Fonica CDF-003R

Tytułowy odtwarzacz (dyskofon, hehe, gramofon cyfrowym hehehe) to jeden z niewielu produkowanych w Polsce odtwarzaczy CD na początku lat '90 (i w zasadzie w ogóle, bo później nie było już nic). Odtwarzacz z zewnątrz prezentuje się dosyć typowo:

Zdjęcie z internetu i dla CDF 002, ale w sumie niczym się one nie różnią...

Podobnie jak i w środku. Krótka inspekcja pokazuje nam iż zasadnicza część elektroniki jest gotowym, zachodnim importem. Wykorzystany w odtwarzaczu napęd to bardzo porządnie wykonany, metalowy napęd korzystający z lasera KSS-210A, a jego kontrolą zajmuje się klasyczny zestaw układów Sony, spotykany w wielu odtwarzaczach. Za dźwięk odpowiada tutaj DAC D6376 z filtrem wyjściowym opartym o wzmacniacz BA4560.

Nic ciekawego na pierwszy rzut oka nie widać. Przykuwa pomysłowe montowanie elementów SMD na dodatkowej płytce drukowanej. Schematu oczywiście nie posiadam, ale jest bardzo podobny do tego z CDF 001, który opublikowany był w którymś radioelektroniku. Musi wystarczyć.

Dlaczego o tym piszę? gdyż właśnie taki oto odtwarzacz trafił do mnie do warsztatu na 'tuning'. Zazwyczaj sceptycznie podchodziłem do takich zabiegów jednakże ten układ jest tego wart. Raz że to dosyć stara konstrukcja, dwa że robiona najpewniej bardziej 'budżetowo' niż inne z tej epoki a trzy że porządna konstrukcja napędu sugeruje iż układ ma całkiem spory potencjał. Najpierw - zapoznajmy się z obiektem. Aktualnie Odtwarzacz został troszkę rozebrany i wygląda teraz tak:

Co dalej? postanowiłem rozpocząć od opomiarowania odtwarzacza w możliwie szeroki sposób. Do tego celu wykorzystałem płytę YEDS-18 firmy Sony z przebiegami próbnymi oraz studyjnej karty (M-Audio Delta 1010-LT) dźwiękowej pod kontrolą Reapera. Dodatkowo 'obmacałem' krytyczne elementy układu oscyloskopem. Z tego wyciągnięte zostały następujące wnioski:

Słaba jakość filtracji zasilania

Po pierwsze - filtracja zasilania w zasilaczu jest chyba niedostateczna gdyż w układzie występuje znaczna zawartość składowej 50 Hz oraz 100 Hz w sygnale. Widać to i na widmie FFT sygnału testowego:

I w samym napięciu zasilającym - tętnienia na poziomie 10% są niedopuszczalne.

Winę za to ponoszę kondensatory, głównie te w zasilaczu, ale nie tylko. W zasilaczu znajdują się polskie Elwy, w module elektroniki Rubycony.

Przesłuch pomiędzy kanałami

Oto jak wygląda widmo FFT 'ciszy' gdy w drugim kanale leci... dokładnie - 10 kHz. Linia jest doskonale widoczna, a przesłuch to około -70 dB. Stanowczo można poprawić separację kanałów.

Przesłuch jest widoczny dla wszystkich czętotliwości sygnałów próbnych na płycie CD. Najpewniej jego źródłem jest bufor wyjściowy - sygnał przenika albo poprzez układ mutujący albo wręcz na wzmacniaczu operacyjnym. 

Szum

Jakkolwiek nie jest zbyt jaskrawo widoczny w FFT sygnału wyjściowego - noise floor obserwujemy na poziomie około -84 dB, to po analizie sygnałów oscyloskopem uwidacznia nam się niemały wkład szumu w potencjał masy.

Dodatkowy szum, wynoszący około 10 mV w masie, przy 5 V zasilania to aż -54 dB i tylko dzięki PSRR wzmacniaczy wyjściowych i przetwornika D/A nie ma tej sieczki na wyjściu. Co gorsze pochodzenie tej sieczki jest czysto cyfrowe - warto zwrócić uwagę na szumy przełączania (te piki w dół na oscylogramie) powtarzające się z częstotliwością około 8 MHz... brzmi znajomo? istotnie - zegar przetwornika pracuje w okolicy 16 MHz!

Analiza THD+N

Napisałem sobie na szybko (w LabView) programik analizujący 60 sekundowy przebieg 1 kHz (zgrany z płyty YEDS-18 poprzez analizowany odtwarzacz i kartę studyjną). Wnioski są bardzo ciekawe. THD+N układu to 2,5%@1 kHz, jednakże bardziej niepokojące jest co innego - z analizy FFT przebiegu wynika iż przebieg ma częstotliwość... 1003,5 Hz. Muszę zidentyfikować źródło tego odstrojenia (najpewniej niestrojący, siejący zegar kiepskiej jakości) i je skompensować.

Plany

Wymienione powyżej uwagi nie są wszystkimi możliwymi zastrzeżeniami, jakie do układu można odnaleźć. Wydaje mi się iż zaobserwowane problemy są tylko najbardziej jaskrawymi. W związku z tym do poprawy jest kilka rzeczy:

Po pierwsze - filtracja zasilania. Obecność 'cyfrowego' szumu w potencjale masy świadczy o zbyt wysokiej impedancji kondensatorów filtrujących, nie radzących sobie z kompensacją szybkozmiennych sygnałów. W związku z tym wszystkie kondensatory elektrolityczne zostaną wymienione na nowe (Nichicon KW, jak szaleć to szaleć) i dodatkowo równolegle 100 nF w celu zmniejszenia impedancji dla szybkozmiennych składowych. Dodatkowo, aby zlikwidować paskudny przydźwięk sieci w sygnale, pojemności w zasilaczu (2200 uF, Elwa) wymienione zostaną na nowe i większe (6800 uF, Nichicon KW).

Po drugie - cały tor analogowy, od wyjścia z przetwornika D/C do złącz RCA, zostanie zrealizowany na nowo.  Obok głównego układu, na dedykowanej płytce drukowanej, zrobiony zostanie układ dual-mono z filtrem w/g aplikacji producenta D/A (2-go rzędu low-pass na ca. 100 kHz). Oparty zostanie o lepszej jakości wzmacniacz operacyjny (OPA134, Burr-Brown) niż aktualnie, dodatkowo wyposażony w kompensacje offsetu. Plan jest taki aby zrealizować tor wyjściowy w ogóle bez pojemności w torze sygnałowym.

Po trzecie - wyklejenie matami bitumicznymi. Nie wiem jak to wpływa na dźwięk itp, ale jest częstym zabiegiem poprawiającym stabilność pracy napędu etc. Na pewno nie zaszkodzi,

Po czwarte - wymiana wyświetlaczy LED na czerwone. Kosmetyka, czemu nie ;-).

Co dalej? zobaczymy :-).