數模轉換原理(數模轉換原理視頻講解)

博主:yunbaotangyunbaotang 2023-12-09 472 0條評論
摘要: 數模轉換。數模轉換是將離散的數字量轉換成有連接變化的模擬量。與數模轉換相對應的是模數轉換,是數模轉換的逆過程。D/A轉換的基本原理是將要轉換的數字乘以階躍電壓得到輸出電壓值,然后輸...

數模轉換。

數模轉換是將離散的數字量轉換成有連接變化的模擬量。與數模轉換相對應的是模數轉換,是數模轉換的逆過程。

D/A轉換的基本原理是將要轉換的數字乘以階躍電壓得到輸出電壓值,然后輸出。

將模擬信號轉換成數字量稱為模數轉換器(A/D轉換器)。將數字量轉換成模擬量稱為數模轉換器(D/A轉換器)。市場上的單片集成ADC和DAC芯片有數百種,技術指標越來越先進,可以滿足不同應用的需求。

擴展數據

DA轉換器內部電路構成沒有太大區別,一般按照輸出是電流還是電壓以及是否可以進行乘法運算來分類。大多數DA轉換器由一個電阻陣列和n個電流開關(或電壓開關)組成。

開關根據數字輸入值切換,以產生與輸入成比例的電流(或電壓)。此外,為了提高精度,在裝置中增加了恒流源。

一般來說,由于電流開關的開關誤差較小,所以采用的是大部分電流開關電路。如果產生的電流直接輸出,就是電流輸出DA轉換器。此外,電壓切換電路是直接輸出電壓型DA轉換器。

百度百科-數模轉換

數字量和模擬量的轉換原理

數字量:由0和1組成的信號類型,通常是規則的編碼信號。模擬量和模擬量的關系是定量的模擬量。

模擬:連續的電壓、電流和其他信號。模擬信號是幅度隨時間連續變化的信號,是經過采樣和量化后的數字量。

1.數模轉換器是將數字信號轉換成模擬信號的系統,一般可以通過低通濾波來實現。首先對數字信號進行解碼,即將數字碼轉換成相應的電平,形成階梯信號,然后進行低通濾波。根據信號與系統理論,數字步進信號可以看作是理想脈沖采樣信號和矩形脈沖信號的卷積,所以根據卷積定理,數字信號的頻譜是脈沖采樣信號和矩形脈沖的頻譜的乘積(即Sa函數)。這樣,通過使用Sa函數的倒數作為頻譜特性補償,可以將數字信號恢復為采樣信號。根據采樣定理,采樣信號的頻譜管理器想要通過低通濾波得到原始模擬信號的頻譜。一般來說,并不是直接基于這些原理,因為尖銳的采樣信號很難獲得,所以這兩種濾波(Sa函數和理想低通)可以組合(級聯),而且由于這些系統的濾波特性在物理上是無法達到的,所以只能在真實系統中近似完成。

2.模數轉換器是將模擬信號轉換成數字信號的系統。這是一個濾波、采樣保持和編碼的過程。模擬信號經過帶限電路的濾波、采樣和保持,成為梯形信號,然后經過編碼器,使得梯形信號中的每一級都變成二進制碼。

A/D轉換器的作用是什么?

汽車是每個人出行的必備工具。當然,汽車知識必不可少。為了讓大家更容易理解這些知識,今天,小編將介紹A/D轉換器的功能。如果你感興趣的話,可能對你有幫助。

A/D轉換的作用是將時間和幅度連續的模擬信號轉換成時間和幅度離散的數字信號。A/D轉換主要經歷采樣、保持、量化、編碼四個過程。在實際電路中,有些過程是結合在一起的,比如采樣保持、量化和編碼,往往在轉換過程中同時實現。數模轉換器,也叫D/A轉換器,簡稱DAC。將二進制數字量形式的離散信號轉換成基于標準量(或參考量)的模擬量的轉換器。它的作用是將數字量轉換成模擬量。根據轉換原理,模數轉換方法可分為直接法和間接法。直接法是將電壓直接轉換成數字量。它利用數模 *** 輸出的一組參考電壓從高位開始一點一點地等效于被測電壓,直到它們達到或接近平衡。直接逐位等效轉換器是一種高速數模轉換電路,轉換精度高,但抑制干擾的能力較差,往往通過提高數據放大器的性能來補償。它最常用于計算機接口電路。2.間接法不是直接把電壓轉換成數字,而是先轉換成中間量再轉換成數字。常用的有電壓-時間距離(V/T)和電壓-頻率距離(V/F),電壓-時間距離中的雙斜率法(也叫雙重積分法)應用較廣。

模數轉換是什么意思?

D/A轉換器(也稱數模轉換器,簡稱DAC)是將二進制數字量形式的離散信號轉換成基于標準量(或參考量)的模擬量的轉換器,其作用是將數字量轉換成模擬器件。

A/D轉換器(也稱模數轉換器,簡稱ADC)是指將模擬信號轉換成數字信號的電路。A/D轉換的作用是將時間和幅度連續的模擬信號轉換成時間和幅度離散的數字信號。

A/D轉換一般要經歷四個過程:采樣、保持、量化和編碼。在實際電路中,有些過程是結合在一起的,比如采樣保持、量化和編碼,往往在轉換過程中同時實現。

擴展數據:

模數轉換的方法根據轉換原理可分為直接法和間接法:

1.直接法是將電壓直接轉換成數字量。

它利用數模 *** 輸出的一組參考電壓,從高位開始一點一點地與被測電壓進行比較,直到它們達到或接近平衡。直接逐位比較轉換器是一種高速數模轉換電路,轉換精度高,但抑制干擾的能力較差,往往通過提高數據放大器的性能來補償。它最常用于計算機接口電路。

2.間接法不是直接把電壓轉換成數字,而是先轉換成中間量再轉換成數字。

常用的有電壓-時間間隔(V/T)和電壓-頻率(V/F),電壓-時間間隔中的雙斜率法(也稱雙重積分法)較為常見。

百度百科-模數轉換器

百度百科-數模轉換器

數模轉換的本質是什么?

將數字量轉換成模擬量的過程稱為D/A轉換。

完成這一功能的電路稱為數模轉換器,簡稱DAC。數模轉換器的框圖如圖所示。輸入的二進制數存儲在寄存器中,寄存器中存儲的二進制數的每一位控制一個模擬開關。

原則:

1.輸入的二進制數存儲在寄存器中,寄存器中存儲的二進制數的每一位控制一個模擬開關。模擬開關只有兩種可能的輸出:接地或通過電阻連接到參考電壓源。

2.它由寄存器中的二進制數控制,模擬開關的輸出送到加法 *** 。二進制數的每一位都有一定的權重。這個 *** 把每一位變成它的加權電流,把每一位的加權電流相加得到總電流,送到放大器,放大器放大得到相應的模擬電壓,從而實現數字量和模擬量的轉換。

數模轉換:

就是把離散的數字量轉換成連接變化的模擬量。與數模轉換相對應的是模數轉換,是數模轉換的逆過程。接下來從轉換器分類、技術指標、模數轉換方法、模數轉換器參數等方面介紹數模轉換。

數模轉換是如何工作的?

數模轉換是將離散的數字量轉換成有連接變化的模擬量。實現這一功能的電路或器件稱為數模轉換電路。

通常稱為D/A轉換器或DAC(數模轉換器)。

我們知道分數可以加權也可以不加權。所謂加權數,就是每個數字都有一個系數。例如,45個十進制數中有4個是4×10。

而5是5×1,即4的系數是10,5的系數是1。從某種意義上說,數模轉換就是把二進制數轉換成十進制數。

原DAC電路由以下幾部分組成:基準電壓源、求和運算放大器、權值產生電路 *** 、寄存器和時鐘基準產生電路。

寄存器的作用是將輸入的數字信號寄存在其輸出端,轉換時輸入電壓的變化不會導致其輸出不穩定。

時鐘參考產生電路主要對應參考電壓源,保證輸入數字信號的相位特性在轉換過程中不會混淆。

時鐘基準的抖動會產生高頻噪聲。

二進制數據的權重系數取決于電阻,CD格式是16位,也就是16位。因此,使用16個電阻,對應16位中的每一位。

模擬信號可以通過依次流過每個電阻的參考電壓源的電流和輸入數據的每一位的電流的加權和得到。

這是一個多位DAC。多位和1位的區別在于,多位是通過內部精密的電阻 *** 來比較電位,最終轉換成模擬信號。

優點是動態跟隨能力強,動態范圍大,但是電阻的精度決定了多位置轉換器的精度。為了達到24位轉換精度,對電阻的要求高達0.000015。

即使電阻是理想的,熱噪聲引起的電阻波動也會大于這個值。目前,R-2R梯形電阻 *** 廣泛應用于多位系統中,可以降低對電阻的精度要求。即便如此,

理想電阻的轉換精度不會達到24位,23位已經是極限了。多位制的優點在于設計簡單,但受電阻精度限制,成本高。

單比特原理:通過數學運算的手段,在CD的脈沖編碼信號(PCM)中插入過采樣點,7個采樣點18倍過采樣。

這些插入的采樣點通過積分電路與原始信號進行比較,較大的值設為1,較小的值設為0,這樣原始PCM信號就變成了只有1和0的數據流。

1表示密集數據流,0表示稀疏數據流。這就是脈沖密度調制信號(PDM),它是一個由開關電容 *** 組成的低通濾波器。

1轉換成高壓信號,0轉換成低壓信號,然后通過級聯積分轉換成模擬信號。

插入采樣信號會產生大量高頻噪聲,需要經過噪聲整形電路處理,將噪聲推到人耳聽不到的頻域。

1bit的好處是轉換精度不受電阻限制,轉換精度可以超過24bits,所以成本低。然而,設計過采樣和噪聲整形電路非常困難。

因為電阻在精度(光刻)和熱噪聲(材料)方面對音質的影響相對較小,所以1位電容和積分電路對音質的影響相對較大。對于光盤的數據格式,

單從音質上來說,應該說多位比一位好,多位直接轉換16位CD信號,而單元要經歷一個PCM信號轉換成PDM信號的過程,還要經歷開關電容的充放電過程。

雖然理論上,最終模擬信號的速度不會比多位的速度慢,

但實際上單比特沒有Dobby動感,看起來更慢,中頻更粗,音色更豐富。

1bit成立于飛利浦,分為三派。

一派是以飛利浦為代表的Bitsream。

一派是以松下為代表的MASH,但MASH的創始人是NTT公司。

另一所學校是今天非常受歡迎的德爾塔適馬。

Bitsream采用最傳統的三階或四階噪聲整形,MASH(多級噪聲整形)就是多級噪聲整形。

它保留初始量化值與原始信號之間的誤差,并從原始信號中減去前一個量化值和誤差,用于下一次量化,并重復該操作幾次。

二進制信號可以轉換成脈寬調制(PWM)信號(PWM和PDM幾乎一樣),量化產生的噪聲可以推到很高的頻段,從而降低可聽頻段的噪聲。

但似乎只有松下大量采用了這項技術。MASH現在很少了,但是理論上很優秀。

1987年,飛利浦首次推出采用Bitsream技術的單比特DAC芯片,為高性能、低成本CD播放器的出現奠定了堅實的基礎。

DAC-7于1991年9月推出,在保持合理價格的同時,更大限度地發展了比特流技術。聲音史上有很多使用DAC-7的名機。

如飛利浦LHH-900R、800R、300R和951。

Maranz的CD-72,CD-17和CD-23。

麥凈土的MCD- 7007。

先鋒早期旗艦PD-T07。

子午線的602/603,

以及Rotel、Altis、Deltec、Revox、Student等幾乎所有歐洲數字音源廠商。所有旗艦系統都使用DAC-7。

進入21世紀后,TDA1547并沒有失去優勢。目前,世界上更先進的SACD選手馬蘭士的SA-1還在使用DAC-7,這讓世界不得不對DAC-7刮目相看。

到目前為止,DAC-7仍然是飛利浦更先進的比特流DAC芯片。

在飛利浦的產品手冊中,DAC-7是這樣評價的;具有頂級性能的雙通道數字比特流DAC芯片,

1-1位數模轉換器,使用DAC-7可以輕松獲得高保真的數字音頻再現。

DAC-7非常適合高品質CD和DAT播放器,或者數字放大器和數字信號處理系統。這個評價很中肯。

DAC-7包括TDA1547和SAA7350,因為過采樣和噪聲整形電路產生的大量高頻數字信號會干擾和調制TDA1547中的模擬電路。

因此,三階噪聲整形和24倍過采樣電路與TDA1547一起在SAA7350中單獨設計。這也是TDA1547成功的關鍵。

現在飛利浦全面改進了SAA7350,集成了數字濾波器。新型號是TDA1307,或者是專門為TDA1547設計的芯片。

但是TDA1547和TDA1307合在一起叫DF7。

TDA1547采用雙極復合金屬氧化物半導體工藝。在數字邏輯電路中,更佳時鐘頻率可以降低數字噪聲。

在模擬電路中使用雙極晶體管可以使運算放大器達到更高的性能。

在電源方面,TDA1547下足了功夫。首先,模擬電路和數字電路是分開供電的。

數字電路中,高電平邏輯電路和低電平邏輯電路分開供電,左右聲道獨立供電。

內部結構上,TDA1547采用雙單聲道設計,完全分離,輸出也是左右聲道獨立。

TDA1307可以接收16位、18位和20位格式的信號,并輸出32位格式的音頻信號。

內置接收接口、去加重濾波器、8倍過采樣有限脈沖響應(FIR)濾波器和3或4階可選噪聲整形電路。

標準芯片的信噪比高達142dB,動態范圍高達137dB。

Marants的SA-1充分利用了DAC-7。它使用四個TDA1547和TDA1307構成一個完全平衡的電路。

模擬放大部分采用HDMA,廣泛應用于馬蘭士的高級轎車。

如今,Delta-sigma 1bit非常受歡迎。它由兩部分組成。一部分是Delta電路,將量化后的信號與初始信號進行比較,計算差值。這些插值信號然后進入適馬電路。

該電路將這些內插信號的誤差相加,然后在量化之前將它們加到信號上。然后量化。

通常采用Philips開發的動態元素配對(DEM)量化技術。這種量化包括一個極其精確的電流源和多個1/2鏡像電流源。因為集成電路最擅長鏡像電流源電路,

因此可以降低對元件精度的要求,提高性價比。

量化信號通過開關電容 *** 轉換成模擬信號。

需要指出的是,并非所有的δ-σ轉換都是單位轉換。Delta-sigma具有性價比高的優勢,因此在中低端數字音源市場非常受歡迎。

即使是那些堅持使用多家廠商的廠商,低價位的也不得不采用Delta-sigma。

恐怕CRYSTAL才是堅持使用Delta-sigma的人。Crystal的CS 4390和4396在業界也有廣泛應用。

也有一些優秀的產品如mbl1611hr,

而子午506.20帶發燒天書a級,

子午線508.24,子午線506.24

還有國產新德克DAC-1。

CS4390于1998年6月發布,是CRYSTAL的之一款Delta-sigma DAC芯片。

這是一個完整的立體聲DAC解碼芯片。信號首先進入128倍插值電路,然后經過128倍過采樣Delta-sigma數模轉換。

然后輸出模擬信號和調制后的參考電壓,最后進入超線性模擬低通濾波器。

其中Delta-sigma數模轉換部分還沒有采用飛利浦的DEM技術。

CS4390的信噪比為115dB,動態范圍為106dB,總諧波失真加噪聲為-—98dB,轉換精度為24bits,對時基抖動不敏感。

后來在CS4390的基礎上增加了音量控制,改名為CS4391。

一年后的1999年7月,CRYSTAL推出了CS4390-CS4396的升級產品。CS 4396和CS4390更大的區別就是采用了DEM技術。

CS4396也是一款完整的立體聲DAC芯片。經過插值和Delta-sigma變換后,信號進入DEM程序塊,然后通過開關電容 *** ,最后通過模擬低通濾波器。

輸出級采用高質量的差分通道。DEM的使用將CS4396的失真和噪聲降低到-—100dB,并將動態范圍提高到120dB。

轉換精度仍為24bits,更高采樣頻率升至192KHz,但不再提供信噪比參數。

同時,CS4397是在CS4396的基礎上支持外部PCM(對應DVD-AUDIO)和DSD(對應SACD)的插值濾波器。

半年多后,水晶公司推出了CS4396-CS 43122的升級產品。

與CS4396的區別之一是采用了第二代DEM技術。

另一種是delta-sigma調制器使用5位三階調制,而不是1位。

插值電路也得到了改進,實現了102dB的阻帶衰減性能。CS43122和CS4396的性能參數基本相同,但動態范圍達到了122dB,也是目前動態范圍更高的DAC芯片。

2000年9月20日,CRYSTAL推出了對應DVD-AUDIO和SACD的DAC芯片CS4392,動態范圍114dB,總諧波失真加噪聲-—100dB。

但只是代工,暫時不流通。每件的價格只有2.8美元。

(注意,CRYSTAL自始至終沒有提到信噪比,因為它的信噪比在CS4390中只達到了115dB。)

日本的NPC公司也因其西格瑪-德爾塔轉換技術而聞名。我們必須熟悉NPC的高性能數字濾波器。最著名的 *** 5842是公認的更好的。

同樣, *** 5865是更好的sigma-delta解碼芯片。雖然未知,但 *** 5865在不久的將來會被公認為更好的。

*** 5865于今年2月推出。首先,它是一個單芯片,內部有一個真正完全平衡的電路。信號首先經過插值電路,然后進入三階多位sigma-delta變換程序。

然后用31級DEM量化,最后通過開關電容 *** 變成模擬信號。

*** 5865 DEM量化級數極高,非常成功,可以完全忽略量化帶來的可聽頻域噪聲,因此可以省略最后一級的模擬低通濾波,得到理想狀態的失真和噪聲量。

*** 5865是目前世界上失真和噪聲更低的DAC芯片,總諧波失真加噪聲僅為0.0003%,即-110.5 dB。

同時仍然達到了120dB的信噪比和117dB的動態范圍。接受的數據格式在20-24 bit之間,更高采樣頻率192KHz,從而成功成為當今DAC之王。

多位DAC分為兩個著名的公司,一個是UltraAnalog,一個是Burr-Brown。

大多數人可能并不熟悉UltraAnalog,因為它在1998年12月被Wadia收購,從此杳無音信。但它在DAC歷史上的地位遠非伯爾-布朗。

旗艦解碼器DA-10采用UltraAnalogDAC芯片。

寶麗來Parasound的旗艦解碼器D/Ac-2000,

馬克·列文森早期的旗艦解碼器N0.30.5和N0.30.5

還有日本著名靜態耳機廠商Stax的解碼器DAC-x1。

KinergetICs的高級解碼器kcd-55

Manleylab、Sonic Forntiers、Camelot、Entech、Aragon、Audio Synthesis的旗艦解碼器都采用了超級模擬芯片。

基本上使用超級模擬芯片的解碼器會是發燒本的A級產品。而且在1998年之前,幾乎所有的美國頂級解碼器都使用超級模擬芯片。

雖然UltraAnalog的產品很好,但是利潤低,因為UltraAnalog只有一個產品,對于IC廠商來說根本難以為繼。UltraAnalog能活到1998年就不錯了。

Wadia收購后,并沒有吸收轉化UltraAnalog的技術資源。同時,瓦迪亞也認為UltraAnalog是個負擔,漸漸的UltraAnalog已經消失了。

時至今日,仍然有超模擬的死忠,如曼利實驗室、Sonic Forntiers、Camelot、Entech、Aragon和Audio Synthesis,他們仍然堅持使用超模擬芯片。

可能庫存很多,Sonic Forntiers也和UltraAnalog有合作關系。也可以生產超級模擬芯片。

UltraAnalog是全球之一家認真研究定時抖動的廠商,UltraAnalo *** 品的定時抖動也是全球更低的。

UltraAnalog還提出了數字音頻信號接口,可以大大降低時基抖動。

1993年,UltraAnalog還發明了一種非常便宜的時基抖動分析儀。

UltraAnalog的芯片主要是D20040,除了它有20位轉換精度,由兩個19位DAC并聯而成之外,我們對它知之甚少。其他的我就不知道了。

我相信再過10年,還有誰會知道UltraAnalog?技術和商業肯定不是一時半會兒。

Burr-Brown在DAC芯片市場占據很大份額,久負盛名。Burr-Brown成立于1993年,是UltraAnalog的鐵桿粉絲。

出廠之初推出PCM58和PCM63,好評如潮,但仍不及UltraAnalog。

1995年PCM1702的推出終于可以和UltraAnalog一較高下,如今使用PCM1702的高級CD機也不在少數。

Linn在2000年推出的Sondek CD播放器使用PCM1702,售價高達2萬美元,發燒本被評為A級。沉寂了四年之后,

1999年2月,推出了多位DAC的終極產品PCM1704。此時,UltraAnalog已經被Wadia收購,逐漸沒落。Burr- Brown也被TI(德州儀器)收購。

依靠TI的強大實力,Burr-Brown發展良好,成為當今DAC芯片市場的領導者。

PCM1702推出于1995年6月,當時1bit在市場上很有聲望,Burr-Brown挑戰1bit。

Burr-Brown指出,在采樣點插入1bit會導致大量高頻噪聲。雖然這些噪聲的頻率相對較高,但仍然可以對聽覺頻域進行調制。

此外,這些人為噪聲需要通過噪聲濾波器來消除。濾波器的加入大大衰減了信噪比,低電平響應不夠好。Burr-Brown認為信噪比幾乎是最重要的特征。

多比特的唯一缺點是過零失真,PCM1702采用符號幅度的結構完美解決了這個問題。

一對DAC并聯在1702中。并聯的優點是提高信噪比和轉換精度。1702并聯兩個19位DAC,轉換精度為20位。

兩個DAC共享一個基準電壓和一個R-2R梯形電阻 *** 。梯形電阻 *** 的位電流源采用雙平衡電流級供電,保證了位電流源具有完美的跟蹤特性。

每個DAC使用一個激光來調整鉬鉻電阻,以確保高精度,兩個DAC經過精確調整,以確保相位相同。最后,兩個DAC的正負半周轉換完美解決了過零失真問題。

而傳統的R-2R電阻數模轉換實現了高信噪比和低失真,以及近乎理想的低電平性能和大電流輸出能力。

PCM1702的信噪比是120dB,至今無人能破,在當時是不可想象的。1702的總諧波失真加噪聲為-—96dB,這在當時也是非常好的特性。

PCM1704于1999年2月推出,是多位DAC的終極產品。恐怕再也沒有多位DAC能超越了。

Burr-Brown利用其更好的電阻制造工藝制造出具有理想精度的電阻,從而獲得世界上最精確的多位DAC,更高可達23位。經過兩次并行連接,達到24位。

至于內部結構,基本和PCM1702一樣。

1704的信噪比仍為120dB,動態范圍為112dB(K級),總諧波失真加噪聲為-101dB(K級)。

自1704年以來,伯爾-布朗再也沒有推出過比1704更高水平的多位DAC,伯爾-布朗也無法打破自己的記錄。

2001年4月30日,Burr-Brown推出了新一代頂級DAC——PCM 1738,它采用了先進的分級DAC。伯爾-布朗也知道傳統的多位已經走到了盡頭。

高級分級結構通過使用采樣頻率為24位和8倍的數字插值濾波器將數字信號分為高6位信號和低18位信號。

通過逆互補移位二進制解碼將較高的6位信號轉換成62級數字信號,并且對較低的18位信號進行三階15級delta-sigma調制。

調制頻率是采樣頻率的64倍,最后轉換成四電平數字信號。

然后兩者相加形成66級數字信號,加上1級LSB信號,得到總共67級數字信號。

然后,通過數據加權平均(DWA)程序對67級數字信號進行處理,以降低由不匹配的模擬元件引起的噪聲。

事實上,DWA是第二代DEM。經過DWA處理后,最終進入電流模式數模轉換器,將二進制脈沖信號轉換為脈沖電流信號。

然后片外運算放大器將電流轉換成電壓,最后得到模擬信號。應該說這種DAC不是單比特也不是多比特,應該叫電流脈沖DAC。

PCM1738的信噪比和動態范圍都是117dB,總諧波失真加噪聲是-108dB,應該說比PCM1704好,但是它的價格遠低于PCM1704(K級),只有5塊錢。

ADI公司也非常擅長制造頂尖的DAC芯片。例如,Golden Voice始終只使用模擬設備芯片。

在DAC芯片的理論設計中,ADI公司發揮著至高無上的作用。ADI公司早在1998年就發明了多位δ-σ調制。

由于傳統的單比特Delta-sigma調制,每一步的離散到連續的邊界尺寸太大,這就要求主時鐘的穩定性非常高。

比如在可聽頻域要達到100dB以上的信噪比,主時鐘的抖動不能超過10PS,但這是不可能的,所以需要放棄單比特δ -σ調制來達到高信噪比。

多比特Delta-sigma調制的缺點是使用DWA程序不方便,模擬元件產生的噪聲不可避免。

如果采用DWA程序,要求輸入信號的格式小于18位,但現在是24位的世界。顯然不能接受。

ADI公司另辟蹊徑,采用分段噪聲整形技術來解決這一問題。伯爾-布朗從一開始就分離了信號。

傳統的單比特解碼必須使用開關電容,每精確轉換一比特,電容會增加4倍。

要知道每個電容都會產生噪聲,大電容對帶開關電容 *** 的運算放大器要求更高的轉換率。

所以使用開關電容 *** 的DAC芯片轉換精度較高,會造成一定程度的音質下降。如果設計不好,有可能轉換精度越高,聲音越差,聲音太好聽太細。

模擬器件采用電流脈沖DAC,電流模式DAC的脈沖電流輸出具有不均勻的上升和下降時間。使用一般的電壓-電流轉換運算放大器會導致轉換的線性下降,并且對時基抖動也非常敏感。

模擬器件采用雙旋轉零位開關電路解決。這項技術由索尼聯合開發,最早用于索尼的頂級ES系列。

由于電流脈沖采用了極其純凈的瞬時電流源,所以電流脈沖不會有任何紋波,幾乎相當于一個完美的方波。音質會非常純凈。

1999年后,ADI發現音頻市場萎縮,于是轉向SHARC通用DSP芯片的開發和研究,沒有對DAC做進一步的研究。

盡管如此,ADI公司1998年推出的DAC芯片AD1853仍然是目前更先進的DAC芯片,不比PCM1738或 *** 5865差。盡管這些芯片是在2001年推出的,

但就性能和工藝而言,AD1853還算不錯。

并且AD1853是全球首款采樣頻率為192KHz的DAC芯片,也是全球對時基抖動最不敏感的DAC芯片。

其信噪比為120dB,動態范圍為117dB,總諧波失真加噪聲為-—107dB。和 *** 5865相比,應該說是旗鼓相當的。

對于新興的帶音頻格式的DAC芯片,你也應該有所了解。

DVD-AUDIO的格式還是采用脈碼調制,所以DVD-AUDIO的DAC解碼芯片原理和CD是一樣的。

只需要更高的轉換精度、采樣頻率和輸入格式寬度。

SACD是不同的。錄音時,它通過Delta-sigma調制將輸入的模擬信號轉換成單位采樣頻率為2822.4kHz的二進制數字信號。

而且此時的數字信號已經是脈沖密度調制信號(PDM)了,在進行單比特解碼時不需要增加采樣點和噪聲整形電路。

只要經過開關電容 *** 和模擬低通濾波器,就可以得到模擬信號。

因此,電路非常簡單。數模轉換階段沒有數字運算電路,沒有時鐘參考產生電路,所以不會有數字噪聲混入,聲音純度極高。

索尼的SACD機器不使用開關電容 *** ,而是使用更高級別的電流脈沖數模轉換。

順便說一下,CD信號也通過δ-σ調制轉換成采樣頻率為44.1kHz的16位二進制信號,然后它必須通過數字抽取濾波器。

任何數字濾波器都會產生不可忽視的噪聲,以及通帶內的紋波和振鈴,降低聲音的純凈度。

SACD在錄音和放音系統中都沒有數字濾波器,而CD不僅存在于錄音和放音系統中。單比特系統需要插值采樣點濾波器。

音質的純凈度根本無法與SACD相比。SACD是目前聲音純度更高的錄音介質和回放系統,最接近真實聲音。

目前,世界上用于SACD的DAC芯片有三種。

一款是索尼的SACD機DSD1700,由Burr-Brown公司生產。

第二個是NPC的 *** 5866。

第三個是CRYSTAL的CS4392,但不公開發售。

因為SACD認為目前聲音性能更好,所以一般采用電流脈沖數模轉換電路。

這類電路一般由分立元件組成,所以DSD1700和 *** 5866實際上主要是模擬低通濾波器。

嚴格來說,DSD1700和 *** 5866不是DAC芯片,而是模擬低通濾波器芯片。

DSD設計只能在SACD系統中使用,該系統主要由四組模擬低通濾波器組成,分別是熱側正反向濾波和冷側正反向濾波。

每組濾波器中有八個三端無限脈沖響應濾波器。四組濾波器最終輸出雙差通道。

DSD的動態范圍為110dB,信噪比為110dB,總諧波失真為-100 dB,高頻響應為100 kHz (-3 dB)。

NPC公司的 *** 5866于2000年9月22日推出,可用于SACD和DVD音頻系統。其內部資料并未公布。

其信噪比為120dB,總諧波失真加噪聲為-—109dB,高頻響應為100 kHz (-1 dB)。明顯比DSD1700高一個級別。