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HIFIプレーヤー L4 開発秘話➁

【HIFIプレーヤー L4 開発秘話➁】


楽彼(LUXURY&PRECISION) 「L4」

楽彼L4とCS43198の秘密
 

CS43198のQFN版がモバイル版より高価で、
かつ優れていると言われるのはなぜですか？
 

皆様にお伝えしたいのは、CS43198のQFN版とCSP版(一般的にモバイル版として知られる)の公表されている基本的な性質に大きな違いはないということ。
しかしQFN版には大きな優位性があります。それは、面積がCSP版より65%大きいほか、
そのボトムにまだ3.5×3.5mmのサーマルパッドがあり、大面積を放熱することができるということ。これにより、DACウエハーは直接このサーマルパッドにパッケージングでき、熱エネルギーは速やかに大きなパッドを介して大面積の銅表面に伝わります。
その為、QFN版はCSP版より理想的な温度安定性を持ち、音質もCSP版より安定しています。

CSP版のチップは十分な放熱用パッケージ面積を持っていないし、QFNのような温度安定性を保証する専用サーマルパッドも持っていません。
その優位性はただコストがQFN版の約2分の1であることと基板面積を節約することです。
多くのチップの場合、放熱性が良く、面積の大きいパッケージの方がコストは上がります。
これは業界の認識となっています。

下記に記載しているはQFN版のチップサーマルパッドとその注意事項を言及しているが、CSP版マニュアルの放熱問題は選択的に無視するしかありません。

※CS43198はコンパクトなQFNパッケージで提供され、その下側には最大の放熱を提供するサーマル・レリーフとして機能する大きな金属パッドが示されています。このパッドは、PCB上の対応する銅パッドと嵌合し、電気的にグランドに接続する必要があります。この銅パッドをPCBレイヤー上の1つ以上の大きなグランドプレーンに接続するためには、一連のビアを使用する必要があります。このサーマル・パッドをGNDAに接続してください。

 

【なぜL4はCS43198によって高品質なアナログサウンドを作ることができるのですか？】

その理由は高変換率にあります。
簡単にいえば、変換率は一定期間内における出力電圧スイングの応答速度のことです。入力信号に異変があると、低変換率の駆動チップは相応する出力がなかったり、出力電圧が不安定になる可能性があります。
これは最終的な解析度の低下をもたらす可能性があります。
高品質ヘッドフォンアンプ回路として、優れた解像度だけではなく、大きな電流出力能力も必要です。
そして、良い負荷性能を満たすことができます。
L4の採用しているヘッドフォンアンプチップは周辺補償回路と組み合わされており、32Ω負荷での変換率は50V/uSを超えています。
 

※左からオリジナル波形、高変換率、低変換率

私達はよくオーディオ製品の宣伝で高いサンプリングレートをサポートするという言葉を見たことがありますが、アナログ部分の実際変換率は無視されています。但し、実際、多くのオペアンプまたはヘッドフォンアンプチップはDSD128の大規模変換のニーズを満たすことができません。DSD128のサンプリングサイクルが0.17uSであり、DSD128の出力需要とマッチするため、25V/uS以上の変換率が必要です。さらに、DSD256のサンプルレートが88.5nSであり、サンプリングサイクルは0.1uS以下です。L4のPOスウィングが4.9Vp−pであり、50V/uSの変換率は1uSの内に50/4.9=10.2回の最もシャープな波形に変換して、また、完全に出力できることを意味しています。DSD256の88.5nSのサンプルレートで計算すると、1uSのサンプリングサイクルの際に11.28回の出力電圧に変換することになります

実際、直接計算すると足りません。その為に前後級のインピーダンス、レベル、駆動能力、変換率などをマッチングし、110V/uSという超高速変換率で出力の連続性を保証しているバッファーを使用し、音をより柔らかくさせ、ヘッドフォンアンプ回路の変換率の要求をも下げ、ヘッドフォンアンプ出力がリアルで濃厚なアナログサウンドにしております。

L4はあらゆるCS43198デコーダチップを利用したプレーヤーの中で、DAC+BUFFER+ヘッドフォンアンプ回路の信号チェーンを整えており、しかも優れた性能を保証することができます。単に指標を求めるため、BUFFERを省略して音質を犠牲にすることはありません。

 

—32/384とDSD256をネイティブサポート

デジタル形式の音声波形を記録すると本質的に連続した波形が離散的な値でを記録されます。
下記の図にご参照ください。

※左からオリジナル波形、高サンプリングレート、低サンプリングレート
 

デジタルでオーディオを記録する方式は点を描くことであるとわかります。同じ曲線の場合、点を多く描くほど、元の曲線に近づくことができます。L4は32 bit 352.8KHz、32 bit 384KHz及びDSD256デコーダをネイティブサポートでき、アナログ部分の高変換率と合わせてより多いディテールを聴くことができます。

 

オーディオデジタルアナログ変換はクロックジッタに敏感な理由

デジタルオーディオのクロックの安定性は点を描く間隔の一致性を決定しているのですが、これが私達がよく言うクロックジッタのことです。

 

左からファーストサイクルのトリガー基準点、望ましいサイクル、サイクルジッタレート


赤いラインは望ましいクロックサイクルです。もし次のクロックが繰り上げされたり、繰り下げされたりすれば、オーディオサンプリングポイントにずれが生じ、音声の歪みが発生します。

より精確なクロックソース

目下、デジタルオーディオ製品のクロックソースは下記の三種類に分けられています。

第一種：マスターチップPLL周波数分割であり、そのメリットはコストが低いこと、デメリットは生成した周波数が精確でなく不安定です。

第二種：DACのPLL周波数分割であり、ES9018の出現により、HIFIデジタルプレーヤーの開発ハードルを下げたこと。開発ハードルを下げたことで性能が落ちているわけではなく内部PLL性能は良くなっており、少なくともマスターチップPLL周波数分割よりは精確です。

第三種： 2つの周波数の異なる水晶発振器をFPGAまたはCPLDからなる高品質外部クロックソースと組み合わせること、そのメリットは周波数が精確であり、安定度が極めて高く、デメリットはコストと消費電力の増加、そして開発の難易度が高くなっていることです。

私達の製品に詳しいユーザー様は気づいている可能性がありますが、楽彼のハイエンド製品LTD199にしても、エントリーモデルのL3にしても、DACクロックソースに対する要求は従来から高く、いずれも第三種を使っており、CS43198公式評価版は第二種のクロックソースを使っているが、PLL位相制御によって出力される周波数はまず周波数分割があまり精確でない問題があり、たとえ精確に分割されても、その位相ノイズとジッタは比較的に大きく、最終的に最適なソリューションではありません。
L4はCS43198内部PLLを閉じており、外部クロックソース入力方式に切り替えてクロック問題を解決し、即ち、私達が従来から採用してきた第三種のクロックソースを保っています。


楽彼(LUXURY&PRECISION)