永恒的发烧神器PCM1704K D/A转换器

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诞生于上个世纪90年代末，作为BB公司的最顶级力作的PCM1704K，一问世就立即闻名整个音响发烧界。直到现在可谓经历无数新颖IC的挑战，很多性能参数上都已经超过了PCM1704，但是就论这个IC的音质在很多发烧友心中依然是最顶级的发烧神器。

永恒的发烧神器PCM1704K D/A转换器

PCM1704是一个纯粹的24位R-2R阶梯电流型DA转换器，这种结构需要及其精密的电阻以构造出高精度的电流源，工艺非常复杂而且制造成本很高，所以PCM1704售价自然很高。这个应该是造成在PCM1704之后再无来者的原因吧。由于是纯粹的DAC，所以在设计中的灵活度就很高，虽然技术资料上称该IC只能支持24bits/96KHz，但这个是指在8倍超取样的情况，如果用4倍超取样就完全可以实现24bits/192KHz的高取样率信号的解码。其实在本身高达24bits/192KHz的信号，再插入更多的超取样补插也没有多大意义，因为其量化噪声频谱段也都在很高的频率段上了。所以这个IC是非常好玩的DA转换器件，从而在最终音质上的也是千差万别，我相信PCM1704能出很好的音质，但是要让它出好声可不是一件容易的事，很多发烧友也还在乐此不疲的深挖着它的潜质。由于价格昂贵，供电系统比较复杂，更因为该IC已经停产了并涌现了许多技术参数更好的IC出现（其实也好不了多少），所以现在大厂的产品都不再考虑这个IC。只有我们通过DIY并用心调试，才能重新领略到这个DAC IC的风采，它就是数字音响领域的电子管。

如下图是PCM1704的内部电路，非常的简要没有多余的功能：

仅有位时钟BCLK、字时钟WCLK和数据DATA三个输入信号，然后还有两个控制信号20-BIT和INVERT，其余的除了电源之外都是DAC结构部位的电路。20-BIT控制端是用于控制转换数据的最长字长是20位还是24位，接地时为高电平表示接收24位的，接-5V时为低电平表示接收20位的。INVERT是表示输入数据的反转与否，通过光耦合器隔离控制，可以用单片机方便的控制，在接地时表示不反转，此时模拟电流输出的相位保持不变，接-5V时模拟输出电流的相位反转180度，这个功能让我们很容易实现真正差分输出，以及对于一些录音相位反的音乐也可以方便的校正过来。PCM1704是利用两个23位DAC来合成真24精度输出的，并利用精密的激光微调电阻的办法时两个DAC高度一致，这样利用双平衡电流段去保证了在任何情况下都能获得理想的跟踪性能，此举有效防止过零失真获得极佳的线性输出。这点，对于现代更新的DAC IC是很难做到，当然它们的制造工艺要简单得多，价格要比PCM1704便宜得多。

PCM1704能接收的最高位时钟信号是25MHz，也就是所只要输入位时钟信号不超过25MHz，那么不管是96KHz取样率也好，176.4KHz和192KHz也好，都能够完美转换。只要把96KHz以上的高取样率数据在数字滤波器处理阶段，变成4倍以下的超取样信号，就能够正常工作。

对于基于PCM1704的解码器设计，我个人认为最好要用4层PCB方能提供给该IC以及周边数字电路一个完美的工作环境。PCB的最上层是作为高速信号如位时钟信号等的通路，第二层则是没有任何其他走线的完整的铜块作为地，第三层是各个电路的供电走线，由于空间够多，所以尽量把电源走线画得很粗甚至是通过铺铜的方式走线。最下层是低速信号如INVERT控制信号通过过孔引导该层走线，这个只是优先级，如果最上层能走线当然就在最上层走线，但尽量不要影响到高速信号的走线。

另外，资料上也说，就PCM1704本身VDD和VCC而言，分开供电是没有意义的。虽然在标号上它们表明是数字和模拟的供电，但是其实他们在内部应该是密不可分的，应该分开的是PCM1704的电源和数字滤波器以上节点的电源分开，并且地线的分割应该就是在数字滤波器和PCM1704之间。不并不主张把这个地彻底的分开然后再用一个磁珠或0欧电阻连接，我认为这个起不到多少的隔离作用，这两个地应该是在某一点上连通就可以，只要能阻断高频信号涡流并让送过来的几个信号有比较短的回路就好。

由于此IC是电流源输出型，所以可以用n个PCM1704并联输出，以获得更好的性能。在模拟电路中的I/V转换，可以有很多电路架构。最常用的是用一个运算放大器IC和电阻组成的有源I/V转换的方式，这种电路精度高，使PCM1704的电流输出端始终保持零电位，并且电路的输入阻抗接近于0，这对于输出阻抗只有1KΩ左右的PCM1704电流源输出端是一个理想的负载。也可以用接一个纯电阻的方式实现I/V转换，但是由于IC电流输出端有保护二极管，所以电阻上转换到的最高信号电压应该不要超过0.65V，否则保护二极管会导通从而使信号削顶，这样得到的信号就比较弱，不利于信噪比的保持。另外由于所接的电阻可能达到100Ω以上，跟IC的电流信号输出阻抗就差一个数量级，这时候，这个电流源应该算不上理想的电流源。因为理论上的电流源内阻是无穷大的，但在现实中是没有这样的电流源的，只要负载阻抗远小于电流源电阻，那么在负载的变化就不会影响到电流源的本身的电流参数。还有一种，是直接放大电流，就是把PCM1704的电流直接输入到如比例镜像电流源等电路进行放大，到最后再转换称电压输出。这种电路由于没有专用的IC，只能靠分立元件搭建，并且而这些分立元件的电流放大倍数在小范围内是个离散值，因此其性能很难把握。

我觉得最好的方式还是第一种，通过放大器的反馈方式，实现I/V转换。这种即使是用分立元件如双击型晶体管，单极型晶体管甚至是电子管都能实现很优质的电路。其电路形式多样化，可以由发烧友自行发挥！