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AKM新旗舰DAC AK4499解码器芯片开发者访谈

violetviolet 2018-12-12 2009 0

随着高清音频时代的到来,人们对DAC芯片给予了极大的关注,DAC芯片是数字音频的核心,特别是对于USB DAC和DAP等新产品,品牌使用的DAC芯片长期以来一直都是评价的重点。

当然,DAC芯片并不决定音质的质量或产品本身的好坏,但可以肯定的是,它是一个可以从众多数字音频产品中赢得销售机会的指标。 

在最近的DAC芯片市场,作为一家国内公司,旭化成电子AKM具有竞争力。目前,该公司的旗舰DAC芯片AK4497具有最高级别的规格,最高兼容768 kHz/32位PCM和22.4MHz DSD。今年冬天,AKM的新旗舰型号AK4499诞生了。 

[音响]AKM新旗舰DAC芯片AK4499开发者访谈

AKM的新旗舰DAC AK4499


回顾AKM的DAC芯片 

AKM的DAC芯片开发历史悠久,1989年实现ΔΣ DAC芯片商业化,最初因为它主要是开发B2B的DAC芯片(为其他企业定制设计),因此AKM的名称并未广为人知。1998年,AKM开发出120dB DAC芯片,这是第一代以高品质声音为目标的设计。 

下一代是2007年发布的32位高级DAC芯片AK4397,而真正的代表产品则是2013年诞生的AK4495S,384 kHz/32位PCM和5.6 MHz DSD兼容,它代表了当时的高码率DAC芯片。大约在这个时候,AKM的名字开始广为人知,并且市场份额一直在增加。此外,2014年的第三代芯片AK4490也推动了这一趋势。 

这时候,AKM提升其所拥有的技术并启动了一个在音频领域建立最佳音质和特性的项目。为了实现高音质,增强了架构,核心技术和关键功能,在音质,技术和灵敏度方面创造了先进的音频集成电路。“VELVET SOUND”是达到该高水平产品的标志。 

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AKM的“VELVET SOUND”标志,只允许具有高音质的产品加冕

AK4490支持11.2 MHz DSD,减少了总谐波失真率, 此外,实现了诸如OSR(升频倍增器)等许多更新,其降低了来自ΔΣ调制器的噪声,并且实现了五种数字滤波器。 AK4490被许多品牌产品采用。 

终极DAC芯片VELVET SOUND | VERITA AK4497 问世 

2016年,进化越来越深,从第1代进化到了第3+代。 这时推出了VELVET SOUND的旗舰型号AK4497, 引入了新的音频专用LSI工艺,对应22.4 MHz DSD,S/N比为128 dB,总谐波失真率为-116 dB,实现了高规格水平。 作为5V电压输出DAC,它是具有最高音质的终极DAC芯片。 

到目前为止,AKM只设计电压输出型DAC,但目前主流的DAC芯片主要是电流输出型DAC。 虽然稍后将描述不同之处,但许多音响制造商倾向于选择易于反映其自身声音味道的电流输出型DAC芯片。 而AKM在研究AK4497之后的旗舰型号时,有一种强烈的感觉,即设计出一款最佳规格值和音质的芯片。 

AK4499不仅实现了高音质,而且实现了高标准 

在这一个不同于以往的研究中,AKM历史上首次开发出了一款电流输出型DAC芯片,就是这一次宣布的AK4499。 

[音响]AKM新旗舰DAC芯片AK4499开发者访谈

在产品路线图上绘制AK4499时,您可以清楚地看到它实现了特别大的跳跃

AK4499是一款新的旗舰DAC,继承了VELVET SOUND的标志,内含四个DAC声道,在MONO模式下,把这些声道都连接在一起,S/N比能达到140 dB,谐波失真率达到-124 dB的惊人数字。 它还实现了一个与竞争对手产品相比具有压倒性优势的规格。

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 AK4499实现了压倒性的高规格,S/N比为140 dB,谐波失真率为-124 dB

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 THD N的测量数据, 红线是基准,它的本底噪声远低于此


AK4499诞生的背景是什么?

让我们仔细看看这种电流输出类型和电压输出类型之间的区别。 

首先,为何AKM多年来一直在制造的都是电压输出型DAC芯片? 在DAC芯片中,将基本D/A转换和电压输出放大器封装在一起, 可以在LSI输出阶段以电压输出信号连接外围元件。 换句话说,由于它内置了放大器,因此它具有易于获得规格指标特性的优点。 

与之前的输出类型相比,电流输出型号AK4499仅处理D/A转换,电流→电压输出放大器(I/V)位于LSI之外。 由于使用DAC芯片的音响制造商需要自行设计这个电流→电压输出放大器(I/V),看起来似乎耗时且缺点似乎更大,但其实相反,从整个组件设计角度看,音色设计的自由度大大的增加了。 

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通过采用电流输出类型,音响制造商可以自由开发电流→电压输出放大器,提升了实现不同音色的自由度

在新的电流输出类型中,音响制造商负责所谓的IV转换电路,通过对其外围元件的配置和调整能够很容易设计出该品牌特有的音色。 越资深的设计师,其水平就越能反映出来。 然而,不是每一个设计师都精通这一类设计,并且与电压输出类型相比外部元件增加了,因此在成本方面可能是不利的。 

为了达到理想值,所以选择了电流的输出类型 

这次我有机会与AK4499开发团队详细交谈。 我们访问了负责AK4499产品设计的音频和语音产品设计部的Tatsuya Nakagori先生,Asahi Kasei Electronics Co. Ltd音频和语音业务开发部的Yominori Sato先生,AK4499产品设计师Seiko Nakayama女士和Ryuzo Yamamoto先生。 

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 我详细了解了革命性新DAC芯片的发展和背景

首先,我问Yominori Sato先生为什么这次会决定设计电流输出类型芯片。 

就LSI半导体产品的性质而言,实际上很难以第二名的规格在市场需求等方面与对手竞争。从AK4497的发展轨迹来看,这个AK4499的概念我做到了。

但是,我一开始并没有刻意想要设计一个电流输出类型,我首先考虑的是要有什么类型的理想规格,因此选择了电流输出类型。在以往的电压输出类型中,S/N 128dB几乎达到了物理极限,如果想要实现更高数值,需要将电流→电压输出放大器放在LSI外面并提高D/A本身的转换质量。

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 AKM的Yominori Sato先生


虽然说开发AK4499花了三到四年的时间,更高的规格使它成为了一款与AK4497相互竞争的型号,但这并不意味着AK4497的音质和技术已经过时,仅仅通过规格来判断它是不正确的。

压倒性的高规格背后的背景是什么?

AK4499要求最高的声音质量,也要具有最高的规格数值, 你做了什么样的设计来解决问题?

对于AK4497,它被抑制到与几kΩ的电阻相同的噪声电平,对于2V音频信号为1μV。在AK4499中,噪声电平升高到9 V,同时保持与AK4497相同的电平通过外部连接IV转换电路可以实现这种摆幅的大小,这可以导致S/N的相对改善。从而实现顶级器件性能。(Tatsuya Nakagori先生) 

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为了提高S/N,将振幅大幅增加到9V。 但是,噪音水平应该维持在相同的水平

关于在数据切换时切换引起的失真,即所谓的信号间干扰,这是电流输出类型特有的问题,我们通过使用新开发的专利技术完全消除了。在以前,如何抑制数据切换时的开关噪声是一个难题。这不是一种失真取消技术或用噪声整型技术(Noise Shaping)将其带到别处,我采用的是一种纯粹切断“失真源”的方法“(Tatsuya Nakagori先生) 

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 音频和语音产品设计部门的Tatsuya Nakagori先生


这种失真减少技术是利用AKM独特的模拟技术来解决。

虽然增加振幅可以提高S/N,但如果你在不考虑任何事情的情况下增加振幅,失真也会变大。这种高振幅低失真技术能够实现是因为我们之前已经拥有低失真开关技术,它与迄今为止使用的电压输出型开关电容技术相同,因此控制开关部分是关键。这一点我们引以为豪,在继续正确的遵循着它的同时,AK4499的新低失真技术使其成为一种新的架构。(Seiko Nakamoto女士) 

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音频和语音产品设计部门的Seiko Nakamoto女士

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 在典型的电流输出DAC中,在数据切换期间发生失真

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 AK 4499通过专利技术消除了这种开关失真

然而,即便在专业领域,也很难实现谐波失真为-124 dB的规格。 负责模拟设计的Yamamoto先生告诉我们当时的困难。 

在第一个原型中,只能实现-80 dB而且我们花费了很多时间才找到原因。使用电压输出类型构建的失真分析技术是很高级别的,在对第一个原型进行彻底分析基础上,我们在第二个原型实现了-124 dB的目标。关于我们如何具体处理是一个商业秘密。它也是一个超出传统测量设备上限的数值。我还配置了一个可以实际测量-124 dB的环境。

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 音频与语音产品设计部的Yoshimoto Ryuzo先生


我们推出了第3+代的全新音频专用LSI工艺,这款AK4499还具有高音质和高规格。 AKM在位于宫崎县延冈市的一家工厂推出了专门的制程,它准备了一个专门针对音频的精确和复杂的制程。 据说它可以带来良好的音质。

试听AK4499; 潜力,表现力和音质高了几个量级

在LSI制造中我们拥有可持续执行的优势 

在半导体制造方面,我们的产品开发充分强调了自己持有晶圆厂的重要性,例如利用旭化成作为化学品制造商的独特优势来提高采购量。 

这次我们进一步优化了针对AK4497开发的新音频LSI工艺。为了抑制失真,抑制电阻部件的阻值变化也很重要。  我们生产出了不会大幅波动的电阻部件。与传统电阻部件相比,我们将它降低至大约1/10。LSI制造厂能为我们带来的优势是我们可以将设计师的要求直接反馈给制造方。(Yominori Sato先生) 

AK4499是4 ch芯片,封装是128引脚规格,它是AK4497 64引脚规格的两倍。 然而,关于功率控制,我们继承了AK4497的设计理念,它将每个模块中的电源分开。 像往常一样,这意味着不需要配备特殊的大电流电源来驱动它。 但是,由于设计电路时需要理解到上述的引脚数,因此可能需要具备先进的技术诀窍。 

AK4499的表现力上升了几个档次,音质很好

在日比谷新办公室准备的商品评论听音室,我们进行了预览,比较了AK4497板与AK4499原型板(这次没使用单声道模式,而是从4声道输出成立体声)。 

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 AKM的产品听音室。 非常宽

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 岩井先生接受对于原型板的解释

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 AK4499(中心)安装在原型板上

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这是电压输出型高端DAC AK4497

相对于AK4497充满活力和密集的声音,AK4499的声音非常干净,良好的S/N毫不夸张的提升了细节的细微差别, 透明和纯粹的声音像描绘了一副清新的画像,乐团演奏的乐器也能很好的分辨, 声场的景深深邃清晰,是 一种良好自然的声音。 

AK4497的声音质量也足够高,但如果你拿它比较AK4499,你会发现细节的渐变,声场的空气感和再现感有较大的差异。 这次试听的AK4499还不是最终版本,但与相同规模的DAC板比较,AK4499声音优异,表现突出。很想知道它在MONO模式下会有什么样的声音,期待最终版本推出。 

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岩井先生进行试听,AK4499的潜力,表现力和声音超过了AK 4497几个档次


在AKM,AK4499和AK4497在声音质量方面都被认为是顶级水平的,但是AK4499的高潜力,表现力和良好的声音能够让人感觉到比AK4497提升了几个档次。 我期待从现在开始规划设计AK4499的产品, AKM首款具备竞争力的电流输出型DAC产生的声音将在网络音频领域创造新的旋风。 

原文地址:http://blog.sina.com.cn/s/blog_67967d770102ycwq.html


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