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问题: [征文+转载] 最近想设计个usb声卡,查了几天资料,发现AD8662,AD8672的确是个好东西,下面是转过来的帖子

Run 在 2013-1-9 詢問的問題

帖子转自耳机大家坛 实践者  PCM-D50回放电路升级全解析:  借躯还魂--D50回放电路D1式复原 

 

当我环顾四周,却始终无法找到我的梦想之车时,我决心亲手打造一辆—费利.保时捷

 


摘要 :本文通过对PCM-D50进行电路改造,使之具有和更高级机种PCM-D1相同的回放电路。在牺牲部分续航能力的前提下,使D50在现有的电路上更充分地发挥硬件潜能,达到音质改善与驱动能力提高的目的;关于改造的理论依据和改造后的性能分析评价也将在本文内详述。

 

提纲:

 

一,升级理论
二,升级步骤与检验测试
三,改装后技术分析
四,主观听觉感受
五,后记

一,升级理论 通过对现有电路的改动来实现性能的提高或听感的迎合,需要具备一定的科学性和必要的理论现实依据。改动后的电路是否可以称之为升级,决定与整体电气性能的提高与否,而非所用升级元件价格和参数。D50通过电路改动来提高音质也同样需要理论支撑和客观条件,在本例中的理论支撑便是D1的回放电路。


  上集:《PCM-D50与PCM-D1回放电路对比与音质分析—D50 MOD理论基础》的主要结论:D50回放电路照搬D1, 但为节省功耗作如下两点调整:
原文链接: http://www.erji.net/read.php?tid=860469

1.运放型号改动    AD8672 --> AD8662
2.耳放芯片供电电压降低    +5V --> +3.5V

    而本次升级工作也非常具体明确,就是实施两个调整的逆过程,使改装后的D50和D1在回放电路方面保持一致*:

1.运放替换            AD8662  -->AD8672
2.耳放供电电压更改    +3.5V  --> +5V

(*电路一致的具体内涵:相同的构架和原理图,相同的供电和信号条件,相同的元件种类和参数,相同的元器件性能;可能存在的不一致为:PCB布局,元器件批次,部分元器件的封装和物理尺寸)

 


      给D50配置AD8672和提供5V耳放电压,与其说是升级,不如说是复原。PCM-D50回放电路继承于PCM-D1,考虑到了普通用户的续航需求和预算制约,不得不让音质有所妥协。本次改动的目的就是复原PCM-D1原有电路,让PCM-D50的播放潜力毫无妥协地发挥。满足以音质至上为准则的玩家的切实需求。

  D50升级选用AD6872可能稍显保守,这片运放算不上昂贵,参数也称不上顶级。SOP8封装的双运放芯片当中,昂贵和知名的不在少数。但在没有充分的理论计算分析之前,这些运放和外围电路的兼容程度和整体效果不易定论。盲目使用高成本高参数的元件而忽略使用条件和整体表现,不一定能获得预期提升反而可能适得其反。因为音频信号只在乎它所经过元件的取值与电路电气特性,而非元件售价。在电路领域,一分钱一分货的以价论声规律并能不完全适用。

  替换AD8672源于对D1电路的参考,D50电路所使用的架构和外围条件与D1一致,即外围元件的选择与取值相同,供电条件相同,各级传输界面的信号幅值相同。置入D50的AD8672将会与置于D1的AD8672的外部条件与工作点完全相容,其表现也将完全相同。基于AD8672的电路整体分析与测试在D1设计阶段已经过论证。所以D50使用AD8672替换原有AD8662稳妥而可靠。

  运放的复原很直观,拆焊原有的AD8662再替换上相同封装的AD8672即可。

 

 

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    耳放芯片的电压供电电压由稳压芯片和上级电源共同决定,例如想获得5V的直流电压,需选用输出为5V的稳压芯片并供以稳压芯片5.3V以上的电压*。D50和D1一样,给耳放稳压芯片供电的上级电源来自电池正极,也就是上级电源条件相同。唯一不同的就是稳压芯片的输出值。给耳放芯片复原5V供电,替换相应的稳压芯片即可。

  D1选用TK11150稳压片产生5V电压给耳放供电;D50选用TK77335稳压片产生3.5V电压给耳放供电。另人稍感意外的是,TK111XX和TK77XXX封装并不一样,无法直接通过替换D1所用TK11150来实现5V供电。须采用TK77XXX系列的5V芯片来替换原有TK77335来实现5V的耳放供电。

 

 

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二,升级步骤与测试方法
1. 拆机
拆机前留影:

 

 

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首先取掉正面的六个螺丝贴,按下图步骤拆解:

 

 

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取掉了前面板和保险杆后,电源板和显示器呈现在眼前,需要改动的DA板就在显示器后面:
 

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松开液晶屏的排线座,取下液晶屏,DA板暴露于眼前:

 

 

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卸下录音电位器和DA板螺丝,从右侧轻轻撬动DA板,使其与下方的转接插座脱离,把DA板和主机分离:

 

 

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取掉DA板后的主机和零部件等无关的部分封存待用,以避免遗失和灰尘污染。

 

 

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DA回放电路板正面:

 

 

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PCB反面:

 

 

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拆机部分完成,随后的改装将在DA板上进行。

 


2,元件替换
2.1元器件部分:运算放大器AD8672。 稳压芯片TK77XXX +5V版本。以及必要的电容备件。
 

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2.2 运放的更换
首先进行运放的更换,第一步拆焊原有AD8662。D50 的PCB板焊接采用无铅焊料,熔点比有铅焊料高约40℃,拆焊远比焊接艰难,中间省略2千字。。。。。。

 

原有运放AD8662

 

 

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拆焊后的电路板:

 

 

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两个焊盘虚位以待

 

 

 


对焊盘作必要清洗和上锡,焊接两片AD8672至焊盘:

 

 

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    焊盘空间比较狭小,且周围小元件密集,增加了施工难度,操作时应该全神贯注,避免烙铁碰伤周围元件。运放是热敏元件,烙铁温度不应高于300℃,每次接触时间不应长于10秒;将运放准确定位在空焊盘以后,先熔接一个管脚检查定位精度。准确无误后上锡将所有管脚焊牢。
焊接新运放AD8672后:

 

 

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另一次施工时存留的照片:

 

 

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焊接完成后的整体效果:

 

 

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检查焊点的完成情况,若无虚焊和短路则运放的更换已顺利完成,使用酒精清洗助焊剂。

 

 

 

连接显示屏排线,准备电路测试。

 

 

 


3. 电路测试

 


1. 供电电压测试

 

    确保焊接后的放大器的供电电压正常,以及进一步检查新安装的稳压芯片的焊接质量,需要在播放器的工作状态下测量相应各点的电压值。

  使用数字万用表直流电压档,在播放状态下,分别测试运放AD8672的正负电源电压值,以及耳放芯片的供电值。测量供电电压可以通过量取相应电源的旁路电容两端的电压值来获得。

 

 

 

    通过五台D50的实际测试,运放电压读数为+/-5.0V(+/-0.01V) ;耳放供电电压为5.0V(+0.01, -0.02)*;均在允许误差之内。*测试条件为:电池电压5.5-6.2V。如出现异常则需重新检查运放和稳压芯片的焊接情况。

 


2.音频信号测试


  在确认运放和耳放的供电电压正常之后,还需要确认各级放大器的工作状态是否正常。规范的操作和清晰的焊点并不能保证完全避免小概率事件的发生,只有通过合理而有效的方法检验才能确保施工的完全合格。测试基本方法为:通过DAC输出标准前级信号,测量各级放大器的输出值,从而判断各级放大器的工作情况。

  使用音频软件SONY Sound Forge 生成一个1KHz ,0dB(最大幅值),采样率96KHz,量化精度24Bit 的正弦音频测试信号,长度20秒。

 


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将这个测试音频保存为WAV格式,复制至记忆棒,并在D50上循环播放。

 

 

 

使用数字示波器,配合同轴屏蔽电缆分别测量以各点的输出信号:

 

 

 

 

 

设置合适的幅值和采样时间,获得稳定的波形显示:

 


 

 

  在实测中,各级输出的信号波形均光滑而完整,幅值与理论值相符且左右对称。如出现波形失真或幅值不对称则需复查电路,必要时更换元件。
  到此电气测试全部完成,各级放大器的供电状态和工作情况已得到实验验证。按顺序将机器安装复原准备试听。

 

 

 

 

 


三,改装后技术分析

 

1.升级效用
  电路的改装仅限与音乐回放部分,对录音部分数字信号部分不构成影响。改装后的影响具体如下:

耳机输出:耳机输出作为电路的最后一级,两个改动均关乎耳机输出品质,运放的升级体现为影响耳放前级信号质量,而耳放供电电压的提升直观地提高耳放芯片的驱动能力和信号还原能力,体现为带负载能力的增强和较大功率输出时失真率降低。

线性输出:模拟线性输出的电压信号来自线路放大器之后,运放型号的更变,可以直接影响线性输出的品质。而耳机电压的提升对线性输出信号没有影响,如不使用机器自带耳机口,可保留原有3.5V耳放供电不作改动。

光纤输出 :光纤输出的数字信号直接由数字芯片获得,其输出的数据为标准SFDIF信号。不经历DAC和各级放大电路。所以放大电路的升级无关光纤输出。

 


2 ,电源相关问题

 

2.1电池寿命测试

  改装后电池使用时间出现一个较为明显的下降。
 
电源条件:三洋eneloop 镍氢充电电池X4 ,标称电压1.2V,容量2000mah;循环次数约20次。
 
负载条件:1.普通低阻抗动圈耳塞(音量旋钮1.5/10); 2 低阻抗动圈耳机 (音量旋钮2.0-2.5/10)

    未改装之前电池充满后插耳塞可用约20小时,耳机可用约15小时;改装之后使用耳塞时没有特别明显的续航缩短,粗略统计在18小时左右;使用大耳机时续航能力缩短明显,实测为7-10小时。
  根据测试数据可以看出:续航的缩短主要原因是耳放芯片的功耗增加,使用大耳机时功耗增加更为明显;若使用线性输出或光纤数字输出时不插耳机,耳放芯片会自动进入关闭状态而不消耗电力,因此续航时间不会缩短。

結果