​Изучаем самый популярный мультибитный ЦАП Philips TDA1541

Воистину магический чип первого и второго поколения проигрывателей Philips TDA1540 все же нуждался в замене на соответствие официальным 16 разрядам компакт-диска. Поэтому к 1985 году была представлена следующая итерация преобразователя TDA — модель 1541.

Как известно, оба этих чипсета — TDA1540 и TDA1541 — относятся к преобразователям с токовым выходом. В классической схеме мультибитная матрица процеживает ток через лесенку резисторов. Сопротивление каждого в этой лесенке должно в два раза отличаться от соседнего разряда, т.е. быть R-2R для функционирования бинарной системы вычисления.

Если эти параметры резисторов выдержаны и работают максимально приближенно к теории, такой ЦАП считается «монотонным». Не в том смысле, что он скучно играет на одной ноте. А в том плане, что не делает ошибок взвешивания тока, которые весьма вероятны, учитывая, что номинал наименьшего бита (LSB) отличается от самого старшего (MSB), как 2 в 16-й степени.

В Philips нашли способ решить эту задачу красиво и недорого — активным делителем тока на уровне схемы, а не сортировкой и лазерной подгонкой параметров резисторов, как это делали остальные производители.

В 1976 году голландский инженер Руди ван де Плаше (Rudy van de Plassche) предложил использовать динамическое усреднение тока для резисторов старших битов — своего рода самокалибровку.

Система была запатентована под названием Dynamic Element Matching (DEM) и применялась сначала в кремниевом кристалле TDA1540, а затем и в TDA1541, где DEM охватывала 6 старших бит с резисторами.

Остальные 10 младших бит обрабатывались пассивным делителем на транзисторах. Самый-самый LSB 16-й бит переключался одним транзистором. 15-й бит — двумя. Последний, десятый бит LSB содержал уже 512 транзисторов.

Полученное решение демонстрировало на конвертерах Philips TDA прекрасную монотонность, высокую дифференциальную линейность, малые шум и глитч (у цифроаналоговых преобразователей масса своих тараканов-терминов, описывающих внутреннюю работу).

Впрочем, как показала дальнейшая практика, хотя конвертеры с Dynamic Element Matching (DEM) и были проще в производстве, чем резистивные матрицы, но уже непосредственно в аудиотехнике для них требовалась хорошая организация питания. А ставили TDA1541 куда попало — за исключением разве что портативной техники, мощности которой очевидно не хватало на мощное потребление тока этим чипом.

Кстати, о дискменах. В истории компании Philips переносные CD-плееры были единственным исключением, где использовались ЦАПы другого производителя. В частности, в первой модели Philips CD10 (1985 год) был установлен ЦАП CX20133 производства Sony.

Во всех остальных случаях голландцы обходились своей элементной базой. И даже продавали ее налево и направо. Свидетельством тому масса Hi-Fi-имен, которые использовали Philips TDA1541 в своих CD-плеерах: Arcam, Bang & Olufsen, Cambridge Audio, Grundig, Meridian, Mission, Naim, Nakamichi, Revox и многие другие. Но самый амбициозный проект на TDA1541 к концу 80-х сделали не они.

В это же время на арену High End снова вышла фирма Sony — те самые коллеги/конкуренты Philips на ниве компакт-диска. Их дорожки еще не раз разойдутся и пересекутся.

Разумеется, японская мегакорпорация обладала широкой номенклатурой собственных ЦАПов, но для топовых моделей CD-плееров они пока что предпочитали конвертеры Burr-Brown или Philips. В 1987 году по совокупной цене (600 000 иен) Sony выкатила монструозное комбо из CD-транспорта CDP-R1 и отдельного блока ЦАПа DAS-R1 на двух TDA1541.

А что же Philips? Во второй половине 80-х они принялись выпускать для бытового рынка довольно странные по дизайну агрегаты с пластмассовым молдингом. Даже топовая, очень приличная внутри модель CD960 все равно выглядела грубовато в сравнении с японскими плеерами в бюджетном диапазоне.

Подразделение Marantz стало для Philips базой для выражения всех понтов сегмента High End, который только зарождался на рынке цифровых источников. Поэтому клон CD960 в исполнении Marantz CD94 выглядит совершенно в ином стиле.

При этом где-то там, в снежных вершинах Philips держали референс в виде профессиональной серии LHH, которая использовалась в студиях бродкастинга, мастеринга и производства CD. Пришло время использовать имидж и стилистику LHH, которая идеально подходила на роль компонентов эксклюзивного класса.

В 1989 году на американском рынке по цене 4 000 долларов появилась двухблочная система Philips LHH1000 на транспорте CDM-1 и ЦАПе TDA1541A отобранного грейда S1. Разработкой плеера занималась команда Norinaga Nakazawa, известного в наше время как основатель High End бренда SoulNote. Также участие в работе принял участие перспективный кадр Кен Ишивата, работавший тогда в Marantz Europe старшим менеджером по развитию.

В Европе устройство продавалось в отделке «шампань» как Marantz CD12. Плееры Philips LHH и топовые Marantz CD с индексом 1Х собирались параллельно на том же японском заводе и мало чем отличались друг от друга.

Прошло несколько лет. Бренд Marantz по-прежнему четко ассоциировался с роскошными аудиофильскими компонентами, а вот интересы Philips переключились на другие проекты бытовой электроники. Но вернемся к TDA1541, ради которого мы здесь и собрались.

После появления в 1988 году градации индексов TDA1541 возникло несколько городских легенд. И это неудивительно, потому что в итоге в Philips выпустили очень много чипов — в разных странах с перерывами, по разным сведениям, вплоть до 1998–99 года. TDA1541 начали обретать культовый статус, когда выяснилось, что, несмотря на обещанные 24-битные обработки, новые дельта-сигма процессоры так и не смогли кардинально улучшить звучание CD-проигрывателей.

В первой версии дифференциальная линейность TDA1541 заявлялась по уровню 0,5 LSB. В 1988 году официально иерархия обновленных TDA1541 выглядела так:

1. Отобранная серия TDA1541A-S1. Дифференциальная нелинейность менее 0,5 LSB для битов 1–7, менее 1 LSB для битов 8–15 и менее 0,75 LSB для бит 16;

2. Стандартная серия TDA1541A. Дифференциальная нелинейность менее 1 LSB для всех 16 бит;

3. Бюджетная серия TDA1541A-R1. Дифференциальная нелинейность менее 2 LSB для всех 16 бит.

TDA1541 с индексом А отличалась способностью принимать частоту 352,8 кГц на 8-кратной передискретизации, в отличие от 4х (176,4 кГц) на прототипе 1985 года. Также к ним в помощь шли обновленные цифровые фильтры SAA7220P/B с улучшенным на 1 дБ показателем пропускания полосы по сравнению с предыдущей версией SAA7220P/A.

Узнать год выпуска TDA1541 по маркировке чипа несложно — после буквенного кода (чаще всего, например, HSH) идут четыре цифры. Первые две — год, вторые — номер недели в году. Самые любознательные могут узнать, где собирался и тестировался этот чип.

Первая буква — место изготовления кремниевой матрицы:

H: Nijmegen Holland

J: Caen France

R: Hsinchu/TSMC Taiwan

Вторая буква — место сборки чипа:

H: Nijmegen Holland

S: Kaohsiung Taiwan

B: Hamburg Germany

Третья буква — место тестирования. Здесь без вариантов, буква H: Nijmegen Holland.

TDA1541A-S2 была самой эксклюзивной версией. Эту модель можно обнаружить только в паре редких проигрывателей Marantz CD-95Ltd и CD7 и в совсем уж штучных процессорах: Marantz Project D-1 (500 000 иен) и Zanden Audio Model 5000 стоимостью 10 000 долларов.

Все эти аппараты были выпущены в 1998 году небольшими сериями, так как к этому моменту производство TDA1541, да и вообще мультибитных чипов Philips, подошло к своему концу. Поэтому основной интерес коллекционеров наблюдается вокруг аппаратов на TDA1541A-S1, круг применения которого был намного шире.

Дополнительная интрига заключается в том, что первые партии TDA1541 без индекса до 1988 года шли общим косяком — и никак специально не сортировались. Ведь градация оговаривает уровень дифференциальной линейности, ниже которого изделие считается бракованным. Но ведь ничего не мешает обычному чипу оказаться лучше этого порога. Выходит, у вас есть все шансы получить чип с параметрами «короны»!

Неопределенность подогревается слухачами деталей. Одни утверждают, что лучше всего звучат самые первые партии 1541-х без индексов, сделанные Signetics. Другие говорят — надо искать голландские S1, но с двумя «коронами». Эти, наверное, ближе всего к истине. А третьи заявляют, что как раз тайванские TDA1541А последних серий чудо как хороши и ничем не отличаются от TDA1541A-S2, выпущенных в то же время. Как тут не сойти с ума?

Несложно предположить, что интерес к TDA1541 привлек и мошенников на азиатских торговых площадках. Престижную гравировку добавить несложно. Некоторые из них увлекались настолько, что предлагали версию TDA1541A-S3, которой не существовало в природе. Но в следующих материалах мы рассмотрим примеры аппаратов с настоящими TDA1541. Не сомневайтесь — в Stereo не обманут.