06.12.2020

Андрей Смирнов

Время чтения: ~10 мин.

Получения максимальной производительности цифро-аналогового преобразователя

Сигнал с ЦАП без интерполяции на фоне идеального сигнала.8-канальный ЦАП Cirrus Logic CS4382 на звуковой плате Sound Blaster X-Fi Fatal1ty

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) — устройство для преобразования цифрового (обычно двоичного) кода в аналоговый сигнал (ток, напряжение или заряд). Цифро-аналоговые преобразователи являются интерфейсом между дискретным цифровым миром и аналоговыми сигналами.

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) производит обратную операцию.

Звуковой ЦАП обычно получает на вход цифровой сигнал в импульсно-кодовой модуляции (англ. PCM, pulse-code modulation). Задача преобразования различных сжатых форматов в PCM выполняется соответствующими кодеками.

Применение

ЦАП применяется всегда в телекоммуникационных системах и системах управления. Например:

В системах воспроизведения аудио;
В дисплеях;
Формирование информационного сигнала для смесителей и управляемых генераторов;
В системах управлением двигателем;
В системах прямого цифрового синтеза (DDS — Direct digital synthesizer);

Характеристики

Для описания цифро-аналоговых преобразователей в общем случае используют следующие характеристики.

Общие

Программирование</th>

JTAG
C2
Программатор
Ассемблер
Прерывание
MPLAB
AVR Studio
MCStudio

</td> Эта страница в последний раз была отредактирована 7 января 2020 в 07:30. —> —> Оценить:

Выбираем цифро-аналоговые преобразователи экстра-класса

Продолжаем серию материалов о самой дорогой технике. На очереди современные цифровые устройства. Думаете, что преобразовывать сигнал в аналоговую форму – просто? Фундаментальный подход от мастодонтов High End рынка развеет это мнение!

10. EMM Labs DA2 ($25 000)

Топ-5 – бюджетные портативные USB-ЦАП для смартфона

Простенький «начальный уровень» в группе. Под капотом 16 фирменных DSD-ЦАП’ов, обеспечивающих оверсемплинг всех сигналов до параметров DSD1024 (технология MDAT2). 17 кг веса: корпус и питание исключительно хорошо сделаны. Часы, опять же, оригинальной разработки – MCLK2. Звучание сверхдетализирванное.

9. Audio Consulting Silver Rock OPT NOS (28 500 швейцарских франков)

Иной взгляд на разработку цифро-аналоговых преобразователей. Использована классическая старая микросхема, аппарат не имеет обратной связи в буферном каскаде. Батарейное питание и трансформаторы с намоткой серебряным проводом прилагаются. Говорят, что по части звучания Audio Consulting Silver Rock OPT NOS приближается к винилу.

8. Boulder 2120 DAC (44 500 евро)

Нет, это не телевизор и не мини-бар. Перед нами референсный преобразователь сигнала от именитой Boulder, разработчика одних из лучших усилителей мощности в мире. Boulder 2120 DAC оснащается блоком питания в отдельном корпусе, имеет встроенный предварительный усилитель, а, как ЦАП (если заглянуть на заднюю панель, мы увидим абсолютно независимые корпуса для правого и левого каналов) он принимает сигналы до РСМ 32/284 и DSD128. Звук традиционный для компании – плотный, физически ощущаемый, абсолютно реалистичный.

7. CH Precision C1 mono (37 000 фунтов за пару)

Два моно-ЦАП’а и отключаемый пред! Работа ведется по собственному алгоритму – используется мощный процессор (2,4 GFLOPS DSP), который переводит все сигналы в РСМ 768 (705,6 для DSD) кГц. Звучание ряд экспертов оценивают как «конец поисков лучшего ЦАП’а в мире».

6. Esoteric Grandioiso D1 mono ($68 000 за пару)

Монофонические ЦАП’ы – вершина рынка. А в данном случае еще и рубидиевые тактовые генераторы Esoteric G-01X оформлены в отдельных корпусах. Esoteric Grandioiso D1 может принимать сигналы РСМ до параметров 48/384 (не 32, как все топовые представители рынка), а внутренний процессинг ведется на 36 битах. К разработке приложила руку и Nihon Dempa Kogyo. Саунд? Действительно грандиозный.

Обзор усилителя FX AUDIO DAC-X6 с АлиЭкспресс

5. Soulution 760 DAC ($69 000)

Вершина разработки Soulution. 760-ый преобразователь предлагает собственную технологию Zero-Phase-Technologу (гарантия АЧХ от 20 до 100 000 Гц). Он использует SHARC DSP для оверсемплинга всех сигналов до параметров РСМ 24/384 (сами чипы — Burr-Brown). В отличие от многих производителей, Soulution не скрывает ТТХ изделия: и они умопомрачительны. Соотношение «сигнал-шум» достигает 140 дБ, разделение каналов равно 130 дБ, искажения не превышают 0,0005%. Масса Soulution 760 DAC – 30 кг, звучание забыть невозможно.

4. Goldmund Mimesis 22 History ($75 000)

Что за список самой дорогой техник без Goldmund? Отдельный блок питания, как всегда засекреченная начинка, возможность использования в качестве цифрового предусилителя с собственными мощниками… Перечислять можно долго, лучше один раз услышать.

3. dCS Vivaldi One (66 000 фунтов)

250 экземпляров к 30-ти летию фирмы, комбайн «все в одном» по заоблачной цене. Привод Esoteric VRDS Neo SACD, ЦАП фирменный — Ring DAC 2.0. Звучание, как всегда у dCS, безграничное по ширине и глубине сцены; эталонное с точки зрения голографичности образов.

2. MSB Select DAC ($110 000 в базовой комплектации, $145 000 в полной)

Да, детка! В базовой версии аппарат продается за сущие копейки ($110 000), а вот если вы захотите его доукомплектовать рядом опций (например, двумя независимыми блоками питания, модулем Quad Rate DSD и MQA USB, а также часами Femto 33), ценник сравнится с лидером группы. MSB Select DAC оснащается девятью фирменными ЦАП’ами Hybrid DAC и гарантирует такой звук, от которого мурашки идут по коже.

1. Audio Note UK DAC 5 Fifth Element ($145 000)

Topping D10: добротный ЦАП со сменным усилителем

Встречайте лидера! Ламповая конфигурация на базе 6189, 6463, EF800, 6X5, 6X5, ECL82 и 5651. Чип – конечно, AD1865N (до 18 бит и 96 кГц – никаких DSD и продвинутых Hi-Res’ов). 20 кг веса с отдельным блоком питания (еще 20 кг), наверное, обошлись бы дешевле, если корпуса полностью залить серебром – но, се ля ви. Использование cost no object комплектующих и серебряных трансформаторов сделали свое дело: перед нами самый дорогой ЦАП в мире. Слышавшие его говорят, что в случае с Audio Note UK DAC 5 Fifth Element грань между цифрой и аналогом, действительно, стерта. Забыть такое невозможно.

Также интересно!

Подписывайтесь на наш канал в Yandex.Дзен Комментарии—> —> Популярные статьиОбзорыSony HT-ZF9 – тест самого «реалистичного» саундбара…или что такое Vertical Surround Engine10 звездных пар, соединенных съемочной площадкойСлужебный роман по-голливудски7 самых дорогих и редких виниловых пластинок на современном рынкеLP с коллекционным статусом9 наиболее успешных фильмов, снятых за скромные деньгиНе в деньгах счастье!10 лучших боевиков «Золотого века» Почувствуй дыхание 1980-хНовости17.03.2020OLED Association прогнозирует снижение цен на ТВ-панели уже к летуОрганизация OLED Association опубликовала регулярный экспертный прогноз развития рынка телевизоров. По мнению экспертов OLED Association цены…17.03.2020Стриминговый сервис Premier временно стал бесплатнымХолдинг «Газпром-медиа» сообщил о временной отмене взимания платы за пользование онлайн-кинотеатром Premier в связи с объявленной пандемией…17.03.2020PS Audio Stellar Strata – сетевой интегральный усилительPS Audio Stellar Strata сочетает в себе достоинства превосходного аналогового предусилителя, полнофункционального современного ЦАП,…17.03.2020Первый смартфон с процессором MediaTek Helio G70 представит realmeКомпания realme представит в России realme C3 — первый смартфон с процессором MediaTek Helio G70.17.03.2020The Best Of The James Gang (Featuring Joe Walsh) – гибридный SACD от Analogue ProductionsКомпания Analogue Productions выпускает сборник лучших работ группы The James Gang, записанных в период, когда в ней играл легендарный гитарист…Объявления17.03.2020Центральный канал GrandHigh CS-3000 CЦентральный канал GrandHigh CS-3000 C17.03.2020Полочная акустика GrandHigh S 800Полочная акустика GrandHigh S 80017.03.2020Напольная акустика GrandHigh TS-3000Напольная акустика GrandHigh TS-300017.03.2020пару 7058 RCA 12AX7 ECC83 5751 E83CC made in USA 1974 гдвойной триод высокого усиления (µ ~90)17.03.2020одну 5751 GE 5-stars ECC83 12AX7 7025 Мade in USA 1960-й годдвойной триод высокого усиления (µ ~70)Форум17.03.2020A&D GX-Z9000Кассетные, катушечные магнитофоны (аудио)17.03.2020Обновленный Форум …Обсуждаем статьи и новости17.03.2020Коллекции аудио …Кассетные, катушечные магнитофоны (аудио)17.03.2020Выбор кассетной деки до …Кассетные, катушечные магнитофоны (аудио)17.03.2020Поговорим о Klipsch…Акустические системы среднего и высшего класса

Цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) — предназначены для преобразования цифровых сигналов в аналоговые. Такое преобразование необходимо, например, при восстановлении аналогового сигнала, предварительно преобразованного в цифровой для передачи на большое расстояние или хранения (таким сигналом, в частности, может быть звук). Другой пример использования такого преобразования — получение управляющего сигнала при цифровом управлении устройствами, режим работы которых определяется непосредственно аналоговым сигналом (что, в частности, имеет место при управлении двигателями).

{xtypo_quote}К основным параметрам ЦАП относят разрешающую способность, время установления, погрешность нелинейности и др.{/xtypo_quote}

Разрешающая способность — величина, обратная максимальному числу шагов квантования выходного аналогового сигнала. Время установления t_уст — интервал времени от подачи кода на вход до момента, когда выходной сигнал войдет в заданные пределы, определяемые погрешностью. Погрешность нелинейности — максимальное отклонение графика зависимости выходного напряжения от напряжения, задаваемого цифровым сигналом, по отношению к идеальной прямой во всем диапазоне преобразования.

Как и рассматриваемые аналого-цифровые преобразователи (АЦП), ЦАП являются «связующим звеном» между аналоговой и цифровой электроникой. Существуют различные принципы построения АЦП.

Содержание

Схема ЦАП с суммированием весовых токов

На рис. 3.88 приведена схема ЦАП с суммированием весовых токов.

Ключ S₅ замкнут только тогда, когда разомкнуты все ключи S₁…S₄ (при этом u_вых= 0). U

— опорное напряжение. Каждый резистор во входной цепи соответствует определенному разряду двоичного числа.

По существу этот ЦАП — инвертирующий усилитель на основе операционного усилителя. Анализ такой схемы не представляет затруднений. Так, если замкнут один ключ

S1, то u_вых= −UR_oc/ R

что соответствует в первом и нулям в остальных разрядах.

Из анализа схемы следует, что модуль выходного напряжения пропорционален числу, двоичный код которого определяется состоянием ключей S₁…S₄. Токи ключей S₁…S₄ суммируются в точке «а», причем токи различных ключей различны (имеют разный «вес»). Это и определяет название схемы.

Из вышеизложенного следует, что u_вых= − ( UR_oc/ R ) · S₁ − ( UR_oc/ (R/2) ) · S₂ – − ( UR_oc/ (R/4) ) · S₃− ( UR_oc/ (R/8) ) · S₄ = = − ( UR_oc/ R ) · ( 8S₄ + 4S₃ + 2S₂+ S₁)

где S_i ,i = 1, 2, 3, 4 принимает значение 1, если соответствующий ключ замкнут, и 0, если ключ разомкнут.

Состояние ключей определяется входным преобразуемым кодом. Схема проста, но имеет недостатки: значительные изменения напряжения на ключах и использование резисторов с сильно отличающимися сопротивлениями. Требуемую точность этих сопротивлений обеспечить затруднительно.

ЦАП на основе резистивной матрицы R — 2R

Рассмотрим ЦАП на основе резистивной матрицы R — 2R(матрицы постоянного сопротивления) (рис. 3.89).

В схеме использованы так называемые перекидные ключи S₁…S₄, каждый из которых в одном из состояний подключен к общей точке, поэтому напряжения на ключах невелики. Ключ S₅ замкнут только тогда, когда все ключи S₁…S₄ подключены к общей точке. Во входной цепи использованы резисторы всего с двумя различными значениями сопротивлений.

Из анализа схемы можно увидеть, что и для нее модуль выходного напряжения пропорционален числу, двоичный код которого определяется состоянием ключей S₁…S₄. Анализ легко выполнить, учитывая следующее. Пусть каждый из ключей S₁…S₄ подключен к общей точке. Тогда, как легко заметить, напряжение относительно общей точки в каждой следующей из точек «a»…«d» в 2 раза больше, чем в предыдущей. К примеру, напряжение в точке «b» в 2 раза больше, чем в точке «а» (напряжения U_а, U_b, U_c и U_d в указанных точках определяются следующим образом:

U_a = U

U_c = U / 2

U_b = U / 4

U_d = U / 8

Допустим, что состояние указанных ключей изменилось. Тогда напряжения в точках «a»…«d» не изменятся, так как напряжение между входами операционного усилителя практически нулевое.

Из вышеизложенного следует, что:

u_вых= − ( UR_oc/ 2R ) · S₄ − ( (U/2) R_oc/ 2R ) · S₃ – ( (U/4) R_oc/ 2R ) · S₂− ( (U/8) R_oc/ 2R ) · S₁ = − ( UR_oc/ 16R) · ( 8S₄+ 4S₃+ 2S₂+ S₁)

где S_i, i = 1, 2, 3, 4 принимает значение 1, если соответствующий ключ замкнут, и 0, если ключ разомкнут.

ЦАП для преобразования двоично-десятичных чисел

Рассмотрим ЦАП для преобразования двоично-десятичных чисел (рис. 3.90).

Для представления каждого разряда десятичного числа используется отдельная матрица R − 2R (обозначены прямоугольниками). Z…Z₃ обозначают числа, определенные состоянием ключей каждой матрицы R − 2R. Принцип действия становится понятным, если учесть, что сопротивление каждой матрицы R, и если выполнить анализ фрагмента схемы, представленного на рис. 3.91. Из анализа следует, что