Audio-gd R-8HE Mk3

ממיר דיגיטל לאנלוג


מחיר לצרכן:	₪ 8,500

ממיר דיגיטל לאנלוג מאת אשף הדיגיטל מר הא קינגוא.

טכנולוגיה יחודית לחיסול ג'יטר

ג'יטר ¹ נתפש תמיד כגורם הבסיסי לכך שאיכות הסאונד של מערכת דיגיטלית תהיה נחותה מזו של מערכת אנלוגית היי אנד. בחלק מהתכנונים של ממירים מסורתיים, שיטת עיבוד השעון היא לעקוב ולשחזר את השעון של מקור האות, וחלק מהתכנונים כוללים גם יכולת הפחתת ג'יטר, אך עם מגבלות כאשר רמת הג'יטר גדולה.
פתרון נפוץ זה מאפשר לקבל מדידות טובות בבדיקות מעבדה. אבל בשימוש בפועל, לרוב מקורות האות יש רמה גבוהה של ג'יטר, כך שאיכות הצליל המתקבלת לא תהיה משביעת רצון. ישנם ממירים במחיר 150 דולר בלבד אשר נמדדים טוב יותר מאלה הנמכרים היטב של מותגים מערביים במחיר של עשרות אלפים. מי ישווה בדעתו ש-DAC במחיר 150 דולר הוא עדיף? לפני זמן לא רב, כאשר המכון לחקר בטיחות בסין בחן התנגשות ישירה בין שני מותגי מכוניות, גולשים ברשת הגיבו על המכונית שקיבלה ציון גבוה יותר במבחן: "היא לא נכשלה במבחן, אבל היא גם לא ניצחה בקרב."

Connector	RCA/XLR Unbalanced/Balanced(X2)
Output level, low	0.282 VRMS balanced 0.141 VRMS single ended
Output level high, max	2.818 VRMS balanced 1.414 VRMS single ended
Output Impedance	100Ω/200Ω
Frequency Response	20 - 20kHz ±0.25dB
THD&IM @ 1kHz (full scale)	< 0.003%

על מנת לבטל לחלוטין את השפעת הג'יטר באות הנכנס, R8 MK2 משתמש בתהליך שעון אסינכרוני.
ראשית, הוא קורא ומאחסן כמות ניכרת של אות המקור לזכרון RAM, מבטל את השעון של מקור האות, ומשתמש ישירות במתנד מובנה של Accusilicons ² בעל ביצועים גבוהים לשעון הפלט מה־RAM. מכיוון שגם הנתונים וגם השעון מטופלים על ידי ה־FPGA ³ , ההשפעה של השידור על תופעת הג'יטר הינה זניחה. רמת הג'יטר זהה למעשה למה שצוין עבור שעוני ה־TCXO המשמשים את ה־R8 MK2.

RMS Jitter	90.3186MHz, 3.3V Typical
10Hz - 1MHz	0.198
12kHz - 80MHz	0.075

RMS Jitter	98.304MHz, 3.3V Typical
10Hz - 1MHz	0.198
12kHz - 80MHz	0.075

RMS Jitter	100MHz, 3.3V Typical
10Hz - 1MHz	0.2
12kHz - 80MHz	0.071

המפתח לשיטת עיבוד זו הוא להבטיח את שלמות העברת הנתונים, שהוא הסוד הטכני של Audio-gd. ברגע שדגימה אחת של נתונים מתוך מיליון אובדת בשידור, יישמע צליל פיצוח חד וברור, כמו סטטי, או שריטה על תקליט, במהלך השמעה.

מר הא (המתכנן) הוא חובב מוזיקה נלהב וגם עבורו, מפגשי האזנה הם מקור השראה לרעיונות תכנון חדשים. לא זו בלבד שיש לו את היתרון של שליטה מלאה בטכנולוגיית תוכנה וחומרה, יש לו גם הבנה נכונה של שחזור מוזיקלי. מבלי שיצטרך להסתמך על מחקר ופיתוח חיצוני, בכל רגע נתון הוא יכול להאזין לכל שלב במהלך הפיתוח, מה שמאפשר חתירה ומימוש של שחזור הצליל המציאותי ביותר.

מכיוון שהשעון המקומי ושעון מקור האות מבודדים לחלוטין ופועלים באופן עצמאי, לא ניתן ליישם שיטות מדידת ג'יטר מסורתיות. במקום זאת נדרש מעגל אוגר נתונים מיוחד כדי להעריך את רמתו. עבור בני אנוש, שיטת הבדיקה הטובה ביותר היא תמיד באמצעות מבחני האזנה. צליל נטול ג'יטר הוא מאוד מציאותי וטבעי, צלול כמו מים טהורים, ומערב מאוד.

המרכיבים של R-8HE MK3

עבר זמן מאז הושק דגם R-8 בשנת 2018. הודות למעגלים הניתנים לתכנות מלא של R-8, הקושחה עודכנה באופן רציף כדי לשפר את החוויה של בעלי המכשיר. R-8HE MK3 תוכנן ונבדק בשלהי 2021, ואחר כך יותר מחצי שנה של אודישן מתמשך, כוונון עדין של תוכנה וחומרה.
אספקת המתח העדכנית ביותר של סרוו מיוצב, ביצועיה משתווים לאלה של סוללות, לאחר יותר משנה שלמה של כיול ואופטימיזציה לכל חלק במעגל. חלקי הממיר עושים שימוש בספקי הכוח החדשים מיוצבים סרוו, המעגלים האנלוגיים עדיין מופעלים על ידי ספקי כוח טהורים ב־Class A כדי להשיג את הצליל הטוב ביותר, כפי שנקבע במהלך מבחני האזנה. חשיפה ומכירות נקבעו רק לאחר שהושג סאונד ריאליסטי לחלוטין. השיפור די ברור בהשוואה לדור הקודם:
1. חלקים נפרדים לחלוטין משמשים בשידור זרם מאוזן באמת.
ארבע סטים של מפענחי חומרת DSD נפרדים ועצמאיים לחלוטין.
שמונה סטים של מודולים R-2R DA נפרדים לחלוטין ליצירת מפענח דחיפה־משיכה מאוזן דו־ערוצי.
שימוש באספקת כוח דיסקרטית מיוצבת סרוו העדכנית ביותר להזנת מעגלי ה־DA, רמת הרעש דומה לזו של סוללה, אך ללא מאפייני הצליל היבשים והדקים שלה, ולפיכך טמפרטורת הפעולה של המוצר נמוכה משמעותית מזו של הסוללה כבדגם הקודם. המעגל האנלוגי עדיין מופעל על ידי ספק כוח מוסדר מסוג Class-A טהור לקבלת תוצאות הסאונד הטובות ביותר (שדרוג חדש).
2. על ידי האזנה ממושכת לפטיפון, היצרן שילב בהצלחה את מאפייני צליל התקליט האנלוגי במוצר זה, והדבר מוצג אופציונלית דרך הפאנל הקדמי (תכונה חדשה).
3. גם כניסות USB וגם HDMI מצוידות במבודדים, ובשני סטים של ספקי כוח ליניאריים כדי לספק חשמל בנפרד למודול USB ו־HDMI לפני המבודדים כדי למנוע הפרעות ממקורות האות. א. ממשק ה־USB עצמו אינו כבר לא מצויד בשעונים. השעון הסינכרוני מופעל כדי להפוך את העברת האותות למדויקת יותר ולשדרג את איכות הצליל לרמה מצוינת. איכות הצליל כעת למעשה טובה יותר מאשר עם גרסת R-8 2020 של הדור הקודם המוזנת על ידי DI-20 (עם כי לא ברמה האיכות של DI-20HE).
ב. מודול HDMI מצויד כעת במבודד עצמאי לשיפור איכות הצליל של כניסת HDMI.
4. תצוגה של פונקציית קצב דגימת אות הכניסה (תכונה חדשה).
5. המעגלים הדיגיטליים של הממיר כולו מורכבים מ־1 FPGA ו־5 CPLDs (שניהם התקנים ניתנים לתכנות), המאפשרים הפרדת המעגלים הפונקציונליים השונים ומניעת הפרעות.
ה־FPGA פועל באמצעות מצב עיבוד נתונים מקבילי.
אות IIS הוא העברת נתונים טורית. כל סיבית נתונים דורשת מחזור שעון אחד. מסגרת אחת של נתוני ערוץ שמאל וימין דורשת 64 מחזורי שעון, ולכן יש צורך ביציבות על פני 64 מחזורי שעון.
למצב המקביל צריך רק שעון אחד כדי לשדר ולעבד את נתוני 32 הסיביות של הערוצים השמאלי והימני, מה שמשפר מאוד את מהירות העיבוד ומושפע פחות מיציבות השעון.
נתוני קלט IIS (USB ו־HDMI-IIS) מאורגנים מחדש לשתי קבוצות של נתונים מקבילים של 32 סיביות ברגע שהם מוזנים. לאחר פירוק אות SPDIF, הוא נשלח גם לשלב הבא של עיבוד באמצעות שתי קבוצות של נתונים מקבילים של 24 סיביות.
נתוני DSD מאורגנים מחדש לשתי קבוצות של עיבוד נתונים מקבילי של 64 סיביות ברגע שהם מוזנים.
לפי השוואות האזנה, מצב העיבוד המקביל יכול להפוך את הצליל לבהיר יותר ונייטרלי יותר, עם דינמיקה טובה יותר וטעם אנלוגי יותר.
6. 2 Accusilicon TCXO מהמעלה הראשונה עם תדרים של 90 ו־98MHz מספקים סנכרון לכל היחידה, והם מוכלים על השמעה של כל קצבי הנתונים ללא המרת-על PLL. עיצוב ניהול השעון של הארכיטקטורה החדשה גורם לשעון לעבוד בצורה יציבה יותר, מה שמביא לשקיפות גבוהה יותר ופרטים נוספים.
7. DSD עושה שימוש בשעון אסינכרוני מובנה כדי לשפר את התזמון, מה שכמובן משפר את הבהירות והדינמיקה של השעתוק.
8. SPDIF תומך בהשמעת DOP.
9. ניתן לשנות את כל הגדרות המצב הדיגיטלי בלוח הקדמי.
10. יציאת שדרוג קושחה מופיעה בפאנל האחורי של המכשיר (אין צורך לפתוח כדי להסיר את המכסה כדי לשדרג את הקושחה).

מתח מחודש אנלוגי לגמרי

ספק כוח רגנרטיבי הוא כמו גנרטור פרטי מובנה במכשיר. זה יכול לסנן הפרעות על קו החשמל בצורה אופטימלית, לספק חשמל טהור לרכיבי האודיו ולהחזיר בס מכוונן ובעל אימפקט ואות אנלוגי ביותר למערכת השמע ולמשתמשי הקצה.
ביישום אספקת הכוח הרנרטיבית, הספק 120V/220V AC מומר למתח DC דרך שנאי כניסת הכוח הרגנרטיבי, אשר מסופק לאחר מכן למחולל צורות הגל הרגנרטיביות ולדרייבר דרך ספק מתח מייצב מקבילי מסוג Class A.
קבוצה של מחוללי צורות גל רגנרטיביים מאוזנים מייצרים גל סינוס עם עיוות נמוך במיוחד של 50 הרץ. לאחר דרגת הגבר מאוזנת ודרגת דרייבר רבת עוצמה, שלושה שנאי פלט כוח רגנרטיביים מוציאים מתח טהור, שניהם יציבים מבחינת משרעת ותדר.
שני סטים של ספקי מתח מוסדרים מקבילים מסוג Class A מספקים חשמל עצמאי לדרגות היציאה האנלוגיות של הערוץ השמאלי והימני ולחלקי השמע הדיגיטליים עם פונקציות העיבוד השונות שלו. גם מחולל צורות הגל המתחדש וגם הדרייבר מופעלים על ידי ספק מתח מיוצב בדרגה A, כך שעבודתם לא מושפעת משינויים ברשת החשמל והפרעות.
לווסת ההיסט Class A יש עכבת כניסה גבוהה מאוד לחסימת הפרעות, מניעת הפרעות בקו המתח מכניסה למעגל השמע ומשפיעה על איכות הצליל, וכן מניעת הצלבה שנוצרה על ידי האותות השמאלי והימני דרך ספק המתח, ובכך לשפר את ההפרדה. לעכבת המוצא הנמוכה יש ליניאריות ומהירות מצוינות, מה שגורם גם לתכנון מצוין של ספק מתח מווסת.

הטיעונים של Audio-gd על התכנון של אספקת חשמל רגנרטיבית:
1. באמצעות ניתוח התכנון הפנימי והשוואת הבדיקות בפועל של AP SYS-2722, העיוות של מחולל צורות גל סינוס רגנרטיבי אנלוגי בלבד נמוך בהרבה מזה של מחוללי סינתזה דיגיטלית.
2, לשלב הדרייב הדיגיטלי יכולה להיות יעילות המרת הספק גבוהה יותר, אך לשלב הדרייב האנלוגי יש טעם אנלוגי יותר.
3. לתדר צורת הגל המחודש של 400Hz יש יעילות המרת הספק גבוהה יותר. עם זאת, תדר צורת הגל המחודש של 50 הרץ רחוק יותר מהאזור הרגיש של השמיעה האנושית מאשר 400 הרץ, ולכן איכות הצליל היא עדינה וטבעית יותר עם 50 הרץ.

יתרונות וחסרונות של ממיר R-2R

יתרונות

1. R-2R לא ימיר את אות השעון לאות הפלט.
2. R-2R אינו רגיש לג'יטר אבל Delta-Sigma רגיש למדי.
3. רמת אות המוצא של R-2R מדויקת יותר מ־Delta-Sigma.

חסרונות

1. העיוות ההרמוני של R2R יכול להיות נמוך למדי אך לא נמוך כמו העיוות ההרמוני של ES9038 PRO (Delta-Sigma).
2. הדיוק והתקלות המובנות של סולמות נגדים אינם קלים להתמודדות.

עיצוב R-2R פופולרי בשוק

בין אם אלו ערכות DIY (עשה זאת בעצמך) או מוצרים של מפעל, R-2R הפך פופולרי.
בשוק DIY הלא יקר, העיצוב הרגיל מבוסס על הטכנולוגיה הישנה של MSB, אך רק שומר על חלק המרת האותות ומבטל את העיצוב המעולה של המוצר המקורי. עיצוב זה עושה שימוש בקלט טורי של נתונים אל אוגר IC כדי להמיר נתונים לאות אנלוגי. זה כלל לא מסוגל לפתור את הבעיה הטכנית של R-2R. הביצועים של עיצוב זה תלויים לחלוטין בדיוק הנגדים של הסולם.

מוצרים של שוק ההי אנד עושים שימוש בטכנולוגיה מורכבת למדי כדי לפתור את הבעיות של R-2R, על מנת להשיג ביצועים ואיכות צליל גבוהים. יש יצרנים שמשתמשים במצב הבקרה הטורי של אוגר IC.
העיצוב באיור למטה משתמש ב־FPGA כדי לשלוט במיתוג התנגדות הצעד במקביל. עם מצב הבקרה המקבילית, מתג התנגדות הצעד של כל סיביות נשלט בנפרד, כך שיש לו מהירות גבוהה במיוחד (מצב מקביל צריך רק מחזור שעון אחד כדי להוציא את כל הביטים, מצב טורי דורש לפחות 8 עד 24 מחזורי שעון) כדי לשלוח או לעדכן את הנתונים, והוא יכול לתקן את הנתונים בכל עת כדי להשיג אות פלט עם מאפיינים של עיוותים נמוכים, ולפתור את הבעיות הנגרמות מסבילות ההתנגדות ותקלות מיתוג.

הדיוק של ההתנגדות של צעד

רבים אכפת להם רק מהדיוק של התנגדויות הצעדים מכיוון שהם חושבים ש-R-2R תלוי בעיקרו בדיוק של ההתנגדות.
כיום, 24 ביט הוא סטנדרט, אך האם הדיוק של נגדים יכול להגיע ל־24 ביט? אפילו עם 16 סיביות בלבד, דרישת הדיוק היא 1/66536, ולכן 0.1% (1/1000) מהדיוק אינו מספק לחלוטין. למעשה, 0.01% (1/10000) עדיין לא יעמדו בדרישת 16 סיביות, שלא לדבר על 24 סיביות.
לכן, הורדת דיוק ההתנגדות אינה מספיקה כדי לפתור את הבעיה. אם היו 0.00001% נגדים זמינים בשוק, זה היה עומד בדרישה של 24 סיביות, אבל ההתנגדות המובנית של התקני המיתוג הייתה מחסלת לחלוטין את יתרון הדיוק הסופר גבוה הזה. יש לפתור את הבעיה מבחינה טכנית, לא רק לשפר את דיוק ההתנגדות. אבל כאן עדיין משתמשים בנגדים בעלי דיוק גבוה במיוחד.

חשיבות ה־FPGA/CPLD

מה שחשוב להדגיש לגבי FPGA/CPLD זה שהם התקני מערך לוגי הניתנים לתכנות. כיום, נעשה שימוש ב־FPGA בממירי הי אנד רבים, כגון Rockna Wavedream DAC הפופולרי. מאז 2008, השתמשנו בעיצובי FPGA במוצרי DAC. מכשיר זה מורכבת מ־FPGA אחד ו־7 CPLDs בלב העיבוד הדיגיטלי. ניתן לעצב ולסדר את פריסת החומרה בתוך ה־FPGA באמצעות תוכנה, ולכן ניתן לשדרג את החומרה באמצעות עדכוני תוכנה. בתור יתרון, לעיצוב זה יש רמה גבוהה של גמישות. הוא מאפשר שיפור איכות הצליל, הוספת פונקציות ושמירה על עדכניות המוצר, הכל באמצעות עדכוני תוכנה (קושחה).

התפקידים של FPGA/CPLD

1. FPGA מיישם דמודולטור SPDIF בעל ביצועים גבוהים (במקום להשתמש בשבבי דמודולטור SPDIF בעלי ביצועים נמוכים כגון DIR9001, WM8805, AK411X וכו'...).
2. שילוב שעון וטכנולוגיית FIFO לפלט נתונים, ניתן לסנכרן אותו בצורה מדויקת לשעון, ובכך לדחות ג'יטר.
3. פילטרים דיגיטליים מובנים 2X, 4X ו־8X ומצבי NOS שונים מאפשרים למשתמשים לבחור את גוון הצליל המתאים ביותר לטעמם האישי.
4. הדמייה של טונאליות של תקליט באמצעות תכנון ייחודי.

דרגת פלט דיסקרטית לחלוטין

הדרגה האחרונה במסע האות היא דרגת פלט אנלוגית, ולדרגת הפלט יש השפעה מכרעת על איכות הצליל של הממיר.
לא משנה עד כמה מעולה עיצוב המעגל הדיגיטלי, ללא שלבי פלט אנלוגי מעולים, איכות הסאונד תהא לשגרתית ביותר.
דרגת היציאה האנלוגית מחוברת ישירות מאחורי מודול DA 7, תוך שימוש רק ברכיבי דרך חור ⁴ (לא SMD).
מגבר ACSS מהיר משמש להגברה ועיבוד אותות. מגבר ACSS תוכנן ללא משוב שלילי ועובד במצב האות הנוכחי. זה לא חייב להפוך שוב ושוב את האות בין זרם למתח כמו עיצובים אחרים.
חוצץ הפלט הוא FET טהור מסוג Class A SE, ושתי הקבוצות מחוברות במקביל כדי להשיג עכבת פלט נמוכה יותר. סך הכל, שלב הפלט עובד במצב Class-A טהור, ללא משוב שלילי, כך שהוא יכול לשחזר אותות צליל טהורים ומציאותיים.
לממיר יש ארבעה op-amp ⁵ מובנים לשרת בפונקציית סרוו DC, כך שהממיר יכול לעבוד ללא צימוד קבלים, ולמנוע רעשים וקולורציה. בכל ערוצי האותות הבאים למודול ה־DA, לא נעשה שימוש ברכיבי מיתוג, וזאת כדי להשיג את איכות הצליל האמיתית והטהורה ביותר.

עיצוב ספק מתח רב עוצמה

4 שנאים R-core בעלי ביצועים גבוהים עם הספק כולל של 160W ויותר מ־60,000 uF של קבלי סינון בדרגה אודיופילית כדי להבטיח את טוהר ספק הכוח.
הספק DC של החלקים הדיגיטליים מופץ על ידי 9 ספקי מתח עם רעש נמוך במיוחד במהירות גבוהה, שהפכו לספקי מתח של שתי דרגות.
המתח הישר של החלקים האנלוגיים מופצים על ידי 4 קבוצות ספקי מתח טהור Class A למגברי המוצא האנלוגיים, ו־4 קבוצות משרתות ספקי מתח נפרדים, שביצועיהם יכולים להתחרות במתח של סוללה, לחלקים הדיגיטליים והאנלוגיים של מודולי DA בנפרד.
חלקי אספקת המתח המתחדשים בנויים בשתי קבוצות ספקי מתח טהורים מסוג Class A.

פריסה

לוחות אלומיניום בעובי 5 מ"מ להפרדה בין הקטע הדיגיטלי, הקטעים האנלוגיים של הערוץ השמאלי והימני וקטע השנאים כדי למנוע הפרעות הדדיות.
החלקים האנלוגיים של הערוץ השמאלי והימני פרוסים באופן סימטרי משני צידי החלק הדיגיטלי, עם אותו אורך נתיב אות ומרחק, מה שהופך את איכות הצליל לאחידה ומדויקת יותר.
מודול DA 7 מותקן בין שני לוחות אלומיניום כדי למנוע הפרעות ממעגלים אחרים. הליך הפריסה וההתקנה המסובכים נבחרו בשל איכות הצליל הברורה והטהורה יותר שהם מספקים, וכדי להרחיב את שדה הקול.

¹ Jitter - הפרעה שמשנה את דגימת השעון את האות. התוצאה בשמע היא עיוות לא נעים או צליל מלאכותי. לאחר שנעשה, הנזק לאות לא ניתן לתיקון. התופעה מחמירה עם הקלטות היי-רז בהן תדר הדגימה גבוה יותר.

² Accusilicons - Professional Audiophile Crystal Oscillator.

³ PFGA - סוג של מעגל משולב, אשר ניתן להגדיר ולשנות את תפקודו לאחר הייצור, בתהליך תכנות הדומה להתקנת תוכנה.

⁴ through-hole components - רכיבים אלקטרוניים המוכנסים לחורים שנקדחו מראש בלוח מעגלים מודפסים (PCB) ומולחמים בצד הנגדי ליצירת חיבורים חשמליים.

⁵ op-amp - מעגל משולב (IC) שמגביר את ההבדל במתח בין שתי כניסות. זה נקרא כך מכיוון שהוא פותח לשם ביצוע פעולות אריתמטיות. ניתן ליישם מגברים, חוצצים, מודדים, מסננים וכו' באמצעות מעגלים חיצוניים פשוטים.