采用TDA1540芯片制作音频解码器

幻荧

作为王者TDA1541的大哥——TDA1540 鲜有人知，当年就因为采样深度只有14bit，外围元件繁杂，生产成本高，所以很快被同门的TDA1541所替代。到了近年，很多高水平的烧友使用老款D/A转换芯片制作解码器，但是依然很少有人插手TDA1540。

使用TDA1540的CD机

在CD标准出来之前，飞利浦公司认为采样深度并不如采样速率重要，而索尼公司则更注重CD碟片的生产成本和CD碟片的流通商业运作，最后飞利浦公司和索尼公司达成一致意见，即16bit 44.1kHz 。但是自家的14bit DA的TDA1540和CDM0方案已经非常成熟，所以飞利浦公司最终还是把它应用到了早期的CD机上，并获得了大众的认可。从1982年的CD-100到1986年初的CD-151，飞利浦公司在这4年里销售了数以万计的采用TDA1540芯片的CD机，相同的芯片组也在同期的其他品牌产品里发光、发热，直到1986年王者TDA1541的出现（图1）。

图1 1540和1541

在初期的CD机里，与之搭配的芯片是SAA7010、SAA7020、SAA7030，这一组合是针对CDM-0 ~ CDM-2等早期激光头设计的，所以比较新的产品（比如CDM4、CDM9）就不使用这个组合，同时也导致了无法搭配TDA1540。总之，它为TDA1541铺好了道路，也是普及CD的幕后推手。

电路的设计和详解

6 L; M% w: a* K; n  @比起TDA1540，它所搭配的数字信号处理芯片SAA7030更不出名，而且也不能像SAA7220那样单独使用，导致了许多音响DIYer不愿意去制作采用TDA1540的解码器。不过在技术飞快进步的今天，因为有了更好的数字信号处理芯片，以及几乎万能的复杂可编程逻辑器件CPLD（如EPM7064 图2），所以音响DIYer不需要再为买不到芯片或无法驱动SAA7030而发愁了。

确定了D/A芯片，接下来需要依次确定其他芯片和配件。首先是DF 数字滤波器，市面上容易买到。性能高、兼容性强、声音好而且价格极为便宜的DF芯片莫过于NPC公司的SM5813了，它兼容PMD100、DF1700这两款高性能芯片，而且共计199段的三阶FIR数字滤波器可以让输出信号远离量化噪声，并且8倍过采样处理让ALPF模拟低通滤波器设计更加简单。与之搭配的DIR 数字信号接收器，可以选择同一时期的思瑞（水晶）公司的CS8412（图3）。高性能的CS8414和DIR9001在这里有点大材小用的感觉，杀鸡焉用牛刀。

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图2 EPM7064 图3 CS8412和SM5813

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SM5813并不能直接驱动TDA1540，还需要CPLD做桥梁，这里CPLD是起关键作用的。首先将SM5813的位时钟BCK转换到合适TDA1540使用的位时钟CP。其次需要生成TDA1540特有的使能信号，这个信号其实和TDA1541的并发（Simultaneous）模式一样的，只是前者是发生在14bit而后者发生在16bit，也就是说，稍微改变一下，前面的数字电路也可以让TDA1541工作在8倍过采样滤波器上。CPLD可以选择Altera的MAX®系列 或者Xilinx CoolRunner，实际效果是一样的（图4）。

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事实上，换用不同的DIR和DF会有不同的效果，部分的高烧焊师自己设计了脚位兼容CS8412的DIR电路板，只要将其设置在16bit右对齐模式下就可以替代了。DF也没有什么要求，把MCLK设置为256FS，输出格式为8X 并发模式就可以了，不过要注意有些DF的并发和SM5813的不同，这里可以在CPLD里修正，但是直接替换就不行。
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剩下的便是模拟电路的选材了，如果说数字电路决定了韵味，那么模拟电路则决定将韵味发挥到何种程度。对于业余玩音响的DIY来说，自己设计有点难度，经常遇到这里不够那里又余的整体声音结构不理想的情况，所以厂家成熟的ALPF模拟低通滤波电路是首选。飞利浦公司自己的机器有两种方案一直在使用，从TDA1540到TDA1547，其中使用NE5532运放的ALPF电路是早期官方设计的标准以及后期中低端廉价机型的标配，而另一款使用配对的分立元件作运放的电路，主要应用于高端的机型，如LHH500R，CD-7等。但两款电路的基本架构都是万变不离其宗。本着简单的原则，选择运放结构就可以了。有条件的尽量配对电阻和电容，而阻（容）值单体要求不高，5%也可以，重点在于左、右声道的一致，实际效果比没有配对的明显要来得好。通用电压反馈运放基本上可以用，这里没有什么要求，但是使用OPA637，OPA228等运放时，注意要增加补偿电路，不然会出现自激现象。
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最后是电源电路，实际上大多品牌机器都选择使用三端稳压集成电路78XX/79XX或者可调型317/337，而最早的则是简单的串联稳压电路。如果使用分立元件来制作稳压电源，一是性能不一定比得上稳压集成电路，二是结构复杂，材料数量多，不够简便。整个电路需要一路+5V 2A电源供应数字电路，两路±5V供应TDA1540，以及两路±15V供应模拟电路的运放，但±5V、±15V也不需要做精确调节，所以选择安森美/仙童（飞兆）/意法的7805、7905、7815、7915即可。和可以调节输出电压的317、337相比，基本没有差异。至于给TDA1540的负电压有点低（默认 -17V），这个其实不用担心，诸如乐华士、马兰士、飞利浦等机器采用的负电压都是用-12〜-15V（图5）。

图5 模拟部分带电源

  

一点心得

0 ^0 x/ V3 R: t" w7 T* {* u大部分元件都是直插件，机器一装就响，没有太大难度。除了对焊接要求高点，接线不要出错外，基本是新手也可以独立完成。一旦出声了，就可以试听并调音。整体电容最好是同一牌子同一系列的，这样最容易区分实际的变化发生在哪里。

电源滤波部分： TDA1540原本是敦厚的感觉，使用低阻抗的红宝石ZL、化工KZH主体显得更干净。若是使用红宝石YXA或松下M则显得活泼一些，而使用飞利浦038或ELNA SILMIC电容，则是更浑厚一点。

其他部分：不同的电容在不同位置可以让声音由轻到重地变化，比如TDA1540的DECOU电容，倘若换用日精的MTF，则有马兰士的精利，而换用飞利浦的红色MKT，则有LHH的飘逸。若是想要韵味，耦合隔直电容部分可以采用ELNA SILMIC或Carefine电容，想要人声靓丽，可以采用ROE电容。

: I' i$ y4 G# T4 {" T9 i; H2 p到了这里，这机器也算经过千锤百炼，不能说声音和采用TDA1540芯片的原装CD机一样，至少在各个方面都极具特色，值得推荐。