Audio-GD R-29 - Kopfhörerverstärker / Vorverstärker und R-2R-DAC

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Vollständig diskreter Transistor-Kopfhörerverstärker/Vorverstärker und R-2R-DAC in einem Modell. Integrierte Multi-OS- und NOS-Modi. Unterstützung für PCM384 und DSD512

Der Unterschied zum R-28 MK3

Der R-28 MK3 ist ein vollständig symmetrischer Kopfhörerverstärker/Vorverstärker mit diskreten Transistoren und einem R-2R-DAC in einem Modell.

Der R-29 ist ein vollständig diskreter Kopfhörerverstärker/Vorverstärker mit Transistoren und einem R-2R-DAC in einem Modell.

R-29  Merkmale

1. Vollständig symmetrischer Kopfhörerverstärker/Vorverstärker mit diskreten Transistoren und DAC in einem Modell, die maximale Ausgangsleistung des Kopfhörerverstärkers erreicht 3800 mW und ist damit für die meisten Kopfhörer geeignet.

2. Das Gerät verfügt über zwei Verstärkungsmodi: 12 dB bei niedriger Verstärkung für Kopfhörer mit einer Empfindlichkeit von über 95 dB und 22 dB bei hoher Verstärkung in Verbindung mit der starken Leistungsfähigkeit, die ausreicht, um den HE6 mit einer Empfindlichkeit von etwa 85 dB anzusteuern. Wenn der Kunde eine Verstärkung von 6-12 dB wünscht, ergibt sich eine Gesamtverstärkung von 28-34 dB.

3. Eingebaute 5 lineare Netzteile und zwei reine Klasse-A-Netzteile

4. Eingebaute 2 Gruppen vollständig diskreter echter DSD-nativer Decoder und 4 Gruppen vollständig diskreter R-2R-PCM-Decoder und 32 Bit / PCM384K /DSD512 asynchroner Transfer Amanero 384.

5. USB  überträgt das IIS-Signal an den FPGA-Prozessor und empfängt das Taktsignal vom FPGA-Prozessor. Die USB-Schnittstelle verfügt über keine integrierten Datentakte, die Signalübertragung ist sehr genau und die Klangqualität wird deutlich verbessert.

6. Der FPGA verarbeitet Daten im  Parallelmodus. Die IIS-Daten werden im Serienübertragungsmodus übertragen, jede Datenübertragung erfordert einen Taktzyklus, ein Datenframe (einschließlich L- und R-Daten) erfordert 64 Taktzyklen für die Verarbeitung oder Übertragung, sodass die Daten durch die 64 Taktzyklen beeinflusst werden.

Der parallele Datenverarbeitungs- und Übertragungsmodus benötigt jedoch nur einen Taktzyklus, um die Verarbeitung und Übertragung eines Datenrahmens abzuschließen, wodurch der Einfluss der Taktstabilität vermieden werden kann.

Der IIS-Eingang (einschließlich USB und HDMI-IIS) wird nach der Eingabe zu doppelten 32-Bit-Parallel-Daten kombiniert, der SPDIF-Eingang wird nach dem Decoder zu doppelten 24-Bit-Parallel-Daten kombiniert und der DSD-Eingang wird nach der Eingabe zu doppelten 64-Bit-Parallel-Daten kombiniert.

Der parallele Verarbeitungs- und Übertragungsmodus kann die Klangqualität in Bezug auf Transparenz und Detailtreue verbessern, bleibt aber dennoch analog.

Vor- und Nachteile von R-2R-DACs

Vorteile

1. R-2R wandelt das Taktsignal nicht in das Ausgangssignal um.

2. R-2R ist unempfindlich gegenüber Jitter. Delta-Sigma-D/A-Wandler sind wesentlich empfindlicher gegenüber Jitter.

3. Das Ausgangssignal ist im Vergleich zu Delta-Sigma-D/A-Wandlern wesentlich präziser.

Nachteile

1. THD ist heute mit Sigma-Delta-Chips im Vergleich zu R2R-Leitern sehr gut, aber nicht so gut.

2. Störungen und Ungenauigkeiten der Leiterwiderstände sind sehr schwer zu vermeiden und erfordern komplexe Technologien, um sie zu beheben.

Grundlegendes Design von R-2R auf dem Markt

Der R-2R-DAC ist heutzutage sehr beliebt und von DIY-Bausätzen bis hin zu  vollständig   High-End-Produkten erhältlich. 

Im unteren Bereich des DIY-Marktes basiert das R-2R-Design oft auf einer alten Technologie, die vor langer Zeit von MSB entwickelt wurde und nur das grundlegende R2R-Leiterdesign umfasst, ohne das wunderbare Korrekturdesign der ursprünglichen MSB-Technologie.

Dieses Design verwendet Daten-Schieberegister-Logikchips im Serienmodus, um die Daten in ein analoges Signal umzuwandeln. Die strukturellen Probleme der R2R-Technologie lassen sich nicht vermeiden, und die Leistung hängt ausschließlich von der Genauigkeit der Leiterwiderstände ab. 

Im High-End-Markt ist das R2R-Design wesentlich komplexer und erzielt eine bessere Leistung. Eine einfache R2R-Leiter reicht einfach nicht aus, um eine gute Leistung und hohe Klangqualität zu erzielen! Einige Hersteller verwenden ein Schieberegister-Design. Ein weniger komplexes und weniger effizientes Design, das auf traditionellen Logikchips basiert, die im seriellen Modus arbeiten, um die Leiter zu korrigieren.

Ein weitaus besseres Design schaltet Widerstände im Parallelmodus. Ein ultraschneller FPGA steuert und korrigiert die R2R-Leiter. Der Parallelmodus steuert jedes Bit einzeln und erzielt so eine beispiellose Leistung. (Im Parallelmodus wird nur ein Taktzyklus benötigt, um alle Daten auszugeben; im seriellen Modus sind mindestens 8 bis 24 Taktzyklen erforderlich.)

Das parallele Design ist wesentlich komplizierter. Einmal richtig entworfen, kann es jedes Bit der Leiter korrigieren. Das Foto unten zeigt ein Design mit einem solchen FPGA, das die unvermeidlichen Unvollkommenheiten der R2R-Leiter, die durch die Intoleranz von Widerstandsstörungen verursacht werden, korrigieren und die beste Leistung erzielen kann.

Genauigkeit der Leiterwiderstände (Toleranz)

Viele Menschen glauben, dass die Toleranz der Widerstände in der Leiter für die Erzielung der besten Leistung am wichtigsten ist. Heutzutage ist eine Auflösung von 24 Bit Standard. Welche Toleranz ist erforderlich, um eine Auflösung von 24 Bit zu erreichen?

Wenn wir uns 16 Bit ansehen, reicht eine Toleranz von 1/66536, 0,1 % (1/1000) bei weitem nicht aus, selbst eine Toleranz von 0,01 % (1/10000), die derzeit weltweit beste verfügbare Toleranz, kann 16 Bit nicht korrekt verarbeiten; wir berechnen hier noch nicht einmal 24 Bit!

Die Toleranz des Widerstands wird niemals die Unvollkommenheiten einer Leiter lösen. Dies würde Widerstände mit einer Toleranz von 0,00001 % und der Fähigkeit zur Verarbeitung einer Auflösung von 24 Bit erfordern. Dies ist jedoch nur theoretisch möglich, da die Diskretheit der Schaltlogik-Chips bereits eine zu hohe interne Impedanz aufweist und die unmögliche Toleranz eines Widerstands zunichte macht.

Die Lösung besteht darin, die Leiter zu korrigieren und sich nicht auf die Toleranz der Widerstände zu verlassen. Es ist eine Kombination aus beidem: Widerstände mit extrem niedriger Toleranz, die durch eine Korrekturtechnologie gesteuert werden, und sehr schnelle FPGAs, die in unserem Design zum Einsatz kommen.

Bedeutung des FPGA/CPLD

FPGA steht für „Programmable Array Logic“ (programmierbare Logikmatrix). 
Heutzutage wird FPGA in vielen hochwertigen DACs verwendet, wie beispielsweise im beliebten ROCKNA WAVEDREAM DAC. Wir verwenden FPGA seit 2008 in unseren DAC-Produkten.

Der R-29 verfügt über einen integrierten FPGA- und drei CPLD-programmierbare Chipsätze, um die verschiedenen konfigurierten Schaltkreise voneinander zu trennen und Unterbrechungen zu vermeiden.

Das interne Hardware-Design wird vollständig durch komplexe Software gesteuert. Ein großer Vorteil ist die Tatsache, dass die Software im FPGA leicht aktualisiert werden kann, um neue Funktionen anzubieten oder die Leistung zu verbessern. Ein solches Design ist sehr flexibel und zukunftssicher!

FPGA/CPLD-Aufgaben

1. Die leistungsstarke SPDIF-Schnittstelle des FPGA ersetzt herkömmliche SPDIF-Schnittstellenchips wie DIR9001, WM8805 oder AK411X, die im Vergleich zum FPGA eine geringere Leistung aufweisen.

2. Vollständiger Re-Clocking-Prozess mit FIFO-Design, anwendbar auf alle Eingänge. Auf diese Weise bleiben die Ausgangsdaten vollständig mit dem Taktsignal synchronisiert, um jeglichen Jitter zu vermeiden.

3. Integrierte 2X-, 4X- und 8X-Überabtastung und digitale Filter sowie darüber hinaus 4 verschiedene echte NOS-Modi (nur analoge 6-dB-Filterung). So können Sie das Gerät ganz nach Ihren Wünschen konfigurieren!

4. Integriertes Spezialdesign zur Simulation des Klangs von Vinyl-Schallplatten.

Eingebaute ausgezeichneter, echter diskreter Verstärker

Die letzte Signalstufe sind die analogen Ausgangsstufen, die einen entscheidenden Einfluss auf die endgültige Klangqualität des DAC haben. 

Nach der D/A-Wandlung durch die R2R-D/A-Module wird das analoge Signal durch vollständig diskrete, aufeinander abgestimmte Transistorausgangsstufen transportiert

Die speziellen Hochgeschwindigkeits-ACSS-Ausgangsstufen sind rückkopplungsfrei und stromgesteuert. 

Sie sind deshalb so besonders, weil fast alle anderen Designs das Signal mehrfach von Strom zu Spannung und zurück wandeln müssen, was zu weniger Details und einer weniger definierten Klangbühne führt.

Die Ausgangsstufen verfügen über zwei Paare 15-W-Transistoren, die eine starke Treiberleistung bieten. Das Diamant-Differential-Design verhindert Schaltverzerrungen, arbeitet in Klasse A, zieht jedoch im Leerlauf keinen hohen Strom. Der Balance-Drive-Modus unterdrückt Rauschen und Verzerrungen und verbessert die Klangbühne, den Hintergrund und die Transparenz usw.

Konstruktion der Hochleistungsstromversorgung

Insgesamt sorgen 5 Gruppen ultraschneller und extrem rauscharmer Netzteile für eine sehr saubere Stromversorgung der digitalen Teile des DAC. Für die analogen Verstärker sind zwei Gruppen reiner Klasse-A-Netzteile eingebaut, die den Klang transparenter und analoger machen.

Technische Details