилитель мощности, да еще и без обратных связей. Если же у вас аппаратура транзисторная, то вполне возможно, что придется увеличить порядок фильтра (однако не переусердствуйте, слишком крутая схема обязательно ухудшит звучание). Соответствующие схемы и формулы для расчета вы найдете в любом приличном радиолюбительском справочнике.

Обратите внимание, что резисторы R2, R4 и конденсаторы C2, C4 находятся именно в том месте, где зарождается аналоговый звук. High End начинается именно отсюда и, что называется, «далее везде». От качества этих элементов (особенно от резисторов) в огромной степени будет зависеть звучание всего аппарата. Резисторы необходимо ставить углеродистые ВС, УЛИ или бороуглеродистые БЛП (предварительно подобрав их по одинаковости сопротивлений с помощью омметра), применение импортной экзотики также приветствуется. Конденсаторы допустимы любого типа из указанных выше. Все соединения должны быть минимальной длины. Разумеется, качественные выходные разъемы также необходимы.

Что же у нас получилось?

Я раньше скверно пел куплеты,
хрипел, орал и врал мотив…

(Дж. К. Джером, «Трое в лодке,
не считая собаки»)

Не поленюсь напомнить, что перед первым включением устройства необходимо тщательно проверить весь монтаж. Регулятор громкости усилителя при этом нужно устанавливать в минимальное положение и плавно увеличивать громкость, если помехи, свист и фон на выходе отсутствуют. Будьте внимательны и аккуратны!

В целом для однобитовых ЦАПов характерно очень мягкое, приятное звучание, с обилием тонких деталей. Кажется, что весь свой звуковой потенциал они бросают на помощь солисту, оттесняя других участников музыкального произведения куда-то на задний план. Большие оркестры несколько «уменьшаются» по составу музыкантов, страдают мощь и масштабность их звучания. Мультибитовые ЦАПы уделяют одинаковое внимание всем участникам музыкального действия, не отдаляя и не выделяя никого из них. Динамический диапазон шире, звучание более ровное, но в то же время несколько более отстраненное.

Например, при воспроизведении через мультибитовый ЦАП хорошо известной песни «I Put A Spell on You» в исполнении Creedence Clearwater Revival великолепно передается ее энергетика, мощный поток эмоций просто завораживает, становится понятным замысел ее создателей, мы остро чувствуем, что они хотели нам сказать. Мелкие детали несколько смазаны, но на фоне описанных выше доминирующих характеристик такой подачи звука это не кажется серьезным недостатком. При воспроизведении этой же песни через однобитовый ЦАП картина несколько иная: звучание не столь масштабно, сцена несколько отодвинута назад, зато отлично слышны подробности звукоизвлечения, мелкие штрихи. Хорошо передается момент, когда музыкант приближает гитару к комбику, добиваясь легкого самовозбуждения усилителя. Зато при прослушивании Элвиса Пресли великолепно раскрывается все богатство его голоса. Хорошо заметно, как он менялся с возрастом, эмоциональное воздействие на слушателя также сильно, а несколько отодвинутый на задний план аккомпанемент органично вписывается в общую картину.

Так что выбор типа ЦАПа остается за вами, у обоих вариантов есть как сильные, так и слабые стороны, истина, разумеется, лежит где-то посередине. Несмотря на простоту, звуковой потенциал описанных схем достаточно высок, и при творческом выполнении приведенных рекомендаций конечные результаты вас разочаровать не должны. Желаем успеха!

На вопросы разработчик схемы

Винил, конечно, сейчас - модная штука, друзья, но побороть цифровую дистрибуцию музыки ему не придется никогда. Цифровые источники звука вот уже более полутора десятка лет прочно удерживают доминирующее положение как в профессиональном, так и в бытовом секторах электроники. Поговорим о том, как выжать максимум Hi-Fi-соков из ассортимента плодов - от интернет-радиостанций до 24-битового аудио.

Когда-то проигрыватель компакт-дисков был единственным решением, и вообще поначалу считался крутым High End, но сегодня эту тему, похоже, можно считать морально исчерпанной. Да, по старинке еще многие держат CD в коллекциях, но как физический носитель он проигрывает винилу, который банально красивее выглядит, а технически уступает по параметрам HD-аудио, которым уже вовсю торгуют в интернете не только аудиофильские, но и мейджор-лейблы. Таким образом, вместо CD-плеера нам нужно более универсальное устройство с внешними входами, которое могло бы преобразовать двоичный код из нулей и единиц в аналоговый сигнал, который далее подавался бы на усилитель и колонки в итоге.

ЦАПы есть везде

Блоком с цифроаналоговым преобразователем (ЦАПом, конвертером, DAC) оснащен и AV-ресивер, и CD-, и в принципе любой медиаплеер. Как самостоятельное устройство ЦАПы появились в качестве High-End-апгрейда существующему CD-проигрывателю. Конструкторы полагали, что плеер разумнее разнести в отдельные блоки с собственным электропитанием.


Один из первых внешних ЦАПов Sony DAS-R1, выпущен в конце 1987 года

В первом устанавливалась собственно механическая часть со считывающей оптической системой и цифровым выходом. Это называлось CD-транспорт. Во втором блоке движущихся узлов уже не было - лишь плата ЦАПа, значение которого в настоящее время выросло до звания цифрового хаба. Кстати, очень часто бывает и так, что в современном CD-проигрывателе найдется пара цифровых входов для подключения внешних источников.


Жизненный цикл звука от источника, последующей записи и оцифровки, обработки, и обратного цикла - цифроаналогового преобразования

Современный конвертер взаимодействует с целым рядом источников сигнала - главное, чтобы для всех нашлась соответствующая коммутация. Источником может быть и старенький DVD-плеер – обычно они подключаются через оптический TosLink или коаксиальный кабель. Последний выглядит как обычный «тюльпан» из стереопары. Дорогие модели могут еще используют соединение разъемами типа XLR. С помощью USB входа к ЦАПу можно подключить компьютер или портативный источник звука.

Помимо этого, портативные ЦАПы делают совместимыми с источниками на основе iOS- или Android-телефонами, айподами, планшетами и другими гаджетами. Фактически во всех этих случаях конвертер становится внешним звуковым модулем с отдельным питанием и хорошей начинкой, которые не снились в штатной мультимедийной технике. А еще современные ЦАПы нередко оснащают усилителем для наушников.

Мультибитные и однобитные ЦАПы

До 21 века цифроаналоговые преобразователи оперировали только с 16-битным аудио, согласно формату Red Book для компакт-диска. Другого просто не было. Частота дискретизации у CD была 44 кГц, у профессиональных DAT-рекордеров капельку выше - 48 кГц. Сначала все ЦАПы работали по «параллельному» принципу - все 16-разрядов «взвешивались» на R-2R матрице (резисторной схеме лестничного типа).


Пример схемы R/2R ЦАПа

Знатоки знают наизусть и ценят такие марки чипов, как Burr-Brown PCM63 или Philips TDA1541. Однако R-2R матрицы оказались дороговатым и не слишком технологичным удовольствием. Требовалась точная лазерная подгонка всех номиналов сопротивлений. В противном случае при работе неточный замер битов приводил к нарушению линейности сигнала.

Поэтому на смену R-2R пришли ЦАПы с 1-битовым преобразованием, получившим название "дельта-сигма". Если мультибитники выдавали напряжение сигнала напрямую, исходя из всех поступивших на матрицу 16-битовых данных, то в дельта-сигме напряжение колебалось в зависимости от того «ноль» пришел на приемник или «единичка». 1 - означала увеличение напряжения аналогового сигнала, а 0 - уменьшение.


Микросхема мультибитного ЦАПа Burr-Brown PCM63

Старые аудиофилы нет да и вспомнят музыкальность R-2R чипов, но и деваться некуда. Дельта-сигма оказались и практичнее в настройке, и дешевле в производстве. Да и качество SACD-формата доказало, что 1-битовое преобразование отлично умеет справляться с High-End задачами. Частота дискретизации SACD измеряется уже не кило-, а мегагерцами, поэтому в схеме можно обойтись совсем простыми аналоговыми фильтрами.

В классических схемах на базе PCM до сих пор приходится фильтровать помехи квантования цифровым способом - их существует несколько и некоторые модели ЦАПов предоставляют возможность выбрать один из них.

Сами же дельта-сигмы прогрессировали в сторону гибридных схем, где поток обрабатывался каскадами, как по 1-битной, так и параллельной схеме. Но самое главное, величина цифрового слова выросла в них сначала до 24, а потом и до 32 бит. Кроме того, перспективным направлением являются ЦАПы на программируемых вентильных матрицах (FPGA), где и вовсе нет традиционных конвертеров.


Современный ЦАП Mytek Manhattan работает с потокоми РСМ 32 бит / 384 кГц, DXD, DSD-DS-DSD256 (11.2 MHz)

Для чего такая расширенная разрядность? Для достоверности. В профессиональной индустрии сегодня используются 24-битная запись, обеспечивающая более точное описание оригинального сигнала. Как уже упоминалось, ряд музыкальных изданий уже доступен в формате высокого разрешения. Так что можно, конечно, послушать урезанную версию на компакт-диске или МР3, но согласитесь, интереснее встать на одну ступеньку ближе к звукорежиссерам, которые возились с вашим любимым альбомом. И поэтому ваш ЦАП должен быть полностью готовым для приема контента высокого разрешения - как по USB, так и по остальным протоколам передачи данных.

Часто жизнь сталкивает нас с трудным выбором. Нам приходится искать какой-то гаджет. При этом он должен быть дешевым, самым лучшим и безупречным. Естественно, мы понимаем, что такое практически невозможно. Поэтому приходится выбирать по тем критериям, которые нас устраивают, еще и жертвовать чем-то. Сегодня мы попробуем выбрать хороший ЦАП.

Что это?

Прежде чем разобраться с некоторыми моделями данного устройства, стоит объяснить, что же это, для тех, кто не знает. рассчитан на обработку цифрового кода в аналоговый сигнал. Так, устройство можно считать своеобразным «проводником» из одного мира - цифрового, в другой - аналоговый.

Есть у этого девайса и «антагонист». Он делает все то же самое, но наоборот. В целом звуковой преобразователь работает по такому принципу, что для работы ему нужно получить цифровой сигнал, который основан на импульсно-кодовых модуляциях. Если перед нами сжатый формат, работа с ним заключается в использовании кодеков.

Назначение

Естественно, чтобы хороший ЦАП купить, нужны для этого весомые причины. Вряд ли рядовой пользователь будет тратиться на подобные устройства. Обычно гаджет нужен тем, кто хочет преобразовывать сигналы из цифрового «мира» в аналоговый. Как пример, его используют в проигрывателе CD-дисков.

Классификация

В зависимости от назначения возможно распределить ЦАПы по группам. Самым простым из всех считается широтно-импульсный. Чаще всего встречается в устройствах типа Hi-Fi или там, где нужно управлять электромоторами. Принцип работы такого типа заключается в импульсной последовательности, которая проходит через фильтр нижних частот. Чтобы её получить, нужно переждать, пока преобразуемый цифровой код будет пропорционален времени, за которое работает стабильный источник тока.

Далее встречаем передискретизацию. Она базируется на колебании значения плотности импульсов. Этот тип предназначен для корректной работы устройства, которое имеет меньшую разрядность, с устройством с большей разрядностью. Считается, что подобный ЦАП визуализируется в однобитной модели. Так по этой технологии происходит обмен импульсами при отрицательных обратных связях.

Взвешивающий тип предполагает, что значение силы тока источника будет пропорционально весу бита. Ненулевые биты в данном случае могут суммироваться. Лестничный тип получил особую схему, которая состоит из нескольких резисторов, имеет два типа включения.

Характеристики

Чтобы выбрать самый лучший ЦАП, нужно разбираться в его характеристиках. Так, следует выделить пару основных параметров. Важно понимать значение разрядности, максимальной частоты дискретизации, монотонности, динамического диапазона, статических и частотных характеристик. Так возможно определить нужные уровни выходного сигнала, частоты стабильной работы, умение устройства увеличить аналоговый выходной сигнал.

Рейтинг

Составить рейтинг лучших ЦАПов не так-то и просто. Их такое большое количество, они все разные. Одни выделяются внешними характеристиками, другие - техническими. Одних оснастили большим количеством технологий и функций, другие нацелены на конкретные задачи. Поэтому составлять список и отправлять каждую модель на конкретное место - дело неблагодарное. Поэтому в свободном порядке мы рассмотрим пару моделей от компании Matrix, Meridian Audio, Esoteric и др.

Разносторонний

Выбрать хороший ЦАП - это не проблема. На рынке представлено много вариантов преобразователей, которые могут подойти вам как по цвету, форме и размеру, так и по техническим характеристикам.

Matrix Mini-I Pro был создан китайской компанией. Многие знатоки считают, что этот производитель неожиданно появился на рынке и вечно создает резонанс, который пусть и не пугает конкурентов, но заставляет их активнее работать. У компании есть большой выбор оборудования и аудиоаппаратуры. Причем среди моделей имеются как бюджетные варианты за 200 долларов, так и дорогие - за 1000 долларов.

К средним гаджетам стоит отнести Mini-I Pro. Он компактный, а главное - комбинированный. Помогает усилить наушники, но при этом имеет ЦАП. Всего за 520 долларов аудиофил обзаведется гаджетом своей мечты. Стоит понимать, что размеры модели действительно очень маленькие. Поэтому в качестве одного из компонентов ПК вариант идеально подойдет.

На передней панели небольшого устройства разместился дисплей. Слева от него есть место для подключения наушников, справа - регулятор громкости. Если нажать на него, можно перейти в меню опций, где имеется канал выходного сигнала, цифровые фильтры и пр. Есть в комплекте пульт управления. Задний торец занят всеми необходимыми интерфейсами. Есть USB, AES/EBU, XLR и др.

Отзывы

Те, кто выбирал лучший ЦАП наушников, были несказанно счастливы появлению этой модели на рынке. Она не только красивая и компактная, а также сбалансированная и универсальная. Пожалуй, каждый пользователь будет доволен тем, что получит чистый, точный и утонченный звук. Частоты слышно хорошо, ощутимы как низкие, так и высокие звучания.

Покупатели отмечали удобный контроль, насыщенность, трехмерный бас, приятный оттенок. Те, кто действительно понимает в аудио все, по-настоящему оценил этот неприметный и функциональный девайс.

Высококлассный

Еще один представитель этого производителя - Matrix X-Sabre. У него стандартные габариты, что в целом не мешает ему быть компактным, но заметным. Высота - около 5 сантиметров, ширина - 26 см, а глубина - 20 см. И хотя на первый взгляд перед нами компактная коробка, вес её составляет 4 килограмма. Для тех, кто впервые сталкивается с подобный устройством, это просто тонна, для знатоков же - это стандартный вес.

Передняя панель занята необходимыми компонентами регулировки и разъемами. Все в целом понятно и заметно. Нет оптического выхода, хотя не для всех это окажется недостатком. Есть AES/EBU, который встречается редко.

Отзывы

Если не вдаваться в цифровую составляющую, то самым настоящим показателем качественного ЦАПа является звучание. В данном случае пользователи отмечали чистоту, хорошее разрешение, ровные и протяжные верхние частоты. Выделяли отличный тембр со сбалансированными тонами.

Покупатели отметили среди особенностей быструю работу ЦАПа, отсутствие «округленностей», высоких басов и гиперболизированной окраски звучания. Мелодия не имеет шероховатостей или грубости, а частоты заметные и чистые.

Звучный

Esoteric D-07X - это хороший ЦАП, который многим покажется чересчур дорогим - около 6 тысяч долларов. Но знатоки понимают, за что такая цена у такого компактного оборудования. Этот вариант отличился хорошим качественным корпусом, большим выбором функций и режимов, а главное - супер-высококлассным звуком. В похожей модели, которая вышла немного ранее, была замечена проблема с USB-приемником.

Новинка вроде как лишилась этого бага. Её оснастили трансляцией файлов, возможностью отключать и новеньким слотом для наушников. Есть и независимая регулировка громкости. Несмотря на большое количество нововведений, они практически не повлияли на повышение стоимости.

Конечно, можно рекомендовать какие-то определенные настройки и регулировку оборудования, но, скорее всего, правильнее будет владельцу самостоятельно разобраться с каждой функцией, чтобы установить оптимальные для себя режимы.

Что такое ЦАП, зачем он нужен и с чем его едят, попытаемся рассмотреть в этой статье.

Данная статья скорее будет интересна любителям хорошего звука. Такого, который на порядок лучше\качественней того что вы слушаете в обыденном ритме. Но если вы вдруг начинаете чувствовать, что в прослушиваемой музыке чего-то не хватает, кажется что звуковая сцена не та, и вообще что-то с верхами или низами, хочется чего-то большего от любимой музыки, то поздравляем, вы .

Яркий пример аудиофила

Путь аудиофила начнём с такого прибора как ЦАП.

ЦАП (DAC) — цифро-аналоговый преобразователь. Устройство помогает преобразовать цифровой аудио сигнал в слышимый нами аналоговый.

Как это работает

Мы уже привыкли к тому, что нас окружают цифровые устройства. И внутри них протекают процессы не видимые человеческому глазу. Так и с цифровой музыкой. Какой бы она ни была, но в цифровом виде она представлена в виде последовательности битов, т.е. (1,0) единиц и нулей. Естественно такую информацию у нас не получится не услышать, не почувствовать. И на помощь на приходят ЦАПы. Они то установлены на всех цифровых устройствах которые способны воспроизводить звук.

Главная задача внешнего ЦАП — это улучшить качество звучания. Как уже было сказано, во всех цифровых устройствах ЦАП уже встроен, но он отличается своей простотой и не отвечает аудиофильским стандартам.

В первую очередь стоит задача по улучшению звука от . Ведь по сути ЦАП подключается как внешняя звуковая карта, но заметно более качественная.

Но это не единственный способ подключения. К ЦАП можно подключать игровые приставки, медиа- CD- DVD- плееры.

Подключение ЦАП

Естественно что все типы подключения к ЦАП будет цифровые, и как правило они снабжены такими входами:

— Оптический вход

— Разъем USB

— Вход AES

С выходами все проще, обычно это один стерео выход (RCA) и гнездо под наушники.

Разрядность и частота дискретизации

При записывании музыки в цифровом виде ей придаются определенные характеристики указывающие на ее качество. Такими и являются частота дискритизации — обозначает количество сэмплов в секунду и разрядность -количество бит или разрешение этих симплов. Естественно чем цифры по этим данным выше, тем качественнее звук.

Надо понимать, что лучшими по звуку будут форматы CD, FLAC, APE, WAV.

Тем самым при выборе ЦАП надо учитывать его характеристики, потянет ли он вашу музыку.

Как звучит ЦАП

На вкус и цвет товарищей нет. Так и с ЦАПом, важный критерий это звук. Т.е. сравнивать будем только по качеству звучания и по тому что вам нравится.

Различия могут быть в индивидуальном звуковом почерке, а его выбирать только вам.

P.S. ЦАП призван улучшать качество звука, но нужно понимать, что качественный звук будет только при наличии прочего качественного оборудования, таких как усилитель и акустическая система. Если прослушивать свой любимый трек в формате mp3 и на дешевых компьютерных колонках, но с использованием ЦАп, то увы, качественно новое звучание вам врятли откроется.

ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь) - гаджет экзотический и многие о них даже не слышали. Вместе с тем выпуск преобразователей налажен еще в 80-х годах и они широко известны в узких кругах. Ну а мы решили затронуть эту тему потому, что в последнее время все больше людей, увлеченных музыкой и кино, обращают на них внимание. А ЦАПы сделали большой шаг в сторону потребителя. Если раньше были актуальны CD- и DVD-плееры, потому что контент был доступен на дисках, то сейчас актуальны устройства, которые «на ты» с цифровым контентом из Интернета. Про медиаплееры, которые уже заслужили признание у киноманов, . Теперь поговорим о весьма полезном приобретении для каждого меломана (не брезгующего музыкой из Сети). Хотя они будут интересны и для любителей кино, которые не обзавелись домашним кинотеатром и смотрят фильма на компьютере или медаплере. Правда, результат от использования ЦАП будет ощутим, если у вас есть хорошие усилитель/ресивер и акустика (можно ориентироваться на уровень цен от $300 за компонент). Иначе прироста качества звучания вы можете и не заметить.

Главная задача ЦАП - улучшить качество звучания цифровых источников. В первую очередь - компьютера. Как правило, применяется подключение по USB, а установка драйверов не требуется. По сути ЦАП используется как внешняя звуковая карта. Причем заметно более качественная, чем Но это не предел возможностей ЦАПов. Наверняка у многих найдется дома хотя бы одно устройство, к которому можно подключить преобразователь помимо компьютера. Итак, к ЦАПам можно подключать: игровые консоли, сетевые музыкальные проигрыватели и серверы, медиаплееры, CD-, DVD- и Blu-ray-плееры и др. Есть и экзотические варианты, готовые работать напрямую с iPhone (Peachtree iDac) или по Wi-Fi (Arcam rDac Wireless).

Один гаджет - хорошо, а два?

По техническим параметрам ЦАПы зачастую почти идентичны, поэтому скрупулезно изучать спецификации каждой модели не имеет особого смысла. Но если говорить об их функциональности, то ощутимая разница есть. В последнее время спрос на ЦАПы и усиление конкуренции между их производителями спровоцировали появление оригинальных решений. В частности, появилось немало ЦАПов, которые совмещают в себе функции нескольких устройств. Таким образом, покупатели могут сэкономить деньги. Обычно обычно многофункциональное устройство дешевле, чем два специализированных (хотя может уступать им по качеству). Мы перечислим только самые интересные и доступные в продаже варианты оригинальных устройств.

ЦАП + усилитель для наушников - позволяет слушать музыку в наушниках без помощи специального усилителя. Такое решение в последнее время стало весьма популярным, потому что такие устройства удобны в использовании и отличаются хорошем соотношением цена/качество. К таким моделям относятся ASUS Xonar Essence One, Audiolab M-DAC, Cambridge Audio DacMagic Plus, и др.

Регулятор громкости и разъем джек - внешние атрибуты ЦАПа с усилителем для наушников

ЦАП + CD-плеер - позволяет слушать музыку, как с внешних источников (как ЦАП), так и с компак-дисков (как CD-плеер). Такие модели имеют дизайн и конструкцию как плееров и их принято считать плеерами. Хотя их можно использовать как ЦАПы и не использовать возможность играть диски. К примеру, такую конструкцию имеют Audiolab 8200CD, .

Лицевая панель как у обычного CD-плеера, но сзади большой набор входов для подключения внешних источников (включая и USB)

Входы и выходы

У любого ЦАПа есть набор входов и выходов, которые используются для подключения других музыкальных компонентов. Понятно, что чем шире ассортимент, тем проще будет с подключением разных источников. Мы советуем оценить, сколько источников вы хотите подключить к ЦАПу. Возможно, вам не понадобится преобразователь с большим количеством разъемов и это позволит немного сэкономить. Только помните, что в будущем, количество источников может увеличиться.

Набор входов индивидуален у каждой модели, хотя можно определить своего рода джентльменский набор: коаксиальный вход (разъем RCA), оптический вход, разъем USB (тип В). Первый и второй пригодятся для подключения Hi-Fi и бытовой техники. Разъем USB пригодится для подключения ноутбуков и настольных ПК. У серьезных и дорогих моделей набор входов, как правило, расширенный. У них может быть, несколько коаксиальных и оптических входов (а также вход AES), чтобы у пользователя была возможность подключить одновременно несколько источников.

Набор выходов скромнее и может ограничиваться одним стандартным небалансным стереовыходом (2 разъема RCA) для подключения к усилителю. Также у некоторых моделей к обычному добавляется балансный стереовыход, который теоретически обеспечивает лучшее качество передачи сигнала при подключении к усилителю с соответствующим входом. Встречаются у ЦАПов и цифровые выходы, которые можно использовать для вывода сигнала на другие источники (к примеру, на другой - более качественный ЦАП).

В это трудно поверить, но при подключении одного источника к разным входам ЦАПа можно получить разный результат. К примеру, подключил источник по USB - хорошо играет, подключил по коаксиалу - играет еще лучше! Такой сюрприз объясняется как особенностями конкретного ЦАПа, используемыми кабелями, особенностями самих цифровых интерфейсов и др. Несмотря на то, что цифра она и в Африке цифра. Поэтому после приобретения устройства не поленитесь выяснить, какой способ подключения оптимален. Учтите, что одинаковые разъемы могут принимать сигнал с разным качеством. Например, не все модели с USB-входом могут проигрывать записи 24 бит/96 кГц, а только 16 бит/44,1 кГц.

И как он звучит?

Как и любой другой компонент, ЦАПы можно и нужно сравнивать по качеству звучания. Только этот - самый важный - критерий нельзя оценить в цифрах или описать понятными всем словами. Ведь часто за красивыми обещаниями и «супер технологиями» стоят рядовые, пусть и правильные, решения. Каждая модель имеет собственный звуковой подчерк. Насколько он понравиться вам, зависит от вашего вкуса и сочетаемости с вашими музыкальными компонентами. К тому же, есть ЦАПы бюджетные (их стоимость находиться в области 300-500 долларов), а есть модели весьма дорогие (ценники могут доходить до нескольких тысяч долларов). Разница между ними будет ощутима при включении в хорошую систему. В общем, перед покупкой желательно лично послушать устройство. Обзоры и отзывы можно расценивать к качестве подсказок, но не как мнение в последней инстанции. Отметим, что некоторые модели заманивают покупателей технологиями улучшения звучания (в частности, повышения частоты дискретизации исходного сигнала) или возможностью тонкой настройки характера звучания (с помощью так называемых фильтров - программными настройками ЦАПа). Мы советуем критически оценивать такие заявления производителей. И опять таки - верьте своим ушам, а не чужим обещаниям.

Резюме

Выбор ЦАПа - процесс нетривиальный. Ведь главное его свойство - качество звучания - можно оценить лишь с помощью или довериться мнению других людей. Вместе с тем, теоретически можно оценить их возможности (набор интерфейсов, технологии улучшения звучания и др.). Что тоже немаловажно. ЦАПы лишь недавно стали привлекать вниманием со стороны широкой аудитории. И не все производители аудио занялись их выпуском (хотя таких все больше). Поэтому количество моделей, доступных в продаже, пока ограничено. Но практически каждый продукт заслуживает внимания.