發(fā)布時(shí)間：2022年04月15日 06:51:07分享人:夏漠秋雨來源:互聯(lián)網(wǎng)10
數(shù)模轉(zhuǎn)換就是將離散的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為連接變化的模擬量，實(shí)現(xiàn)該功能的電路或器件稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，通常稱為D/A轉(zhuǎn)換器或DAC(DigitalAnalog Converter)。
我們知道數(shù)分可為有權(quán)數(shù)和無權(quán)數(shù)，所謂有權(quán)數(shù)就是其每一位的數(shù)碼有一個(gè)系數(shù)，如十進(jìn)制數(shù)的45中的4表示為4×10,而5為5×1，即4的系數(shù)為10，而5的系數(shù)為1,數(shù)模轉(zhuǎn)換從某種意義上講就是把二進(jìn)制的數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制的數(shù)。
最原始的DAC電路由以下幾部分構(gòu)成：參考電壓源、求和運(yùn)算放大器、權(quán)產(chǎn)生電路網(wǎng)絡(luò)、寄存器和時(shí)鐘基準(zhǔn)產(chǎn)生電路，寄存器的作用是將輸入的數(shù)字信號(hào)寄存在其輸出端，當(dāng)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)輸入的電壓變化不會(huì)引其輸出的不穩(wěn)定。時(shí)鐘基準(zhǔn)產(chǎn)生電路主要對(duì)應(yīng)參考電壓源，它保證輸入數(shù)字信號(hào)的相位特性在轉(zhuǎn)換過程中不會(huì)混亂，時(shí)鐘基準(zhǔn)的抖晃（jitter)會(huì)制造高頻噪音。二進(jìn)制數(shù)據(jù)其權(quán)系數(shù)的產(chǎn)生，依靠的是電阻，CD格式是16bit,即16位。所以采用16只電阻，對(duì)應(yīng)16位中的每一位。參考電壓源依次經(jīng)過每個(gè)電阻的電流和輸入數(shù)據(jù)每位的電流進(jìn)行加權(quán)求和即可得出模擬信號(hào)。這就是多比特DAC。多比特與1比特的區(qū)別之處就是，多比特是通過內(nèi)部精密的電阻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電位比較，并最終轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，好處在于高的動(dòng)態(tài)跟隨能力和高的動(dòng)態(tài)范圍，但是電阻的精度決定了多比特轉(zhuǎn)換器的精度，要達(dá)到24bits的轉(zhuǎn)換精度，對(duì)電阻的要求高達(dá)0.000015，即便是理想的電阻，其熱噪音形成的阻值波動(dòng)都會(huì)大于此值，多比特系統(tǒng)目前廣泛采用的是R-2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)，對(duì)電阻的精度要求可以降低，但即便如此，理想狀態(tài)的電阻達(dá)到的轉(zhuǎn)換精度也不會(huì)達(dá)到24bits,23bits已經(jīng)是極限多比特系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)計(jì)簡單，但受制于電阻的精度，成本也高。
單比特的原理：依靠數(shù)學(xué)運(yùn)算的方法在CD的脈沖代碼信號(hào)（PCM）中插入過取樣點(diǎn)，插入7個(gè)取樣點(diǎn)就是18倍過取樣，這些插入的取樣點(diǎn)與原信號(hào)通過積分電路進(jìn)行比較，數(shù)值大的就定為1，數(shù)值小的就定為0，原先的PCM信號(hào)就變成了只有1和0的數(shù)據(jù)流，1代表數(shù)據(jù)流較密集，0代表數(shù)據(jù)流較稀疏，這就是脈沖密度調(diào)制信號(hào)（PDM），脈沖密度調(diào)制信號(hào)經(jīng)過一個(gè)開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的低通濾波器，1就轉(zhuǎn)換為高電壓信號(hào)，0就轉(zhuǎn)換為低電壓信號(hào)，然后通過級(jí)聯(lián)積分，最終轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。插入取樣信號(hào)會(huì)制造出許多高頻噪音，所以還要經(jīng)過一個(gè)噪音整形電路處理，將這些噪音推移到人耳聽不到的頻域。1bit的優(yōu)點(diǎn)在于轉(zhuǎn)換精度不受制于電阻，轉(zhuǎn)換精度可以超過24bits,成本也低，但是設(shè)計(jì)過取樣和噪音整形的電路難度很大。因?yàn)殡娮柙诰艹潭龋ü饪蹋┖蜔嵩胍簦ú牧希┥蠈?duì)音質(zhì)影響相對(duì)小些，而1比特的電容和積分電路對(duì)音質(zhì)影響則相對(duì)大些對(duì)于CD的數(shù)據(jù)格式，單從聲音素質(zhì)上應(yīng)該說多比特優(yōu)于1比特，多比特對(duì)16比特的CD信號(hào)直接進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而單比特還要經(jīng)過一個(gè)PCM信號(hào)轉(zhuǎn)換為PDM信號(hào)的程序，還要經(jīng)過開關(guān)電容的充放電過程，雖然從理論上來說，最終得到模擬信號(hào)的速度和多比特相比不會(huì)慢到可以比較的程度，但是實(shí)際聽感上，單比特不如多比特聽起來更有活力，單比特似乎要慢一點(diǎn)，中頻厚一點(diǎn)，音色比較濃郁。
1bit始創(chuàng)于飛利浦，分為三派，一派是以飛利浦為代表的比特流Bitsream，一派是以松下為代表的MASH，但是MASH的創(chuàng)始者是NTT公司，還有一派就是今天非常流行的Delta-Sigma.Bitsream采用最傳統(tǒng)的三階或四階噪音整形，MASH（MultiStage NoiseShaping)就是多級(jí)噪音整形，它將最初的量化值與原信號(hào)的誤差保留下來，下一次量化時(shí)先將上次量化值與誤差從原信號(hào)中減去，這樣重復(fù)數(shù)次，可以將二進(jìn)制信號(hào)變換為脈沖寬度調(diào)制（PWM）的信號(hào)（PWM和PDM幾乎一樣）還可以將量化制造的噪音推到甚高頻段，從而減少可聞?lì)l段的噪音。但是似乎只有松下公司大量采用這種技術(shù)?，F(xiàn)在MASH已經(jīng)很少見了，但從理論上來說它是很優(yōu)秀的。
1987年，飛利浦公司首次推出采用數(shù)字比特流技術(shù)（Bitsream)的單比特DAC芯片，它為高性能低價(jià)格CD唱機(jī)的出現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1991年9月推出的DAC-7將比特流技術(shù)發(fā)揮到淋漓盡致的地步，同時(shí)還保持了合理的價(jià)格。音響史上有眾多采用DAC-7的名機(jī)。如飛利浦的LHH-900R，800R,300R,951。馬蘭士的CD-72，CD-17，CD-23。麥景圖的MCD-7007。先鋒的早年旗艦PD-T07。meridian的602/603,還有幾乎所有歐洲數(shù)字音源廠家如Rotel,Altis,Deltec,Revox,Studer等都在其旗艦系統(tǒng)中采用DAC-7。進(jìn)入21世紀(jì)之后，TDA1547依然鋒芒未減，目前世界上最高級(jí)的SACD唱機(jī)——馬蘭士的SA-1仍然采用DAC-7，令世人不得不對(duì)DAC-7再次側(cè)目。
迄今為止，DAC-7仍然是飛利浦最高級(jí)的比特流DAC芯片。在飛利浦的產(chǎn)品手冊里，是這樣評(píng)價(jià)DAC-7的；擁有頂級(jí)性能的雙聲道數(shù)字比特流DAC芯片，1Bit數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器專用，使用DAC-7可以輕而一舉獲得高保真的數(shù)字音頻再生。DAC-7非常適合用于要求高質(zhì)量的CD和DAT播放器，或者用于數(shù)字放大器和數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)之中。這樣的評(píng)價(jià)非常中肯。
DAC-7包括TDA1547和SAA7350，因?yàn)檫^取樣和噪音整形電路制造出的大量高頻數(shù)字信號(hào)會(huì)對(duì)TDA1547中的模擬電路造成干擾和調(diào)制。所以將配合TDA1547的三階噪音整形和24倍過取樣電路單獨(dú)設(shè)計(jì)于SAA7350之中。這也是TDA1547成功的最關(guān)鍵之處?，F(xiàn)在飛利浦又對(duì)SAA7350加以全面改進(jìn)，將數(shù)字濾波器也集成進(jìn)來，新型號(hào)定為TDA1307，仍然是專門配合TDA1547的芯片。不過TDA1547和TDA1307合起來叫DF7。
TDA1547采用了雙極組合型金屬氧化物半導(dǎo)體工藝。在數(shù)字邏輯電路方面，采用最佳的時(shí)鐘頻率，可以減少數(shù)字噪音的產(chǎn)生。在模擬電路方面采用雙極型晶體管，可以使運(yùn)算放大器獲得較高的性能。在電源供應(yīng)方面，TDA1547費(fèi)盡心機(jī)，首先是模擬電路與數(shù)字電路分開供電，在數(shù)字電路里面，高電平邏輯電路與低電平邏輯電路分開供電，并且都是左右聲道獨(dú)立供電。內(nèi)部總體結(jié)構(gòu)方面，TDA1547采用雙單聲道設(shè)計(jì)，徹底分離，輸出也是左右聲道獨(dú)立輸出。TDA1307可以接收16、18、20bits格式的信號(hào)，輸出音頻格式32bits。內(nèi)置接收界面，去加重濾波器，采用8倍過取樣有限脈沖響應(yīng)（FIR）濾波器，3階或4階可選型噪音整形電路。標(biāo)準(zhǔn)型芯片信噪比達(dá)致當(dāng)今最高的142dB，動(dòng)態(tài)范圍高達(dá)137dB。
馬蘭士的SA-1將DAC-7最完美的運(yùn)用，它采用四片TDA1547和TDA1307構(gòu)成全平衡電路。模擬放大部分采用馬蘭士高級(jí)機(jī)型里大量使用的HDMA。今天Delta-sigma1bit非常流行，它包括兩部分電路，一部分是Delta電路，它將量化后的信號(hào)與初始信號(hào)進(jìn)行比較求差，這些插值信號(hào)接下來進(jìn)入Sigma電路，此電路將這些插值信號(hào)進(jìn)行誤差求和，然后與量化前的信號(hào)相迭加。然后再進(jìn)行量化。通常采用飛利浦開發(fā)的動(dòng)態(tài)元素配對(duì)（DEM）量化技術(shù)，此種量化包含一個(gè)極高精度的電流源和多個(gè)1/2鏡像電流源，由于集成電路最擅長鏡像電流源電路，所以對(duì)元器件精度的要求可以降低，提高了性價(jià)比。量化以后的信號(hào)通過開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。需要指出并非所有的Delta-sigma轉(zhuǎn)換都是單比特。Delta-sigma的優(yōu)勢在于它的高性價(jià)比，從而在中低檔數(shù)字音源市場上非常流行。即便是那些堅(jiān)持采用多比特的廠家，中低價(jià)位也得采用Delta-sigma。
堅(jiān)持使用Delta-sigma的恐怕非CRYSTAL莫屬，CRYSTAL的cs4390,4396在業(yè)界也有大量使用，其中也不乏極品如mbl1611hr，還有發(fā)燒天書A級(jí)的Meridian506.20 、 Meridian 508.24、 Meridian 506.24還有國內(nèi)新德克的 DAC-1。CS4390于1998年6月發(fā)售，是CRYSTAL第一塊Delta-sigmaDAC芯片。它是一塊完整的立體聲DAC解碼芯片，信號(hào)先進(jìn)入128倍內(nèi)插值電路，然后經(jīng)過128倍過取樣Delta-sigma數(shù)模變化，接著輸出模擬信號(hào)和經(jīng)過調(diào)制的基準(zhǔn)電壓，最后進(jìn)入一個(gè)超級(jí)線性的模擬低通濾波器。其中Delta-sigma數(shù)模變換部分還沒有采用飛利浦的DEM技術(shù)。CS4390的信噪比為115dB，動(dòng)態(tài)范圍是106dB，總諧波失真加噪音為—98dB，轉(zhuǎn)換精度為24bits，對(duì)時(shí)基抖晃敏感程度較低。其后又在CS4390的基礎(chǔ)上增加了音量控制，改名為CS4391。一年以后的1999年7月，CRYSTAL推出CS4390的升級(jí)產(chǎn)品——CS4396，CS4396與CS4390最大區(qū)別之處就是采用了DEM技術(shù)，CS4396也是一塊完整的立體聲DAC芯片，信號(hào)在經(jīng)過內(nèi)插值和Delta-sigma變換后，進(jìn)入DEM程序塊，然后通過開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)，最后通過模擬低通濾波器，輸出級(jí)采用了高音質(zhì)的差分電路。DEM的采用使CS4396的失真和噪音都有所降低，達(dá)到了—100dB，動(dòng)態(tài)范圍也提高到120dB，轉(zhuǎn)換精度還是24bits，最高取樣頻率升至192KHz，但是不在提供信噪比的參數(shù)。同時(shí)推出的CS4397是在CS4396的基礎(chǔ)上支持外接PCM（對(duì)應(yīng)DVD-AUDIO）和DSD（對(duì)應(yīng)SACD）內(nèi)插式濾波器。半年多以后，CRYSTAL公司又推出CS4396的升級(jí)產(chǎn)品——CS43122，與CS4396不同之處一個(gè)是采用了第二代的DEM技術(shù)，另一個(gè)是Delta-sigma調(diào)制器不再采用1bit而采用了5bits三階調(diào)制。對(duì)于內(nèi)插值電路也加以改進(jìn)，達(dá)到了102dB的阻帶衰減性能。CS43122與CS4396的性能參數(shù)基本一樣，只有動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到了122dB，這也是目前動(dòng)態(tài)范圍最高的DAC芯片。2000年9月20日，CRYSTAL公司又推出CS4392，一款對(duì)應(yīng)DVD-AUDIO和SACD的DAC芯片，動(dòng)態(tài)范圍有114dB，總諧波失真加噪音為—100dB，但是只OEM，暫不流通銷售，每片售價(jià)僅2.8美元。（注意CRYSTAL從頭到尾都不在提信噪比，因?yàn)樗男旁氡戎挥蠧S4390達(dá)到了115dB)。
日本的NPC公司同樣以Sigma-Delta變換技術(shù)聞名于世，我們對(duì)NPC的高性能數(shù)字濾波器一定很熟，最出名的SM5842，乃是公認(rèn)的極品。同樣SM5865則是Sigma-Delta極品解碼芯片，雖然不為人知，但是在不久的將來，SM5865也會(huì)被公認(rèn)為極品。 SM5865是今年2月份推出的，首先它是單聲道芯片，內(nèi)部是真真正正的全平衡電路，信號(hào)先經(jīng)過插值電路，然后進(jìn)入三階多比特Sigma-Delta變換程序，接著經(jīng)過31級(jí)DEM量化，最后經(jīng)過開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)變?yōu)槟M信號(hào)，SM5865的DEM量化級(jí)數(shù)極高且非常成功，從而使得量化導(dǎo)致的可聞?lì)l域噪音可以完全忽略，所以最后一級(jí)的模擬低通濾波可以省掉，從而得到理想狀態(tài)的失真程度和噪音量。SM5865是目前世界上失真最低噪音最小的DAC芯片，總諧波失真加噪音只有0.0003%，即—110.5dB。同時(shí)仍然做到了120dB的信噪比和117dB的動(dòng)態(tài)范圍，接受數(shù)據(jù)格式在20-24bits之間，最高取樣頻率也是192KHz，從而順利登上今日DAC之王的寶座。
多比特DAC分為兩大名家，一是UltraAnalog公司，另一個(gè)就是Burr-Brown公司。大多數(shù)人對(duì)UltraAnalog可能會(huì)比較陌生，因?yàn)樗?998年12月被Wadia收購了，從此再也沒有它的消息。但是它在DAC歷史上的地位遠(yuǎn)非Burr-Brown可比，使用UltraAnalogDAC芯片有匯點(diǎn)（Conterpoint）的旗艦解碼器DA-10，寶麗音Parasound的旗艦解碼器 d/ac-2000，Mark Levinson的早年旗艦解碼器 NO.30和N0.30.5 還有日本靜電耳機(jī)名廠Stax的起見解碼器 DAC-x1，Kinergetics的高級(jí)解碼器 kcd-55而Manleylab、 Sonic Forntiers、Camelot、Entech、Aragon、Audio Synthesis的旗艦解碼器都采用UltraAnalog的芯片?；旧喜捎肬ltraAnalog芯片的解碼器都會(huì)是發(fā)燒天書的A級(jí)品。并且?guī)缀?998年以前所有的美國頂級(jí)解碼器都采用的是UltraAnalog的芯片。雖然UltraAnalog的產(chǎn)品很好但是利潤低，因?yàn)閁ltraAnalog只有這一種產(chǎn)品，對(duì)集成電路生產(chǎn)廠家來說這樣根本無法維持下去，UltraAnalog可以活到1998年就已經(jīng)不錯(cuò)了，Wadia將其收購以后，沒有將UltraAnalog的技術(shù)資源吸收并轉(zhuǎn)化。同時(shí)Wadia也認(rèn)為UltraAnalog是個(gè)包袱，漸漸地UltraAnalog香消玉隕了，今天仍有UltraAnalog的死終派如Manleylab、 Sonic Forntiers、Camelot、Entech、Aragon、AudioSynthesis仍堅(jiān)持采用UltraAnalog的芯片，可能庫存還不少，Sonic Forntiers還和UltraAnalog有合作關(guān)系。可能也生產(chǎn)UltraAnalog的芯片。UltraAnalog公司是世界上第一家對(duì)時(shí)基抖晃加以仔細(xì)研究的廠家，同時(shí)UltraAnalog的產(chǎn)品時(shí)基抖晃也是世界最低，UltraAnalog還提出一種可以大幅減少時(shí)基抖晃的數(shù)字音頻信號(hào)接口界面。1993年UltraAnalog還發(fā)明了非常廉價(jià)的時(shí)基抖晃分析儀。UltraAnalog的芯片主要是D20040，我們對(duì)其知之甚少，只知道是20bits的轉(zhuǎn)換精度，內(nèi)部是兩個(gè)19bits的DAC并聯(lián)而成。其他就不知道了。相信再過10年，還有誰知道UltraAnalog？技術(shù)和商業(yè)絕對(duì)不是一會(huì)事。
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Burr-Brown在今天的DAC芯片市場上份額甚大，聲譽(yù)頗隆。Burr-Brown成立于1993年，和UltraAnalog一樣是多比特的死終派，建廠伊始推出PCM58，PCM63，也是好評(píng)如潮，但仍無法與UltraAnalog匹敵。1995年推出PCM1702終于可以于UltraAnalog一爭高下，直到今天采用PCM1702的高級(jí)CD機(jī)也不在少數(shù)，Linn在2000推出的SondekCD機(jī)采用PCM1702售價(jià)高達(dá)20000美元，發(fā)燒天書評(píng)為A級(jí)。這之后沉寂4年，1999年2月，推出多比特DAC的終極產(chǎn)品PCM1704。此時(shí)UltraAnalog已經(jīng)被Wadia收購，漸漸式微。Burr-Brown也被TI（德州儀器）公司收購，依托TI的強(qiáng)大實(shí)力，Burr-Brown得到了良好的發(fā)展，成為今日DAC芯片市場上的龍頭老大。PCM1702推出于1995年6月，當(dāng)時(shí)市場上1bit聲譽(yù)甚隆，Burr-Brown對(duì)1bit提出挑戰(zhàn)，Burr-Brown指出1bit插入取樣點(diǎn)的做法會(huì)導(dǎo)致許多高頻噪音的產(chǎn)生雖然這些噪音的頻率比較高，但是仍有可能對(duì)可聞?lì)l域造成調(diào)制，并且這些人為制造的噪音還需要噪音濾波器來消除，濾波器的加入對(duì)信噪比的衰減較大，低電平時(shí)響應(yīng)也不夠好而Burr-Brown認(rèn)為信噪比這個(gè)特性幾乎是最重要的特性。多比特的唯一缺點(diǎn)就是過零失真，PCM1702采用了信號(hào)數(shù)值型（signmagnitude）結(jié)構(gòu)完美解決了這一問題，在1702內(nèi)部互補(bǔ)并聯(lián)了一對(duì)DAC，并聯(lián)的好處一是提高了信噪比，二是提高了轉(zhuǎn)換精度，1702內(nèi)部并聯(lián)了兩個(gè)19bits的DAC，轉(zhuǎn)換精度就是20bits。這兩個(gè)DAC共用一個(gè)參考電壓，共用一個(gè)R-2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)，梯形電阻網(wǎng)絡(luò)的位電流源由雙平衡電流級(jí)供應(yīng)，確保位電流源具備完美的跟蹤特性。每個(gè)DAC內(nèi)部都采用激光微調(diào)的鉬鉻電阻，確保高精度，兩個(gè)DAC經(jīng)過精確微調(diào)確保相位一致。最終兩個(gè)DAC的正負(fù)半周轉(zhuǎn)換完美解決了過零失真。而傳統(tǒng)的R-2R形電阻數(shù)模轉(zhuǎn)換則取得了高信噪比和低失真，還有近乎理想的低電平表現(xiàn)和高電流輸出能力。PCM1702的信噪比為120dB，這個(gè)數(shù)值直到現(xiàn)在也沒有誰能打破，在當(dāng)時(shí)更使人難以想象。1702的總諧波失真加噪音為—96dB，在當(dāng)時(shí)也是非常好的特性。PCM1704推出于1999年2月，是多比特DAC的終極產(chǎn)品，恐怕再也不會(huì)有多比特DAC超過它，Burr-Brown用它最擅長的電阻制造工藝制造出了達(dá)致理想精度的電阻，從而得到了世界上最高精度的多比特DAC，高達(dá)23bits。兩個(gè)并聯(lián)之后達(dá)到24bits。至于內(nèi)部結(jié)構(gòu)與PCM1702基本上沒有差別。1704的信噪比還是120dB，動(dòng)態(tài)范圍112dB（K級(jí)），總諧波失真加噪音為-101dB（K級(jí)）。插入PCM1704的圖片至1704后到現(xiàn)在，Burr-Brown再也沒有推出比1704更高等級(jí)的多比特DAC，Burr-Brown也無法打破自己創(chuàng)造的記錄，2001年4月30日，Burr-Brown推出新一代的頂級(jí)DAC—PCM1738，采用了先進(jìn)層次結(jié)構(gòu)型DAC，Burr-Brown也知道傳統(tǒng)的多比特走到了盡頭。先進(jìn)層次型結(jié)構(gòu)先用一個(gè)24bits，八倍取樣頻率下工作的數(shù)字內(nèi)插值濾波器對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分流，分為上6bits信號(hào)，下18bits信號(hào)。上6bits信號(hào)進(jìn)行反向互補(bǔ)位移型二進(jìn)制譯碼，轉(zhuǎn)換為62級(jí)數(shù)字信號(hào)，下18bits信號(hào)則進(jìn)行三階15級(jí)Delta-sigma調(diào)制，調(diào)制頻率是取樣頻率的64倍，最終轉(zhuǎn)換為4級(jí)數(shù)字信號(hào)，然后兩者相加為66級(jí)數(shù)字信號(hào)，再加上1級(jí)LSB信號(hào)，總共67級(jí)數(shù)字信號(hào)，這67級(jí)數(shù)字信號(hào)然后通過數(shù)據(jù)加權(quán)平均（DWA）程序，以減少模擬元件不配對(duì)引起的噪音，實(shí)際上DWA就是第二代的DEM。經(jīng)過DWA處理后，最后進(jìn)入電流型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，將二進(jìn)制脈沖信號(hào)變?yōu)槊}沖電流信號(hào)，再由芯片外的運(yùn)算放大器進(jìn)行電流電壓轉(zhuǎn)換，并最終取得模擬信號(hào)。應(yīng)該說這種DAC不是單比特也不是多比特，應(yīng)該叫它電流脈沖型DAC。PCM1738的信噪比和動(dòng)態(tài)范圍都是117dB,總諧波失真加噪音為-108dB，應(yīng)該說勝過PCM1704，但它的價(jià)格遠(yuǎn)低于PCM1704（K級(jí)）的25美元，只要5美元。Analog Device公司也非常擅長制作極品級(jí)的DAC芯片，象金嗓子從來都是只用AnalogDevice的芯片，在DAC芯片的理論設(shè)計(jì)上，Analog Device擁有至高無上的地位，AnalogDevice早在1998年就發(fā)明了多比特Delta-sigma調(diào)制，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的單比特Delta-sigma調(diào)制，導(dǎo)致離散到連續(xù)的邊界每步尺寸過大，從而對(duì)主時(shí)鐘的穩(wěn)定程度要求極高，例如要想在可聞?lì)l域內(nèi)達(dá)到100dB以上的信噪比，那么主時(shí)鐘的時(shí)基抖晃不能大于10PS，可這是不可能的，所以高信噪比的取得必須放棄單比特Delta-sigma調(diào)制。多比特Delta-sigma調(diào)制的缺點(diǎn)是不方便采用DWA程序，模擬元件引起的噪音無法避免，如果采用DWA程序，那么要求輸入信號(hào)的格式低于18bits,可是現(xiàn)在是24bits的天下。顯然無法接受。AnalogDevice另覓蹊徑，采用了分段噪音整形技術(shù)解決了這一難題。而Burr-Brown則在一開始就將信號(hào)分流。傳統(tǒng)的單比特解碼必須采用開關(guān)電容，并且大約每增加一比特的轉(zhuǎn)換精度，電容就要增加四倍，要知道每個(gè)電容都會(huì)制造噪音，并且大電容會(huì)對(duì)配合開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)算放大器要求更高的轉(zhuǎn)換速率，所以采用開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)的DAC芯片，高轉(zhuǎn)換精度會(huì)造成一定限度的聲音品質(zhì)下降，如果設(shè)計(jì)不良，有可能越高的轉(zhuǎn)換精度聲音越差，聽感上聲音過于清麗以致聲音單薄。AnalogDevice采用電流脈沖型DAC，電流型DAC的脈沖電流輸出上升與下降時(shí)間不平均，要采用一般的電壓電流轉(zhuǎn)換運(yùn)算放大器會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)換線性下降，對(duì)時(shí)基抖晃也很敏感，AnalogDevice采用雙回轉(zhuǎn)零開關(guān)電路解決了。此技術(shù)是于SONY聯(lián)合開發(fā)的，最早用于SONY的頂級(jí)ES系列。因?yàn)殡娏髅}沖型采用一個(gè)異常純凈的瞬間電流源，電流脈沖不會(huì)再有任何波紋，幾乎可以等同于完美的方波。音質(zhì)會(huì)非常純凈。自1999年以后，AnalogDevice發(fā)現(xiàn)音響市場萎縮，于是轉(zhuǎn)而對(duì)SHARC型通用DSP芯片的開發(fā)與研究，沒有再對(duì)DAC作進(jìn)一步的研究，盡管如此，AnalogDevice在1998年推出的DAC芯片AD1853，仍舊是目前最高級(jí)的DAC芯片，絲毫不比PCM1738或SM5865差，雖然這些芯片都是2001推出的,但無論在性能還是技術(shù)上，AD1853都不差。并且AD1853還是世界上第一塊取樣頻率為192KHz的DAC芯片，它還是世界上對(duì)時(shí)基抖晃敏感程度最低的DAC芯片，它的信噪比為120dB,動(dòng)態(tài)范圍是117dB,總諧波失真加噪音為—107dB，和SM5865相比應(yīng)該說旗鼓相當(dāng)，不分高下。對(duì)于目前新興的音頻格式的DAC芯片也應(yīng)該有所了解。DVD-AUDIO格式仍然使用PCM編碼，所以DVD-AUDIO的DAC解碼芯片與CD的解碼芯片原理相同，只是要求更高的轉(zhuǎn)換精度和取樣頻率以及輸入格式寬度。SACD就不同了，它在錄制的時(shí)候，將輸入的模擬信號(hào)經(jīng)過Delta-sigma調(diào)制變?yōu)閱伪忍厝宇l率為2822.4kHz的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào),并且這時(shí)的數(shù)字信號(hào)已經(jīng)是脈沖密度調(diào)制信號(hào)（PDM），所以在進(jìn)行單比特解碼時(shí)不必再加取樣點(diǎn)和噪音整形電路，只要通過開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)和模擬低通濾波器，就可以得到模擬信號(hào)。所以電路非常簡單，并且在數(shù)模轉(zhuǎn)換級(jí)沒有任何數(shù)字運(yùn)算電路更沒有時(shí)鐘基準(zhǔn)產(chǎn)生電路，也就不會(huì)有任何數(shù)字噪音的混入，聲音的純凈度極高。SONY的SACD機(jī)沒有采用開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)，而是采用了最高等級(jí)的電流脈沖型數(shù)模轉(zhuǎn)換。
順便提一下，CD信號(hào)也是先將輸入的模擬信號(hào)經(jīng)過Delta-sigma調(diào)制變?yōu)?6比特取樣頻率為44.1kHz的二進(jìn)制信號(hào)，然后還得經(jīng)過一個(gè)數(shù)字抽選濾波器，任何數(shù)字濾波器都會(huì)制造無法忽略的噪音，還有通頻帶內(nèi)紋波和鈴振的現(xiàn)象，降低了聲音的純度。SACD無論是錄制還是重放系統(tǒng)中都沒有一個(gè)數(shù)字濾波器，而CD不僅在錄制時(shí)還是在重放時(shí)都有，單比特系統(tǒng)還要再加一個(gè)內(nèi)插取樣點(diǎn)濾波器。音質(zhì)的純度根本無法與SACD相比，SACD是現(xiàn)階段聲音純度最高的記錄媒體和重放系統(tǒng)，最接近與真實(shí)的聲音。
目前世界上有三片SACD用的DAC芯片，一是SONY的SACD機(jī)上用的DSD1700，由Burr-Brown公司制造。二是NPC公司的SM5866，三是CRYSTAL的CS4392，但沒有公開發(fā)售。由于SACD考慮到要有現(xiàn)階段最優(yōu)秀的聲音表現(xiàn)，所以一般都采用電流脈沖型數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，這種電路一般都用分離元件構(gòu)成，故DSD1700和SM5866內(nèi)部實(shí)際上主要就是模擬低通濾波器，嚴(yán)格地說DSD1700和SM5866不是DAC芯片，而是模擬低通濾波器芯片。DSD設(shè)計(jì)只能用于SACD系統(tǒng)，它的內(nèi)部主要是四組模擬低通濾波器，分別是熱端正向和反向?yàn)V波和冷端正向和反向?yàn)V波，每組濾波器內(nèi)部是8個(gè)三端無限脈沖響應(yīng)濾波器。四組濾波器最終輸出雙差分電路。DSD動(dòng)態(tài)范圍是110dB,信噪比是110dB，總諧波失真是—100dB，高頻響應(yīng)為100KHz（—3dB）。
NPC公司的SM5866推出于2000年9月22日，它可用于SACD和DVD-AUDIO系統(tǒng)。其內(nèi)部資料沒有公布。它的信噪比為120dB，總諧波失真加噪音為—109dB，高頻響應(yīng)為100KHz(—1dB)。很明顯要比DSD1700高一個(gè)級(jí)別。相信你對(duì)DAC芯片已經(jīng)有很深入的了解了，但在科技飛速發(fā)展的今天，對(duì)于新知識(shí)的學(xué)習(xí)怎能放松？
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