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标题: 介绍一下DAC [打印本页]

作者: 坚少 时间: 2009-10-7 09:05 PM
标题: 介绍一下DAC
Digital Analog Converter-数模转换（又叫解码器）

   数模转换就是将离散的数字量转换为连接变化的模拟量，实现该功能的电路或器件称为数模转换电路，通常称为D/A转换器或DAC(Digital Analog Converter)。我们知道数分可为有权数和无权数，所谓有权数就是其每一位的数码有一个系数，如十进制数的45中的4表示为4×10,而5为5×1，即4的系数为10，而5的系数为1, 数模转换从某种意义上讲就是把二进制的数转换为十进制的数。最原始的DAC电路由以下几部分构成：参考电压源、求和运算放大器、权产生电路网络、寄存器和时钟基准产生电路，寄存器的作用是将输入的数字信号寄存在其输出端，当其进行转换时输入的电压变化不会引其输出的不稳定。时钟基准产生电路主要对应参考电压源，它保证输入数字信号的相位特性在转换过程中不会混乱，时钟基准的抖晃（jitter)会制造高频噪音。二进制数据其权系数的产生，依靠的是电阻，CD格式是16bit,即16位。所以采用16只电阻，对应16位中的每一位。参考电压源依次经过每个电阻的电流和输入数据每位的电流进行加权求和即可得出模拟信号。这就是多比特DAC。

   多比特与1比特的区别之处就是，多比特是通过内部精密的电阻网络进行电位比较，并最终转换为模拟信号，好处在于高的动态跟随能力和高的动态范围，但是电阻的精度决定了多比特转换器的精度，要达到24bits的转换精度，对电阻的要求高达0.000015，即便是理想的电阻，其热噪音形成的阻值波动都会大于此值，多比特系统目前广泛采用的是R-2R梯形电阻网络，对电阻的精度要求可以降低，但即便如此，理想状态的电阻达到的转换精度也不会达到24bits,23bits已经是极限多比特系统的优点在于设计简单，但受制于电阻的精度，成本也高单比特的原理：依靠数学运算的方法在CD的脉冲代码信号（PCM）中插入过取样点，插入7个取样点就是18倍过取样，这些插入的取样点与原信号通过积分电路进行比较，数值大的就定为1，数值小的就定为0，原先的PCM信号就变成了只有1和0的数据流，1代表数据流较密集，0代表数据流较稀疏，这就是脉冲密度调制信号（PDM），脉冲密度调制信号经过一个开关电容网络构成的低通滤波器，1就转换为高电压信号，0就转换为低电压信号，然后通过级联积分，最终转换为模拟信号。插入取样信号会制造出许多高频噪音，所以还要经过一个噪音整形电路处理，将这些噪音推移到人耳听不到的频域。

作者: 坚少 时间: 2009-10-7 09:06 PM
1bit的优点在于转换精度不受制于电阻，转换精度可以超过24bits,成本也低，但是设计过取样和噪音整形的电路难度很大。因为电阻在精密程度（光刻）和热噪音（材料）上对音质影响相对小些，而1比特的电容和积分电路对音质影响则相对大些对于CD的数据格式，单从声音素质上应该说多比特优于1比特，多比特对16比特的CD信号直接进行转换，而单比特还要经过一个PCM信号转换为PDM信号的程序，还要经过开关电容的充放电过程，虽然从理论上来说，最终得到模拟信号的速度和多比特相比不会慢到可以比较的程度，但是实际听感上，单比特不如多比特听起来更有活力，单比特似乎要慢一点，中频厚一点，音色比较浓郁。

1bit始创于飞利浦，分为三派，一派是以飞利浦为代表的比特流Bitsream，一派是以松下为代表的MASH，但是MASH的创始者是NTT公司，还有一派就是今天非常流行的Delta-Sigma.Bitsream采用最传统的三阶或四阶噪音整形，MASH （Multi Stage Noise Shaping)就是多级噪音整形，它将最初的量化值与原信号的误差保留下来，下一次量化时先将上次量化值与误差从原信号中减去，这样重复数次，可以将二进制信号变换为脉冲宽度调制（PWM）的信号（PWM和PDM几乎一样）还可以将量化制造的噪音推到甚高频段，从而减少可闻频段的噪音。但是似乎只有松下公司大量采用这种技术。现在MASH已经很少见了，但从理论上来说它是很优秀的。

作者: zmalan 时间: 2009-10-8 08:53 AM
感谢坚少兄的好介绍。。。1bit曾经是我很喜欢的，过往马兰士许多机器都采用这种设计，君子也是，但现在音响发展的潮流是追求更加真实的还原唱片本身的信息。。。所以多bit大行其道。。其实不管用什么技术，找到符合自己喜欢的声音才是。。。

作者: 坚少 时间: 2009-10-8 12:22 PM
1987年，飞利浦公司首次推出采用数字比特流技术（Bitsream)的单比特DAC芯片，它为高性能低价格CD唱机的出现奠定了坚实的基础。1991年9月推出的DAC-7将比特流技术发挥到淋漓尽致的地步，同时还保持了合理的价格。音响史上有众多采用DAC-7的名机。

进入21世纪之后，TDA1547依然锋芒未减，令世人不得不对DAC-7再次侧目。
到今为止，DAC-7仍然是飞利浦最高级的比特流DAC芯片。在飞利浦的产品手册里，是这样评价DAC-7的；拥有顶级性能的双声道数字比特流DAC芯片，1Bit数字模拟转换器专用，使用DAC-7可以轻而一举获得高保真的数字音频再生。DAC-7非常适合用于要求高质量的CD和DAT播放器，或者用于数字放大器和数字信号处理系统之中。这样的评价非常中肯。 DAC-7包括TDA1547和SAA7350 ，因为过取样和噪音整形电路制造出的大量高频数字信号会对TDA1547中的模拟电路造成干扰和调制。所以将配合TDA1547的三阶噪音整形和24倍过取样电路单独设计于SAA7350之中。这也是TDA1547成功的最关键之处。现在飞利浦又对SAA7350加以全面改进，将数字滤波器也集成进来，新型号定为TDA1307，仍然是专门配合TDA1547的芯片。不过TDA1547和TDA1307合起来叫DF7。 TDA1547采用了双极组合型金属氧化物半导体工艺。在数字逻辑电路方面，采用最佳的时钟频率，可以减少数字噪音的产生。在模拟电路方面采用双极型晶体管，可以使运算放大器获得较高的性能。在电源供应方面，TDA1547费尽心机，首先是模拟电路与数字电路分开供电，在数字电路里面，高电平逻辑电路与低电平逻辑电路分开供电，并且都是左右声道独立供电。内部总体结构方面，TDA1547采用双单声道设计，彻底分离，输出也是左右声道独立输出。 TDA1307可以接收16、18、20bits格式的信号，输出音频格式32bits。内置接收界面，去加重滤波器，采用8倍过取样有限脉冲响应（FIR）滤波器，3阶或4阶可选型噪音整形电路。标准型芯片信噪比达致当今最高的142dB，动态范围高达137dB。

[ 本帖最后由坚少于 2009-10-8 12:27 PM 编辑 ]

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