PCM-D50回放电路升级全解析：  借躯还魂--D50回放电路D1式复原

实践者

当我环顾四周，却始终无法找到我的梦想之车时，我决心亲手打造一辆—费利.保时捷


摘要 ：本文通过对PCM-D50进行电路改造，使之具有和更高级机种PCM-D1相同的回放电路。在牺牲部分续航能力的前提下，使D50在现有的电路上更充分地发挥硬件潜能，达到音质改善与驱动能力提高的目的；关于改造的理论依据和改造后的性能分析评价也将在本文内详述。

提纲：

一，升级理论
二，升级步骤与检验测试
三，改装后技术分析
四，主观听觉感受
五，后记



一，升级理论
   通过对现有电路的改动来实现性能的提高或听感的迎合，需要具备一定的科学性和必要的理论现实依据。改动后的电路是否可以称之为升级，决定与整体电气性能的提高与否，而非所用升级元件价格和参数。D50通过电路改动来提高音质也同样需要理论支撑和客观条件，在本例中的理论支撑便是D1的回放电路。

  上集：《PCM-D50与PCM-D1回放电路对比与音质分析—D50 MOD理论基础》的主要结论：D50回放电路照搬D1， 但为节省功耗作如下两点调整：
原文链接： http://www.erji.net/read.php?tid=860469

1.运放型号改动  AD8672 --> AD8662
2.耳放芯片供电电压降低  +5V --> +3.5V

  而本次升级工作也非常具体明确，就是实施两个调整的逆过程，使改装后的D50和D1在回放电路方面保持一致*：

1.运放替换      AD8662  -->AD8672
2.耳放供电电压更改  +3.5V --> +5V

（*电路一致的具体内涵：相同的构架和原理图，相同的供电和信号条件，相同的元件种类和参数，相同的元器件性能；可能存在的不一致为：PCB布局，元器件批次，部分元器件的封装和物理尺寸）


    给D50配置AD8672和提供5V耳放电压，与其说是升级，不如说是复原。PCM-D50回放电路继承于PCM-D1，考虑到了普通用户的续航需求和预算制约，不得不让音质有所妥协。本次改动的目的就是复原PCM-D1原有电路，让PCM-D50的播放潜力毫无妥协地发挥。满足以音质至上为准则的玩家的切实需求。

  D50升级选用AD6872可能稍显保守，这片运放算不上昂贵，参数也称不上顶级。SOP8封装的双运放芯片当中，昂贵和知名的不在少数。但在没有充分的理论计算分析之前，这些运放和外围电路的兼容程度和整体效果不易定论。盲目使用高成本高参数的元件而忽略使用条件和整体表现，不一定能获得预期提升反而可能适得其反。因为音频信号只在乎它所经过元件的取值与电路电气特性，而非元件售价。在电路领域，一分钱一分货的以价论声规律并能不完全适用。

  替换AD8672源于对D1电路的参考，D50电路所使用的架构和外围条件与D1一致，即外围元件的选择与取值相同，供电条件相同，各级传输界面的信号幅值相同。置入D50的AD8672将会与置于D1的AD8672的外部条件与工作点完全相容，其表现也将完全相同。基于AD8672的电路整体分析与测试在D1设计阶段已经过论证。所以D50使用AD8672替换原有AD8662稳妥而可靠。

运放的复原很直观，拆焊原有的AD8662再替换上相同封装的AD8672即可。


   耳放芯片的电压供电电压由稳压芯片和上级电源共同决定，例如想获得5V的直流电压，需选用输出为5V的稳压芯片并供以稳压芯片5.3V以上的电压*。D50和D1一样，给耳放稳压芯片供电的上级电源来自电池正极，也就是上级电源条件相同。唯一不同的就是稳压芯片的输出值。给耳放芯片复原5V供电，替换相应的稳压芯片即可。

D1选用TK11150稳压片产生5V电压给耳放供电；D50选用TK77335稳压片产生3.5V电压给耳放供电。另人稍感意外的是，TK111XX和TK77XXX封装并不一样，无法直接通过替换D1所用TK11150来实现5V供电。须采用TK77XXX系列的5V芯片来替换原有TK77335来实现5V的耳放供电。



二，升级步骤与测试方法
1. 拆机
拆机前留影：


首先取掉正面的六个螺丝贴，按下图步骤拆解：


取掉了前面板和保险杆后，电源板和显示器呈现在眼前，需要改动的DA板就在显示器后面：

松开液晶屏的排线座，取下液晶屏，DA板暴露于眼前：


卸下录音电位器和DA板螺丝，从右侧轻轻撬动DA板，使其与下方的转接插座脱离，把DA板和主机分离：



取掉DA板后的主机和零部件等无关的部分封存待用，以避免遗失和灰尘污染。


DA回放电路板正面：


PCB反面：


拆机部分完成，随后的改装将在DA板上进行。


2,元件替换
2.1元器件部分：运算放大器AD8672。 稳压芯片TK77XXX +5V版本。以及必要的电容备件。

2.2 运放的更换
首先进行运放的更换，第一步拆焊原有AD8662。D50 的PCB板焊接采用无铅焊料，熔点比有铅焊料高约40℃，拆焊远比焊接艰难，中间省略2千字。。。。。。

原有运放AD8662


拆焊后的电路板：


两个焊盘虚位以待：


对焊盘作必要清洗和上锡，焊接两片AD8672至焊盘:


  焊盘空间比较狭小，且周围小元件密集，增加了施工难度，操作时应该全神贯注，避免烙铁碰伤周围元件。运放是热敏元件，烙铁温度不应高于300℃，每次接触时间不应长于10秒；将运放准确定位在空焊盘以后，先熔接一个管脚检查定位精度。准确无误后上锡将所有管脚焊牢。
焊接新运放AD8672后:



另一次施工时存留的照片：


焊接完成后的整体效果：

检查焊点的完成情况，若无虚焊和短路则运放的更换已顺利完成，使用酒精清洗助焊剂。


2.3 耳放稳压芯片的更换
原有+3.5V稳压芯片，封装上标注E35。


步骤和运放替换时相同，先拆焊原有芯片，然后清理焊盘


更换+5V稳压芯片，封装上标注E50：


稳压芯片外围尺寸为3mmx2.4mm， 8个引脚。比运放焊接难度更为加大。引脚焊点直接拿肉眼已经难以看清，需要拍照片放大后才能检查焊接情况。


焊接后效果，助焊剂尚未清洗。


清洗助焊剂后，使用万用表电阻档测试稳压芯片各管脚间的电阻值，以防肉眼难以发现的焊接短路烧毁元件或电路板。

到此，电路板的升级操作已经全部完成。将DA板安装回主机：


连接显示屏排线，准备电路测试。



3. 电路测试


1. 供电电压测试

  确保焊接后的放大器的供电电压正常，以及进一步检查新安装的稳压芯片的焊接质量，需要在播放器的工作状态下测量相应各点的电压值。

使用数字万用表直流电压档，在播放状态下，分别测试运放AD8672的正负电源电压值，以及耳放芯片的供电值。测量供电电压可以通过量取相应电源的旁路电容两端的电压值来获得。表笔位置如下图所示：


  通过五台D50的实际测试，运放电压读数为+/-5.0V（+/-0.01V） ；耳放供电电压为5.0V（+0.01, -0.02）*；均在允许误差之内。*测试条件为：电池电压5.5-6.2V。如出现异常则需重新检查运放和稳压芯片的焊接情况。


2.音频信号测试


在确认运放和耳放的供电电压正常之后，还需要确认各级放大器的工作状态是否正常。规范的操作和清晰的焊点并不能保证完全避免小概率事件的发生，只有通过合理而有效的方法检验才能确保施工的完全合格。测试基本方法为：通过DAC输出标准前级信号，测量各级放大器的输出值，从而判断各级放大器的工作情况。

使用音频软件SONY Sound Forge 生成一个1KHz ，0dB（最大幅值），采样率96KHz，量化精度24Bit 的正弦音频测试信号，长度20秒。



将这个测试音频保存为WAV格式，复制至记忆棒，并在D50上循环播放。


使用数字示波器，配合同轴屏蔽电缆分别测量以各点的输出信号：



设置合适的幅值和采样时间，获得稳定的波形显示：


  在实测中，各级输出的信号波形均光滑而完整，幅值与理论值相符且左右对称。如出现波形失真或幅值不对称则需复查电路，必要时更换元件。
到此电气测试全部完成，各级放大器的供电状态和工作情况已得到实验验证。按顺序将机器安装复原准备试听。





三，改装后技术分析

1.升级效用
电路的改装仅限与音乐回放部分，对录音部分数字信号部分不构成影响。改装后的影响具体如下：

耳机输出:耳机输出作为电路的最后一级，两个改动均关乎耳机输出品质，运放的升级体现为影响耳放前级信号质量，而耳放供电电压的提升直观地提高耳放芯片的驱动能力和信号还原能力，体现为带负载能力的增强和较大功率输出时失真率降低。

线性输出:模拟线性输出的电压信号来自线路放大器之后，运放型号的更变，可以直接影响线性输出的品质。而耳机电压的提升对线性输出信号没有影响，如不使用机器自带耳机口，可保留原有3.5V耳放供电不作改动。

光纤输出 :光纤输出的数字信号直接由数字芯片获得，其输出的数据为标准SFDIF信号。不经历DAC和各级放大电路。所以放大电路的升级无关光纤输出。


2 ，电源相关问题

2.1电池寿命测试

改装后电池使用时间出现一个较为明显的下降。

电源条件：三洋eneloop 镍氢充电电池X4 ，标称电压1.2V，容量2000mah；循环次数约20次。

负载条件：1.普通低阻抗动圈耳塞（音量旋钮1.5/10）； 2 低阻抗动圈耳机 （音量旋钮2.0-2.5/10）

  未改装之前电池充满后插耳塞可用约20小时，耳机可用约15小时；改装之后使用耳塞时没有特别明显的续航缩短，粗略统计在18小时左右；使用大耳机时续航能力缩短明显，实测为7-10小时。
根据测试数据可以看出：续航的缩短主要原因是耳放芯片的功耗增加，使用大耳机时功耗增加更为明显；若使用线性输出或光纤数字输出时不插耳机，耳放芯片会自动进入关闭状态而不消耗电力，因此续航时间不会缩短。

2.2 电池电压与音质的关联：

  一般来说电池电压和音质没有直接联系，因为电池电压在作用于耳放和运放之前都有必要的变压和稳压处理措施。电池电压的变化不会直接影响到放大器供电。但是D1电路稍显例外。给耳机供电的电源和电池之间只有一片稳压芯片，当电池电压下降到无法满足稳压芯片的供电时，稳压芯片的输出电压将受到影响。
  这要先从稳压芯片的输入电压和输出电压之间的关系说起，可以通过如下图表来解释：
（对稳压芯片已有所了解的玩家可以跳过此部分）

   图表纵轴为输出电压，横轴为输入电压。横置的虚线为标准输出电压，纵值的虚线为 与标注输出电压相等的输入电压；例如，TK11150，标准输出电压为5V，则两条虚线的交点坐标为（5V,5V）;又如，TK77335，标准输出电压为3.5V，则两条虚线的交点坐标为（3.5V,3.5V）。整个曲线反应出稳压芯片的输入电压和输出电压的对应关系。
  从第一条曲线（输出电流为0）可以看出：在稳压芯片在不输出电流时，输入电压和输出电压存在一个非线性关系，即当输入电压高于标准输出电压时，输出电压为标准值；当输入电压低于标准电压时，输出电压基本和输入电压相同。例如，+5V的稳压芯片，输入5.5V和6.5V时，输出电压都是5V；当输入电压值为3.5V和4.8V时，分别输出3.5V和4.8V。
  当稳压芯片输出的电流逐渐增加（见下方三条曲线），可以观察到曲线整体右移，也就是说输出相同电压值时所需的输入电压增加；例如5V的稳压芯片在输出90mA电流时要保持5V的输出电压，需要保证输入电压在5.2V以上。
  小结：由于稳压芯片的特性，当输入电压高于标称电压时，输出电压为标准值；当输入电压低于标称电压时，输出电压值为输入电压值再减去一定的压降，输出电流越大压降越大。

   前文提到过D1/D50给耳放供电的稳压芯片的输入电压正是电池输出电压。

  原本对D50电池音质论持观望态度。原因是D50的 +3.5V的耳放电压和电池电压（4.5V-6.3V）相距甚远，压差为1.0V-2.8V。即使电池电量不足输出电压下降到4.5V仍然可以保证耳放电压的充分供给。（运放和DAC的供电不是直接来自电池而是经过开关电源，不会受到电池电压影响）。
  
  改装之后耳放稳压芯片的标准输出电压提升为5V，对电池电压也提出更高要求。使用充电电池的工作电压范围4.5V-6.3V不能全部满足稳压芯片的供电阈值5.3V。如考虑大动态下的瞬态电流吸取，电池电压保持在5.5V以上才能使放音质量不受影响。使用内阻较大的镍氢或镍镉充电电池电量稍减则电压骤降，耳放芯片的的供电构成实质影响。
  
  电池电压和音质的关系在D1和改后D50身上有了理论关联和实际联系。实测中当电量显示变为2/4格（对应电压值为5.0V）及以下时，可以察觉出声音呈现轻微的力度的减弱和动态的缩小。
小结：D1和改装后的D50耳放供电电压为5V，正常工作所需的电池电压约为5.5V，同时耳机输出时功耗增加，对电池容量和电池电压都提出更高要求。
   
  碱性电池在供电电压方面有优势，但是并不经济环保。充电电池容量大，经济环保，但是供电电压稍显劣势。磷酸锂铁电池，可充电且电压高，但是容量较小。使用电池似乎没有十全十美的方案。
   
  国内行货没有直流电源接口的劣势，也在提高了的电源要求之后凸显。这又给行货D50玩家提出一个新的议题，恢复行货机器屏蔽掉的直流输入DC IN 接口。这个工作将作为另外的主题另外讨论。




四、主观听觉感受

1. 测试条件
测试器材：
1无印良品地摊塞数条
2铁三角低端动圈AD300。
测试曲目：DDD制作44.1KHz 16Bit格式 内容：流行 摇滚 古典
对比器材：尚未改动的PCM-D50
测试方式 ：Phone out 口直推



2，直观感受

AD300的固有特性为声音取向偏暖，低频较为肥厚浑浊，解析能力有限，人声表现中规中矩，但是声场还算开阔宽松。
  
因为耳机表现能力十分有限，且听感容易受主观意愿左右，或多或少不免存在有悖客观之处，本部分还需更多玩家修改和发掘补充：

两台机器驱动下AD300，第一感觉是风格大体一致取向稍稍变暖，仔细聆听主要察觉出如下区别：

动态表现：直观的体会是相对响度差别更大，打击乐器引起的听觉触动稍有增强。

声音的真实感：改机以前听鼓声注意的只是鼓点的响度和位置，改机以后听出了羊皮鼓面和塑料鼓面的明显区别，换回未改的机器一听，也能分清鼓的种类，只是以前一直没能引起注意。

细节还原：这里所说的细节并不是指音乐中响度较弱的声音，而是高响度乐器遮盖下低响度乐器的表现。原机在众多乐器共鸣时呈现一个较大的声压；改装后感觉声压减小，对耳朵的压迫感降低，而其间各个音乐成分变得更容易区分。

声场：具体感受为小编制乐队布置方位更为清晰，音源左右活动自由度更大，方位感增强。猜测此项改变是运放分离度的功劳。

大音量下表现：改机之前如在较高音量聆听，感觉声音变得越发冷硬，高频过量，低频变硬。使用修改版机器配合AD300 音量多开1.5格，在包围感和现场感提高的同时，而不会感觉明显的声音失真和听觉刺激。

耳塞听出的差别要小于耳机听出的差别：低阻抗地摊塞（16欧姆）在改装后的D50驱动下表现和以前一样惊艳。但是差别不大。上述的几点提高也似乎可以察觉，但是直观程度不如大耳机的表现。

小结：改装后的机器保留原有高解析低混响的基础上，声音取向稍有柔和之趋势，声音信号的真实感和有所提高，还原大动态和大音量掺杂声音更加从容不迫，左右通道分离度有所提升；对耳机的驱动和控制能力提高明显，在大功率输出时声音的失真明显降低。



后记[/size]   （技术文完，闲聊开始）


   每个爱好者心中都有一款完美播放器，或已至获或仍寻求；或置于桌面或握于掌中；注视它，抚摸它，感受它的质感倾听它的声音；遇友时分享把玩，孤寂时陪伴左右；一旦拥有别无他求。
   
  2006年PCM-D1发表伊始便吸引了我的注意，冷峻专业的外观，简洁直观的界面，高规格无损数字信号还原能力，不正是我心中多年寻觅的完美之机么？ 然而两千美元的售价使我暂时和梦想保持距离。
   
  人心就是这样奇怪的器官，越是得不到就越是渴求，越是渴求之物也就越发完美，无以复加，难以自拔。在网上收集D1的各种资料，从专业录音师的“录音”测评中寻找关于“放音”的只字片语。直到发现了D1不能数字输入的事实，现实给梦想打了一个不大不小的折扣。然而追求完美的心可以历尽坎坷，却不会磨灭消亡。
   
  2008年PCM-50发表，就像嫁作他妇的相好突然蹦出个孪生妹妹。一样的外观风格，一样的定位，而且支持无损数字文件的保存于复制，代价却不再那么遥不可及。梦想近了，且触手可及。与D50相处的时间，是快乐的时间，一面是澎湃而细致的声音，一面是实用的功能和扎实的质感。
     
  然而，人心还是那样奇怪的器官，心里免不了思量嫁作他妇的相好到底滋味是何。也就难免产生一个疑虑，D50和D1的音质到底是否一样？就像爱人的选取不能听取别人体验报告一样，播放器的考量也不能完全参考别人的体会。在这个意淫强身，神器横行的时代，能完全信任只能是不语的数据和冷静的仪表。因而这个疑惑直到D50维修手册的获得才得以解开。在庆幸欣喜两者回放电路的高度一致的同时，也为D50削减功耗而降低音质做法而稍感遗憾。
   
  如果让我把完美的梦想具体成现有实物，那便是D50和D1的混合体，它拥有D1电气参数和奢华用料，D50的紧凑和开放的功能，以及一个自己都无法描述的完美音质。然而不管是D1还是D50，都或多或少离完美有段距离。
   
  叹息之余，一句名言现于脑中“当我环顾四周，却始终无法找到我的梦想之车时，我决心亲手打造一辆”。
   
  用双手堆砌自己心中的完美，体会到的是激动与快乐；无数个不眠之夜无数次地切换与两台机器的图纸之间，我几乎背下了回放电路板所有外围元件的取值。从疑惑到解惑，从设想到实施，从焊完最后一块芯片带上耳机的那一刻的期待到放下耳机时的欣慰，我几乎历遍了几个最大幅值的波谷与波峰。
   
  人生来本都不淡定，受的刺激多了，情绪阈值高了，也便淡了定。从欣喜到冷静，从主观幻想意淫到客观分析评价。如果心中的完美音质真的存在，这个从耳机里传出的曾经让我兴奋的声音并不能达到完美音质的标准。究竟还有多少距离？我无法说清。也许，真正的完美永远只能存在于无法实现无法获得的前提下，就像你我心中的那个梦中情人。
   
  我不愿说装着D1回放电路的D50就是我追求的梦想之物，也不会认为它是完美之机。我只能认可它为在追求完美之机的路上迈出了小小的一步。而这小小的一步，却在足以在此时此刻慰藉那个走在追求完美与梦想无边长路上的贪婪灵魂。

全文完。。。



在此
感谢耳机大家坛的广大玩家和版主给我的热情支持与无限鼓励。

特别感谢站友donotaskwhoi,在购买维修手册的过程中给予我无私的指导和帮助；

特别感谢首批尝试改机的站友：jetsetradio，zhangxuebing，云来云往， deicide，给予我的无限信任。素未谋面却将心爱之物托付于我，支持我的工作并给予我宝贵的建议。

另外特别感谢所有的D1玩家给予我的极高限度的容忍。