Lukasz Fikus
Fordította: Sipos Róbert

TDA1541 DAC chip - esszé a www.lampizator.eu oldalról

Miután kipróbáltam számos másik DAC-ot, úgy találtam, hogy leginkább egy típust szeretek előnyben részesíteni. Nagyon sokat írtak már a TDA1541 DAC-ról a világban, de ezek nem befolyásoltak, csak az, amit hallottam. Vicces dolog egy egyszerű elektronikai komponenssel kapcsolatban, hogy már-már vallási hittel kötődnek hozzá - de ebben az esetben igaz. Ezt persze még az a tény is erősíti, hogy már nem gyártják. Ez a TDA1541 és különösen az egykoronás változata, az S1 és a TDA1541A/S2 annyira ilyen, hogy még hamisított példányok is keringenek a használtpiacon, sőt sajnos még az eBay-en is.

Van néhány fantasztikus weboldal, amit mostanában fedeztem fel és amelyet - részben vagy egészen - a TDA 1541A DAC-nak szenteltek. Ezek szerkesztői sok időt töltöttek azzal, hogy a jó CD-hangot keresték és ők is - akárcsak én - arra az eredményre jutottak, hogy a jó öreg TDA1541A még mindig egész jól teljesít. Mindannyian túlmintavételezés nélküli módban használják 44,1 kHz-en és néhányan csöves kimenetet építettek hozzá. A saját kimeneti fokozatomnak köszönhetően meg tudok hallgatni különböző CD-lejátszókat és mivel a kimeneti fokozat mindig ugyanaz, össze tudom hasonlítani a DAC-okat és az őket kiszolgáló alkatrészeket. Úgy gondolom, így képet kapok a csupasz DAC-ok hangi karakteréről. Az pedig igen eltérő. Meggyőződésem, hogy a kereskedelmi CD-lejátszókban lévő kimeneti fokozatok - még a legjobbak is - sokat rontanak a hangon.

A szóban forgó TDA1541A DAC IC elég nagy, melegedik és drága volt a gyártása. 16 bites és túlmintavételezéssel vagy anélkül is használható (általában 4 vagy 8-szoros). A Philips gyártotta, mivel a korábbi, TDA1540-es - 14 bites mintavételezés-feldolgozási képességével nem vot kompatibilis a CD szabvánnyal. Ez persze azt nem akadályozta meg abban, hogy igen-igen jól szóljon. A Philips éveken keresztül gyártotta a TDA1541-est. Körülbelül 1985-től a kezdeti és 1989-től az A változatot (ami egy kicsit továbbfejlesztett). A gyártás 1995 környékén állt le. Ezekben az években az egész európai és japán hifi-ipar lejátszók millióit gyártotta ezzel az IC-vel. Akkoriban még nem tekintették különlegesnek, az iparban folyamatosan jobb és jobb chipek előállítására törekedtek.

Csakhogy ez nem igaz! Bizonyos értelemben a (később Texas által megvásárolt) Japán Burr-Brown valóban nagyon jó chipeket gyártott. Talán a PCM63K volt a legjobb. A Crystal, NPC és az Analog Devices is jó, de ennyi. Ja, és majdnem elfelejtettem a MASH-t a Matsushita gyártól, ami nagyon népszerű Lengyelországban, köszönhetően a sok ezzel szerelt Technics lejátszónak. Tulajdonképpen ez az én kedvenc DAC-om - micsoda meglepetés.

kep
A 1541A/S blokkdiagramja

Néhány fanatikus, amikor erről a DAC-ról beszélnek, kizárólag az egy- és kétkoronás változatra gondolnak. Ez az elnevezés csupán a reklámneve a chip válogatott példányinak, amelyek azután készültek, hogy a termelés elért egy megfelelő minőségi szintet. Tehát valójában a koronás változatok normál A típusok, csak a mérési eredményeik valamivel jobbak az átlagnál. Tulajdonképpen - bár ezzel eléggé egyedül vagyok - úgy gondolom, hogy a régi, még nem A verziójú DAC-nak van a legenergikusabb, legélőbb hangja. Ez egy csiszolatlan gyémánt. Nem jelenteném ki, hogy az A jobb bármiben is. A 1541A-val készült lejátszók hangját könnyű felismerni, miután meghallgattunk más DAC-kal szerelt lejátszót is, a különbség rögtön hallható, de igazából nem tudom jellemezni. Nehéz szavakkal megfogalmazni. A hang nagyon gazdag, telt, természetes, analóg, dinamikus és jó a makrodinamika is. Szuper a középtartománya, a magas és nagyon-nagyon jó a basszus. A fő különbség pedig, ami a többi DAC fölé emeli: jó hallgatni.

A chip sztereó, de nem kiegyenlített. Lejátszónként legalább egyre van szükség. Az egyik legjobb hifigyártó - ami mellékesen személyes kedvencem - a Cambridge Audio gyártott egy olyan lejátszót is (a CD3), ami 4 párhuzamosan kötött normál A TDA-t tartalmaz. Szereznem kell egy ilyet!

Miért a TDA1541-es?

A nagy kérdés: Mr. Fikus, miért ennyire dogmatikus, hogy ezt a régi szemetet használja és miért tagadja meg az ipar hatalmas fejlődését? Talán bolond vagy provokátor? Hifi-szektás? Drogos? Mi a baj magával, hogy nem szereti a 24 bit/192 kHz-et, a HDCD-t, az SACD-t és a VLSI chipeket?

Ez a válaszom: kétfajta felbontást ismerek: digitális és analóg. Amikor digitálisról beszélünk, megjegyzendő, hogy a digitális információnak egy bizonyos (mondjuk 16 bites) szóhosszúsága van. Amelyik chip ezt átalakítja, képesnek kell lennie ilyen szóhossz kezelésére. De vajon az átalakított szinuszhullámot is képes megfelelő pontossággal megjeleníteni? Ez a fő kérdés!

A bitek a legkisebb, elemi egységek, amelyekkel műveletet lehet végezni. Valami olyasmire lehet gondolni, mint a digitális fényképezőgépek esetén. Vajon vásároljunk egy 100 eurós Casio kompaktot, ami 10 millió képpontos felbontással rendelkezik, vagy inkább egy 8 millió képpontos Canon D30 XLR-t? A pixelek száma a Casio esetén nagyobb, de ez az előny szertefoszlik a firmware-ben, a tömörítésben, a lencse minőségében, az energiaellátás pontatlanságában, stb. Zenei reprodukció esetén a CD-nek 16 bitje van. Nem számít, milyen DAC-ot használunk, ez továbbra is annyi marad. Ez azt jelenti, hogy a 2 V-os pp jelet 2/65536 pontossággal tudjuk reprodukálni. Miért van az, hogy egy olcsó DVD lejátszó valódi 24 bittel nem lesz azonnal jobb? Azért, mert a digitális felbontás növekedését nem képes kezelni a folyamat minden eleme. A tény, hogy a DAC képes kezelni a 24 bites szavakat, nem garantálja, hogy a kimeneten a zenében meg is jelennek ezek az apró nüanszok. Ha a folyamatban résztvevő többi elem - az órajel, a tápellátás és az analóg fokozat - képes lenne mondjuk 0,01% pontossággal reprodukálni a jelet, még az is csak 1/10000, ami elég távol van az 1/65536-tól és NAGYON távol a 24 bittől, ami 224 (17 millió). Ezt más példával is lehet illusztrálni. Néhány nyomtatógyártó azt állítja, hogy a felbontás 20000 dpi. Ez valódi állítás, ha a fúvókákat és a szoftvert nézzük, de az "analóg" eredmény az lesz, hogy a festékcsepp ennél 10-szer nagyobb területen fog elterülni és a papír rostjai is 10-szer nagyobbak, mint ami a 20000 dpi felbontást ténylegesen meg tudná jeleníteni. Vagyis a lehetőségeket a papír és tinta kölcsönhatás határozza meg, nem pedig a fúvóka mérete. Nem is szólva a fej mozgatásának pontosságáról, a fúvókák hőmérsékletéről, a légnyomásról, nedvességről, stb.

Tehát ha valaki azt ígéri, hogy a 24 bitnyi felbontás többlete tényleg realizálódik, azzal azt is állította, hogy olyan elektronikai eszközöket használ, ami az elektromos jelet nagyjából 1/17 milliomod volt pontossággal továbbítani és kezelni tudja. Ez az állítás komolytalan. Tehát kedves olvasó nincs összefüggés a bitek megnövelt száma és a hangminőség között. Legalábbis ez nem automatikusan garantált. Én azt mondom, inkább koncentráljunk a meglévő bitek hatékony felhasználására, mint az elveszettek miatt aggódjunk.

A DAC chipek megítélése elég szubjektív, de nekem nagyon sok lehetőségem volt már összehasonlítani őket, mert eltávolítottam a képben szereplő többi befolyásoló tényezőt (kimeneti fokozatok, kondenzátorok, opampok és egyebek). Így hát meg tudtam hallgatni a szűz chipeket ugyanazon az eszközön keresztül. A TDA1541 nagyon erős versenyző és bár néhány ellenfél elég közel van hozzá, hénány szempontból esetleg jobb is, de nincs olyan DAC, ami komolyan minden tekintetben jobb lenne. Különösen igaz ez az ún. NOS üzemmódban (túlmintavételezés nélkül) és nagyon jó kondenzátorok alkalmazásakor.

Miért olyan fontos a kondenzátorok cseréje?

A zenei jel előállítása a DAC belsejében a következő ábrán jól szemléltethető. A kondenzátorokon kívül minden elem a tokon belül van, de a kondik nem integrálhatóak. A kapcsolók átvesznek némi áramot a kondikról és felépítik a zenei jelet.

kep

Amint látható, a kondik közvetlenül felelősek a hangminőségért! A Philips megvásárolta a Marantz-ot, akik 100 nF-os kondikat használtak az olcsó lejátszókban és 220 nF-os kondikat a drágábbakban.

A TDA1541A rövid története

A kétségbeesés a találékonyság atyja. Igaz ez? Bizonyosan, mert ez történt, amikor évekkel ezelőtt a Philips mérnökei a Compact Disc kifejlesztésén dolgoztak. Mivel 14 bites adatszó-hosszúságban gondolkodtak, készítettek is egy DAC chipet, ami képes ezt kezelni. Ez volt a TDA 1540. Ezután viszont megtudták, hogy a végleges CD tervekben nem 14, hanem 16 bit szerepel, mert a Sony emellett kardoskodott (hála égnek!).

A Philipsnek ekkor már gyártás alatt volt a 14 bites DAC-ja, viszont nem volt 16 bites megoldása az 1982-es megjelenéskor. Ezáltal szembesültek azzal a kihívással, hogy hogyan tudnák kihozni a 14 bites DAC-ból ugyanazt a felbontást, mint egy 16 bitesből lehetne. A megoldás egy nagyon szellemes trükk volt, egy digitális szűrő, ami a 4-szeres túlmintavételezéssel és a zajformálással olyan felbontást adott, mint a 16 bites. (A zajformálás tulajdonképpen egy digitális visszacsatolás: azt a hibát, ami a szűrt adat 14 bitre való csonkolásakor keletkezik visszavezetjük a bemenetre.)

A Philips igazi 16 bites DAC-ja 1985-ben jelent meg, de a korábbi ötlet mellett már nem lehetett szó nélkül elmenni: ha a túlmintavételezés és a zajformálás segítségével a kevés bitszámú DAC felbontását növelni lehet, miért ne csinálnának egy olyan rendszert, ami egy egyszerű 1 bites DAC-ot használ és a felmerülő felbontásbeli hiányokat a túlmintavételezés és a zajformálás maximális kihasználásával pótolja?

Az eredmény a Philips által DAC3-nak nevezett rendszer lett, amit 1989 nyarán vezettek be (a két korábbi volt természetesen a DAC1 és a DAC2). Bár már írtam erről a rendszerről, de röviden: az SAA7321 DAC3 chip a bemenetet 256-szorosan túlmintavételezi, a hiányzó értékeket interpolálja, így 17 bites szavakkal dolgozik 11,02 MHz-es mintavételezésen. Az adatszavak aztán egy 1 bites DAC-ba töltődnek, a 16 bitnyi hiba pedig visszacsatolódik a zajformáló fokozatba. Matematikailag ez a rendszer a 16 bites rendszerek 96 dB-nyi dinamikáját eredményezi. De a multibites rendszerektől eltérően a "Bitstream" DAC alapvetően a teljes sávban lineáris és monilitikus, így a chipek gyártása során nem szükséges költséges eljárásokat bevetni és a CD-lejátszó jóval olcsóbb lehet.

A Philips ezért azt tanácsolta, hogy a Bitstream DAC-ot az olcsó, esetleg hordozható gépekbe kell építeni, a TDA1541-et pedig a drágább, jobb minőségűekbe. Amikor azonban a tervezők kipróbálták a Bitstream-et, kiderült, hogy ez korrektül megvalósítva az alacsony szintű információk visszaadásában jobb lehet, mint a hagyományos konverterek.