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音頻“解碼器”中最核心、重要的器件 , 無非就是“解碼”(DAC , 數(shù)模轉換)芯片了 , 大家常常很關注音頻DAC芯片的選用 , 也熱衷于對其優(yōu)劣的討論 。
本文嘗試對當前最優(yōu)秀的高端音頻DAC芯片的結構、技術和性能等做簡單介紹 , 作一個排名 , 以供大家參考 。
盡管如此 , 任何一個優(yōu)質的音頻DAC芯片(無關排名) , 都有可能被用來實現(xiàn)整機的好聲音 。想必 , 我們要客觀地認識DAC芯片的重要性 , 更要客觀地認識芯片的整機配合的重要性 。所以 , 本文并不提倡唯“芯”主義 。
1
音頻DAC芯片的類型
1970年代 , 開始有了單片集成電路(IC)的DAC , 就算是開啟了DAC的芯片時代 。而最早的DAC芯片是從使用加權電阻的結構 , 雙極晶體管的工藝(處理)技術開始的 。
1975年的8位DAC芯片DAC08 , 摘自 《The Data Conversion Handbook》, ANALOG DEVICES, 2005
1)分壓式
在音頻應用 , 傳統(tǒng)的技術是使用分壓式結構的(R-2R是分壓式的一個特例) , 多位(并行輸入)的PCM(脈沖編碼調(diào)制)數(shù)據(jù)格式 , 為了改善精度和提高速度 , 降低功耗 , 工藝逐步采用互補雙極集體管、薄膜電阻加激光矯正和現(xiàn)在的CMOS電路等 。這類芯片中 , 著名的有如Burr-Brown公司(2000年被Texas Instruments收購)R-2R結構的幾款芯片:
PCM63:支持20位/96kHz的PCM音頻信號 , 動態(tài)范圍108dB;
PCM1702:1995年推出 , 20位 , 動態(tài)范圍110dB;
PCM1704:1999年推出 , 24位 , 動態(tài)范圍112dB 。
這些芯片都采用了一些特別手段來改善性能 , 如使用“符號量級(sign-magnitude)”架構在零位附近采用小的級差、互補的兩套DAC電路來產(chǎn)生絕對的電流 , 激光矯正的電阻等措施 , 來減少過零失真和差分誤差 。
R-2R DAC芯片PCM1704 , 摘自《PCM1704 24-Bit, Datasheet》 , Burr-Brown Corporation, February, 1999
Philips半導體公司(2006年與Motorola半導體合并成立成為NXP半導體公司)還推出了的數(shù)字流(串行輸入)的DAC芯片如:
TDA1541/TDA1541A:16位 , 推出時間分別為1985年和1991年 , 信噪比95dB和110dB , 使用10位+6位的分壓器 , 其中低位6位使用3個2位進行輪換 , 實現(xiàn)動態(tài)元件適配(DEM)功能 , 來降低失真 , TDA1541A按差分線性誤差從高到低還分為/N2/R1、/N2和/N2/S1的級別;
TDA1547:1991年推出 , 1位(支持20位PCM信號) , 信噪比113dB , 動態(tài)范圍108dB , 需與SAA7350數(shù)字流電路配合使用 。分離芯片的布局和獨立聲道設計 , 有很好的聲道分離度(115dB) , 通過切換電容分壓網(wǎng)絡來進行數(shù)模轉換 , 很適合當時的高端CD機等設備使用 。
數(shù)字流DAC芯片TDA1547框圖 , 摘自《 TDA1547 Datasheet》 Philips Semiconductors, September 1991
2)Sigma-Delta
性能更好(動態(tài)范圍更大、噪聲和失真更?。?、數(shù)量更多的是 , 使用多位Sigma-Delta調(diào)制器的 , 音頻DAC芯片 。有名的有如:
美國Analog Devices(AD)公司的AD1955;美國Cirrus Logic(CL)公司的CS43xx系列 , 英國Wolfson半導體公司(2014年被Cirrus Logic收購)的WM87xx系列 , 美國Texas Instruments(TI)公司的PCM179x和DSD179x系列 , 美國ESS公司的SABRE SOUND技術品牌下的ES90xx和ES90xxPRO系列 , 日本Asahi Kasei Microdevices(AKM)公司 , 2007年的全球第一款32位的AK4397 , 和之后VELVET SOUND技術品牌下的AK44xx系列 , 等等 。
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