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芯片构成
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音频DAC芯片的构成主要有以下几种形态:
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$ E. }& I) t& d0 @) _1)基本DAC6 P8 o9 S) R, _
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音频DAC芯片最基本的功能部件,是一个多路转换器接收各种格式的音频信号(DSD或PCM)、过采样和数字滤波器、调制器和数模转换输出等。AKM公司的AK4499、AK4497和Texas Instruments公司DSD1794等芯片就是采用这样的构成的,如下图所示:- x8 `3 H9 n% D0 I# o2 n3 p
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基本DAC芯片构成1 m3 K5 v( L' ~- F9 R
4 s- U3 Q2 o9 r/ g; v9 ]. F4 i这样的芯片需要和外部的数字音频接收芯片配合使用,才能接收如SPDIF(索尼飞利浦数字接口或索尼飞利浦数字互联格式)/AES(美国音响工程协会)/EBU(欧洲广播联盟)等标准下的串行音频数据。Cirrus Logic公司的CS8416就是一款典型的数字音频接收芯片。
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数字音频接收芯片CS8416框图,摘自《CS8416 Datasheet》,Cirrus Logic, Inc. AUGUST '07.
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2)带数字音频接收器3 O8 r7 _0 `& T- S0 Z
1 I$ ]' A) D+ e/ A有的芯片会把数字音频接收器集成到同一个DAC芯片中,如ESS的ES9038PRO、ES9028PRO等,集成了一个SPDIF功能块。这样,采用更高程度SoC(片上解决方案)设计思路带来的好处,不仅可以减少芯片数量、减少电路板的占用面积、减少外部干扰、减少耗电等,更重要的是,可以更方便地进行数据处理,来实现一些技术手段。
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( f! u) s, C( ^0 l/ e4 HSPDIF数字音频接收器设置比较8 b4 g& x7 c# p8 ?* t
7 [; |, v0 ]2 [' z9 x8 T" I# s' `3)独立调制和独立数模转换1 \: E6 s; p1 T: Z
. h* W1 N" Q$ h, {* X芯片如目前尚未上市的AKM的AK4191,是一个独立的64位调制器,支持DSD1024和高达1536kHz采样频率的PCM信号,与AK4498独立数模转换芯片组合使用,可以实现高密度的音频播放。
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4)片上解决方案(SoC)
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( J b1 j* g0 ^! p$ |6 L8 U芯片如Cirrus Logic公司的CS43131、CS43198等,在基本DAC功能块后,附带了模拟滤波器,可以直接输出模拟信号;如ESS公司的ES9219、ES9080,AKM的AK4377A等,附带功率较大的模拟放大器,可直接接入耳机;再如ESS的ES9038Q2M等,采用低功耗设计。SoC设计简化整机组成和材料,体积减小,降低成本。这些芯片是以应用为导向的,比如面向移动电话或移动设备使用等。9 X: H+ A- c+ y+ e& i
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技术手段7 s {0 l) ?& v9 e& t
# [% \* E. ^, |6 ^4 d" X目前高端音频DAC芯片,几乎都是使用了性能较好的多位Sigma-Delta调制器的,采用了如过采样和数字滤波、噪声整形、动态元件适配(DEM)等技术。除此以外,各厂商还开发出了各自的技术,来进一步提高芯片的整体性能。
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1)异步采样率转换(ASRC)技术/ g; m1 L. \' N1 A
% }5 S0 @/ P3 o1 {- j! q+ k常规芯片跟踪音频时钟的方式是使用PLL(锁相环)技术。下图所示,是一个典型的PLL电路原理图。PLL实质是一个反馈电路,用来跟踪输入信号的时钟和变化。; A. @5 _) X3 |7 g' m: D/ c
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通过仔细的设计和元器件的选择,PLL可以实现很好的时钟跟踪的性能,并控制Jitter(时基抖动)在较小的水平。但是,PLL电路的性能容易受信号质量、传送线路质量、器材、干扰和速度等因素的影响,在高速的状态下性能受限制。0 i# d* @' k! o* d* ^
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) J+ l( g- F( w' jESS公司使用了异步采样率转换的技术,通过适当的计算,使DAC的时钟与音频信号时钟保持一致但与暂态变化脱离,芯片使用本地产生的时钟信号,DAC的Jitter仅取决于本地晶振的固有性能,实质性地来消除信号中和传输中的Jitter,降低对前端信号质量、连接线、器材等的要求。ESS公司Sabre DAC的SPDIF接口能够达到很宽裕的Jitter容忍度。 |
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