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7 C5 v* Z# T& @ Q5 S0 FDVD主流音频解码器----96KHz/24bit DAC: C w) X* a( v) m! g, P
$ [% M5 `* t ] s李源* N; h! b" K& E$ j- g
8 n. N. P! G. M1 m0 M 目前,第3代DVD视盘机正陆续上市,同时,争论多时的DVD-Audio标准格式已尘埃落定,其中音频数模转换模式以96 kHz/24 bit为标准,而第3代DVD视盘机大都采用96 kHz/24 bit音频数模转换器,故一时间几乎所有知名的DAC芯片(数/模转换器)制造商在短短数个月内都相继推出了96 kHz/24 bit DAC芯片,成为DVD制造业之中一道亮丽的风景线。下文对现在已上市的96 kHz/24 bit DAC芯片做些简单的介绍。( Z5 U1 L0 X0 R$ g1 i+ f
值得一提的是,在这些DAC芯片之中,除了Burr Brown公司的PCM 1704外,其它的都采用Delta-Sigma(Δ-Σ)调制方式,而且目前上市的这类DAC芯片都采用SMD封装(表面安装元件)。Δ-Σ调制是一种改进的增量调制,对输入信号和编码器输出的数字信号之差通过RC积分后进行量化编码,在接收端将收到的数字信号通过低通滤波器恢复成音频信号。简单增量调制传送的是输入信号斜率变化的符号。而Δ-Σ调制传送的是幅度信号,因此能传送直流电平。由于每个制造商所推出的这类DAC多半是以前相关产品的升级型,所以文中一并简要介绍。
' |# k# h& ?& W Crystal公司以前推出的Crystal CS8412数字接收IC被不少视听制造商所采用,这次该公司推出96k版的CS8414和CS8412相比,不但所有功能和设定几乎不变,而且接脚也相容,故它们的外围元件可说是一样的。唯一不同之处是CS8414的显示取样频率除了原有的32 kHz,44.1 kHz,48 kHz外,还增加了88.2 kHz和96 kHz的显示。至于新推出的96kHz/24bit DAC芯片——CS4334系列,则保留了前一代CS4330的特点:只有8根接脚,不同的数字界面采用不同的IC编号。这样其功能简化,且能明显区分出哪一边是数字输入,哪一边是模拟输出,在设计电路板时格外方便。Crystal公司另一款CS4390 DAC,资料手册中虽然明确记录其接受的取样频率仅达50 kHz,但根据实验的结果发现其竟然可以超频到96 kHz/24 bit的工作环境。CS4390是本次介绍的DAC芯片中唯一具有DIP封装(双列直插式封装)和SMD两种包装的产品。3 v( B8 n, L5 k! j6 B% g$ v" H7 X
日本旭化成(Asahi Kasei)公司所推出的相关芯片多以AK为字首,支持96 kHz/24 bit的DAC芯片有两款:AK4324和AK4393,其中AK4324已经上市。就资料来看,两者的规格和特性相似,例如数字滤波器都具有75 dB的衰减特性,所形成的通带谐波都是±0.005 dB,比特流皆为128倍超取样方式。不过AK4393在特性上明显地略胜一筹,其动态范围达120 dB,只不过目前尚未上市。AK4324和AK4393这两款芯片都有现成的解码电路板可供选用,以节省开发的时间和成本。其解码电路板上的数字IC可选用Crystal的CS8414。' \$ L- ? N. ^& U4 D) b$ a
Analog Devices公司最为津津乐道的产品是OP运算放大器,如OP—07,27,827等几乎成为音响发烧友的升级换代产品。其实它生产的DAC芯片也很有名,但因为其价格通常并不便宜,所以较少被整机制造商所采用。该公司新推出的96 kHz/24 bit DAC芯片型号为AD1855,单从数据规格来看,它属于较低价的产品,尤其是数字滤波器部分的数字滤波的阶数不够多,所以其衰减特性仅有47 dB,实在不太理想,想要使用这块芯片就必须特别注意模拟滤波电路,最好能有3阶以上,以免噪声影响聆听。由于AD1855动态范围高达113 dB,失真加噪声低于97 dB,因此其音质表现应该还不错。AD1855可直接和CS8414搭配使用,两者之间可串联一个DSP电路,AD1855没有DSP接口,可接收脉冲式的LR时脉信号。
& ?+ T' K) c. w 美国Burr-Brown公司?BB公司?制造的DAC芯片种类较多,其早期生产的PCM-63PK和PCM-1702PK这2枚20 bit的DAC,即使在96 kHz/24 bit流行的今日,也仍出现在DVD视盘机内,因为它们能接受16倍的超取样。不要小看它们只有20 bit的量化精度,因其动态范围高达108 dB,在表1中所列的24 bit的DAC芯片中,动态范围超过108 dB的也仅有AK4393,AD1855和BB公司自己的PCM1704而已。 h: h; Q$ G' G- y5 `- _( j" |- y
0 L: h" ?9 V; Z4 ?& \- p) t: S表1 各厂商96kHz/24bit DAC芯片规格& f# J" t @% b7 o1 q2 S
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型号 调制方式 数字滤波器衰减特性/dB 数字滤波器通带谐波/dB THO失真/dB 动态范围/dB 备注 6 w! Z& `) _/ |3 u$ F8 H
AK4324 △Σ 75 ±0.005 -94 105
* h4 M) Y! F. L$ a7 f2 _7 FAK4393 △Σ 75 ±0.005 -100 120
T0 E2 Q* u0 @& ^( OAD1855 △Σ 47 ±0.004 -97 113 ( W# e# A" N/ e( r0 b
PCM1704 多比特 无 无 -102 112 注1 8 Y" R% N4 ? m; @& n. z$ H7 D) C( u
PCM1716 △Σ 82 ±0.002 -96 106
. \' q" a, u( ]( o% ^& A9 E7 \PCM1728 △Σ 82 ±0.002 -96 106
h' }% c W2 b9 U* I; _PCM1720 △Σ 35 ±0.17 -90 96 $ r" [. W( K( t' |$ T) v+ a4 K# y6 x
PCM1723 △Σ 35 ±0.17 -89 94 - Q2 n8 S; h6 O# C! f) g
PCM1727 △Σ 35 ±0.17 -89 92
6 ~" _ z5 b# F" \2 V2 B% s6 RCS4334 △Σ 55 ±1.3 -88 96 % m) B, N% @+ `7 X* h2 A' j
CS4390 △Σ 72 ±0.001 -97 103 注2
' U- H4 F; P( e6 S7 U4 `注 越大越好 越小越好 越低越好 越大越好 # B" |0 V( ]) n
注1:PCM1704无数字滤波功能,且为单声道设计。$ J; j: Y% }# O+ \ ^
注2:CS4390所列数据均为50 kHz取样频率条件下,用于96 kHz时本数据不具有参考价值。* P( Y4 b8 V" y! q; Z, u
但BB公司新推出的PCM1704不愧是一枝独秀,因为它是目前市面上唯一具有24 bit量化精度的多比特DAC芯片,输出的是电流信号。PCM1704有3个与众不同之处:
' p+ @+ p3 v# Y9 X/ |) B8 Q% W (1)PCM1704为单声道设计,想设置为立体声时需配置2块。, ^ m8 L. E0 r' A6 g; O X
(2)其输出为电流信号,故需搭载I/V转换电路。
* S7 p$ H1 S1 g$ t( f (3)PCM1704没有内置数字滤波器,实际应用时需搭配外置数字滤波器。5 U+ t* n( T" g; b q5 S- Q6 |) n
除了PCM1704外,BB公司其它的DAC芯片可分为两类。一类是数字滤波器衰减特性为82 dB,有PCM1716,PCM1728;另一类是数字滤波器衰减特性为35dB,有PCM1720,PCM1723,PCM1727。/ w* {; X, N. T' @( q3 n9 T" P
PCM1716和PCM1728可说是品质价格比最高的DAC芯片,具有最佳的数字滤波器(见表1),而且售价不很贵,所以颇受各厂商青睐。两者规格大同小异,只不过PCM1728取消了一些一般用不到的设定功能。至于PCM1720,PCM1723,PCM1727都是低价位的芯片,它们的数字滤波特性仅有35 dB,一般只适合使用在对音质不苛求的DVD-ROM,DVD随身听、汽车音响上。1 K; u" p) B% I7 f* t& J
前面谈到诸如PCM1704类的DAC芯片,没有内置数字滤波器,故需搭配外置的数字滤波器,这里介绍一家较为知名的数字滤波器制造商——日本精密电路公司NPC(Nippon Precision Circuit),以前NPC公司最常见的数字滤波器当属SM5813,其数字滤波高达110 dB,20 bit量化,许多的数模转换器当时就采用SM5813+PCM63PK的组合。如今NPC公司为配合目前流行的96 kHz/24 bit规格,推出了SM5846,SM5847两款数字滤波器,是PCM1704的最佳搭档。SM5846的数字滤波衰减特性达104 dB以上,通带谐波却只有±0.000 01 dB,比起表1中的DAC芯片内置的数字滤波器的规格要强很多,因此与PCM1704应是门当户对。! ^4 {6 W; v- Z8 K, z
NPC公司还推出一款SM5844芯片,专用于异步取样频率的工作,如可把44.1 kHz的信号提升至96kHz,让其后端的DAC芯片发挥96 kHz/24 bit的解析能力。不过它只能提升2倍的取样频率和20bit的量化精度。另外,表1中所列出的各款DAC芯片的数据仅供参考,并不能以此断定其在实际应用中音质、音色谁优谁劣,这一点请注意。今后,随着DVD的广泛普及,越来越多更新更好的DAC芯片会陆续上市,96 kHz/24 bit的发展趋势也无可估量。2 X4 e: u+ ?* T/ I( ~+ P- V* |0 ^
! }( I t& v2 o5 y/ V* m$ ~作者单位:广州沙河邮局16027信箱,广东 广州 510500
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6 P* D! j8 h8 `& S收稿日期 1999-05-01 |
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