VELVET SOUND 缔造声音表现新纪元

Inside Story #04

基于最新高音质技术设计,采用数模完全分离方案打造,旗舰级DAC AK4499EX / AK4191

概念视频

INSIDE

2022年,旭化成微电子(AKM)推出了一款全新的旗舰级数模转换器(DAC) VELVET SOUND | VERITATM AK4499EX 。"EX"是"Exceed"的缩写,代表超越的意思。AK4499EX超越了上一代旗舰产品AK4499,拥有世界顶级的噪声特性和THD特性。AK4499EX和数字ΔΣ调制器AK4191搭配使用,打造数模分离的DAC解决方案,给用户带来全新的声音体验。

我们采访了AK4499EX的开发团队,了解更多开发过程中的故事。

通过数字/模拟分离,实现更顺畅的信号通路。

分离式DAC结构AK4191+AK4499EX的组合在规格方面有以下三个特点。

1.基于最新设计技术的数字/模拟完全分离式结构

2.提升S/N信噪比特性的“DWA Routing Technology”

3.超高规格格式音源适应性和操作便捷性的并重

(中元)

“第一个是采用最新的设计技术,将数字区和模拟区完全分离的分离式结构。

第二是实现了世界上最好的模拟特性。

第三是不仅能支持目前最高标准的超高分辨率音源,同时操作也十分简单便捷。

AK4499EX采用了新技术DWA Routing Technology,与AK4499相比,噪声性能更好。

AK4499EX是2通道规格的芯片结构,每通道的信噪比为135dB,失真特性为-124dB,与AK4499每通道的信噪比134dB相比,提升了1dB。

另一方面,处理数字信号的AK4191最大能支持1536kHz/64bit・PCM&44.8MHz・DSD,实现了256倍的过采样率。数字滤波器的阻带衰减达到了150dB。

(中元)

“首先讲讲分离式结构的优点。单芯片方式下,在一个硅晶圆上同时存在数字和模拟电路,会存在噪声干扰。这是客观存在的,无论用什么方法都无法避免。

而分离式结构可以完全切断噪声形成的途径,杜绝噪声干扰,大大改善了听感的噪声特性。

那么,是不是数模分离就够了呢?当然没有这样简单。这个解决方案还使用最新音质设计技术、在各种角度对D/A转换的核心部分进行了噪声处理。

而且,通过优化阻抗,加强了响应速度,实现了更为生动的声音。

关于这一次的阻抗设计,并不是单纯的阻抗越低就越好。

不同于AK4499的4通道规格,AK4499EX采用双通道设计。从引脚排列来看,双通道是电路板上的自然布局,这是进行双通道设计的主要考量。

AK4499是128PIN,AK4499EX减半为64PIN,数字和模拟的界限清晰,电路板布线方便,实现了信号传输的优化,为提高音质、追寻理想的声音作出了贡献。

(佐藤)

AK4499是4通道规格,我希望各通道间的布局均匀、对称。

实现更为自然的信号传输是我们的目标,也是合作伙伴对我们的期望。

数字干扰的传输路径一旦形成,那么就很难在板子上做到信号的分离了

这样的话,4通道规格也并非不可割舍了。

不如着力降低各通道的噪声,这样电路板上布线会更方便,版图设计也更自然,灵活性也更高,各通道不对称布线也可以, 并行走线也无妨。

“DWA Routing Technology”,进一步改良产品特性。

关于实现世界最高水平的模拟特性,具体的技术要点,以及新技术DWA Routing Technology,由中钵进行了说明。

(中钵)

世界最高水准的模拟特性,追求的是低噪声·低失真。

为了追求理想的声音,就要降低DAC真正的噪声特性。

特别是将每个通道的信噪比特性当作真正的电路特性来思考,AK4499EX比AK4499提高了1dB。

失真方面,AK4499EX和AK4499的参数同为-124dB,达到是世界顶级水平。

更换了半导体工厂之后,要实现这个特性,在产品设计上非常的艰难。

通过深入理解外协厂半导体工厂的特点,潜心研究需要变更的地方,结合AKM深耕的低失真技术,终于实现了-124dB的参数目标。

信噪比特性能够提高1dB,新技术DWA Routing Technology功不可没。

为了实现超低噪声的目标,电流输出型DAC中用于生成电流的众多电阻元件必须达到很高的匹配精度。

一般利用动态元件匹配技术,将电阻平均化,减少失配。

DWA Routing Technology的DWA是DATA WEIGHTED AVERAGING的缩写,这项技术在动态元件匹配技术的基础上,减少因为生产工艺导致的失配、改善信噪比。

可以降低各种振幅(包括无信号和微弱信号)的噪声。在细微信号的真实感、细腻的声音表现方面,与AK4499相比有进步。

这次的分离式DAC结构AK4191+AK4499EX芯片,以及今年发布的AK4490R、AK4493S都是委托其他公司的半导体工厂进行生产的。

此前在自有工厂生产存在一定优势和技术know-how,这一点是如何克服的呢?

(中元)

虽然拥有自己的半导体工厂是一个很大的优势,但我认为更重要的是长期以来的技术积累。

拥有了知识储备和产品经验,就能把握应该委托哪家工厂生产,如何顺利实现产品落地。

当然这也得益于以前在与自有工厂沟通中积累的关于生产工艺的知识。

基于不同生产工艺的不同特点,在设计上采取相应的对策,在与工厂的沟通中逐渐掌握了设计的方法和技巧。

AKM延冈工厂的工艺开发成员就在公司内部,在无数次沟通中积累起来的经验是一笔巨大的财富。

所以我们完全有信心委外生产。

在选择新的半导体工厂时,意外顺利的是,我们能一眼就能看出来哪里有风险、哪种方式好用。

(中钵)

DWA Routing Technology也是在和工艺工程师的互动中,思考‘这种情况有可能会发生’,设想和推导那些单靠工厂数据无法知悉的情形,进行不断推进的。

可以说是和生产工艺工程师、电路设计工程师共同研究出来的。

支持超高分辨率音源格式,解决抖动问题

关于第三点,支持超高分辨率音源的同时保证操作便捷性的双芯片解决方案,很大程度上归功于AK4191先进的数字处理能力。

AK4191最大支持1536kHz/64bit・PCM&44.8MHz・DSD信号输入,未来出现超高分辨率音源时可轻松应对。

PCM/DSD模式切换、PCM采样频率模式、DSD数据流频率的模式切换是自动进行的,具有很高的灵活性。并且AK4499EX还增设了静音控制信号生成功能,在切换音源时能够有效抑制POP噪声。

除此之外,还采用异步操作模式,将数字和模拟部分的时钟分开,实现低抖动传输,这是音质方面的另一大优势。

(中元)

AK4191的音频接口与音频时钟同步动作。

在AK4191的后端进行D/A转换的AK4499EX使用的是不同的低抖动时钟,可以实现高精度的D/A转换。

例如,在播放流媒体数据时,即使接收的数据和DAC要处理的数据、时钟频率不一致,也可以实现高精度的D/A转换

(中钵)

数据转换时会产生被称作镜像的多余成分。

通过一个运算量强大、堪比采样率转换器的数字滤波器,实现了150dB的阻带衰减,以处理DAC镜像问题。

数字滤波器帮助数字芯片抑制异步操作的噪声,保证了稳定的模拟特性。

Tomonori Sato Tomonori Sato

Tomonori Sato, Audio Meister 

Marketing & Sales Center, Solution Department 2 

Seiko Makamoto Seiko Makamoto

Seiko Makamoto, Lead Expert / High Sound Quality Technology

Product Design Center, Product Development Department 1, Group3

Tetsuya Chubachi Tetsuya Chubachi

Tatsuya Chubachi

Product Design Center, Product Development Department 1, Group3

我们倾注心力研发而成的VELVET SOUND代表作AK4499EX+AK4191,在声音表现、模拟特性、产品功能上追求极致。诚邀您一同体验全新的声音世界!

◆ 媒体报道(日文)