Обзор портативного ЦАП и усилителя iFi xDSD — теперь и без проводов


Приветствую ценителей качественной музыки, интересующихся модными техническими новинками. Этот пост посвящен ЦАПу – устройству, позволяющие максимально раскрыть звуковые возможности ваших гаджетов. Что такое ЦАП?

Начнём с расшифровки аббревиатуры и тут все просто: цифровой аналоговый преобразователь. Это сложное электронное устройство, на вход которого подаются кодированные сигналы в двоичной системе, а на выходе мы имеем соответствующе им динамическое изменение напряжения и силы тока. Сфера использования данных приспособлений достаточно обширна, однако в нашей статье речь пойдёт о его применении для обработки звука.

Стоит признать тот факт, что оптимальной формой записи и хранения музыки или другой звуковой информации являются аудио файлы, закодированные различными способами. Благодаря популярным форматам и программам для их воспроизведения прослушать песню в таком виде можно и на компьютере, и на смартфоне, и на телевизоре, работающем с флеш-накопителями. Инструментом воспроизведения являются уже аналоговые устройства. Это могут быть как встроенные динамики, так и наушники, подключаемые через аудио выход.

Разновидности аудио ЦАПов

Но что это за чудо, спросите вы? И какое оно? И как его вообще можно использовать?

Начнём отвечать в обратном порядке. Условно, интересующие нас ЦАПы можно разделить на две категории: компактные (переносные) для работы с плеерами, смартфонами и стационарные, для подключения к компьютерам и телевизорам.

Первые подключаются к гаджету на IOS или Android через USB с помощью OTG и короткого экранированного кабелей. Возможно, понадобится установка сопутствующего приложения. Часто такие устройства имеют встроенный усилитель и аккумулятор, что позволяет использовать их и как пауэр-банк.

Переносной девайс

Стационарные ЦАПы это солидные устройства выполненные, обычно, в алюминиевом корпусе, эффективно отводящем тепло. Многие оснащаются собственным дисплеем, аналоговыми регуляторами громкости и тембра. Главное их отличие, помимо высокой мощности, это наличие разнообразных разъемов для подключения всевозможных устройств:

  • Оптический (Toslink);
  • USB-B, позволяющий обходить звуковую карту и читать музыкальные файлы прямо с жёсткого диска;
  • Электрический (AES/EBU и SPDIF);
  • В некоторых устройствах имеется картридер и стандартный USB для флешек.

Стационарный девайс

В обоих типах преобразователей используется вывод аналогового аудиосигнала через линейный RCA выход (под «тюльпаны»), mini-jack или jack для профессиональной акустики и высокоомных наушников.

Дизайн и управление

Разработчики не стали заморачиваться с коробкой, ограничившись минимальным комплектом поставки, включающим в себя сам ЦАП/усилитель, сетевой и USB кабели. Так что скрепя сердце я вынужден пропустить пункт о распаковке и перейти сразу к следующему разделу.

“Фокус” удивляет в первую очередь компактными размерами, сложно представить, что столько всего помещается в компактный алюминиевый корпус чёрного цвета, но, видимо, это как раз следствие минималистичного инженерного подхода. Можно сказать, что в этом гаджете гармонично объединяется разумно-достаточный подход, как в схемотехнике, так и в дизайне.

Все элементы управления размещены на гранях, сзади расположены USB и коаксиальный входы, гнездо питания, выключатель и пара RCA разъёмов линейного выхода.

На передней стороне размещены выход на наушники, переключатель входов, тумблер режимов работы и регулятор громкости. Последний использует качественный потенциометр и гибридную схему регулировки: показания потенциометра переводятся в цифровой формат и используются для регулировки громкости DSP. Это позволят получить идеальный баланс каналов и полное отсутствие шума при вращении потенциометра. Переключатель режима работы позволяет выбрать один из двух коэффициентов усиления либо включить режим без бинаурального процессора, он, в основном, предназначен для тех, кто хочет использовать Focus как ЦАП с внешним усилителем и АС.

На нижней стороне расположены небольшие силиконовые ножки, обеспечивающие устройчивую фиксацию комбайна на столе.

В общем, по габаритам и внешнему фиду герой обзора мне нравится, идеальное устройство для “компьютерного аудиофила” как я, когда главным источником выступает ноутбук или ПК: места на столе занимает мало, а делать умеет много. Впрочем, для более серьёзных сетапов “Фокус” тоже подходит.

Как получить полный кайф от звучания?

Важный момент, на который стоит уделить внимание: чтобы ЦАП полностью раскрыл свои возможности, стоит позаботиться о том, чтобы подключаемая к нему акустика позволяла воспроизводить весь частотный диапазон. Лучше, если она будет Hi-Fi класса. Ещё лучше для стационарных устройств, если вы добавите в систему и усилитель такого же уровня. В этом случае от преобразователя вы получите максимум удовольствия.

ЦАП - что за штука и что он преобразует??

Выбор ЦАПа дело не сложное. Просто определитесь, для какого устройства он будет предназначен. А дальше изучите бренды производителей самих устройств и используемых в них чипов и выберете только проверенных.

Так же обратите внимание на разрядность обработки сигнала, которая бывает 16, 24 или 32-х битной. Однако здесь есть спорные вопросы. Одни логично полагают что больше – значит лучше. А для других реально слышимая разница в качестве звука настолько трудно различима, что не стоит внимания. Здесь уже решать вам.

Это всё, что касается того, что такое цап. Надеюсь, после прочтения этой статьи вы сразу приступите к изучению ассортимента ЦАПа в интернет-магазинах.

И не исключено, что, расширив возможности своей техники, у вас появится несколько интересных вопросов. Задавайте их мне, и вы обязательно получите на них ответы в новых обзорах и статьях. Желаю новых ощущений от приятного прослушивания любимой музыки, пока!

Высококачественный ЦАП AH-D6 версия 2.х

ысококачественный ЦАП AH-D6 версия 2.х

Как показал опыт эксплуатации AH-D5, большинство тактовых генераторов, не реализуют полного гашения генерации в неактивном режиме (только Z-state выхода). Поэтому в новом устройстве было решено уделить особое внимание полному гашению генерации неактивного клока и возможности полного отключения обоих генераторов при работе в ведомом режиме.

Устройство совместимо с транспортами Bolero (DSD version) или Charleston от Energy Audio без каких-либо дополнительных переходных устройств.

Для использования всех возможностей AK4493EQ / AK4490EQ, в частности для реализации поддержки DSD, чип работает в soft mode под управлением микроконтроллера atmega88.

По сравнению с предыдущей версией цап (v1.0) были внесены некоторые улучшения:

  1. Увеличены габаритные размеры под емкости в питании аналогового фильтра и в питании референса VrefhL/R AK4493EQ
  2. Для всех стабилизаторов со структурой ИОН-ОУ-ФШ добавлены посадочные места под низкоомные резисторы, отвязывающие выходную емкость. Что позволяет применять различные емкости в широком диапазоне номиналов и совершенно не заботиться об их ESR.
  3. Цепочка точной подстройки нуля сделана независимой от ОУ, что также значительно расширило возможный выбор ОУ в звене разностной обработки.
  4. Кроме этого, по запросам трудящихся, добавил Т-фильтр на выходе ЦАП.
  5. Еще для лучшей переносимости емкостной нагрузки на выходе фильтра, в звене вычитателя предусмотрена возможность реализации внутрипетлевой (in-the-loop) коррекции ОУ.
  6. Референсное напряжение для стабилизаторов питания аналоговой части ЦАП и референса сделал с общим источником опорного напряжения, также увеличил порядок фильтра ФШ (фильтра шума от ИОН), причем для стабилизаторов референса получился вообще третий порядок. Таким образом, требования к шумам ИОН сведены до минимума.
  7. В питании аналога и референса увеличены габаритные размеры для шунтирующих SMD конденсаторов c типоразмера 1206 до 1210. Что позволило применять здесь также пленочные емкости PPS серии типоразмера 1210.

Схема ЦАП AH-D6 версия 2

Схема аналогового фильтра ЦАП AH-D6 v2

Схема аналогового фильтра ЦАП AH-D6 v2.x

В ФНЧ предлагается использовать высококачественные стерео ОУ: OPA2810, OPA1656(OPA2156), OPA2189, OPA1642 (полные аналоги OPA2141 и прецизионный OPA2140), THS4062, LME49880 с несколько худшими результатами в порядке убывания AD8066, AD823, OPA1652, ADA4610-2, OPA2132, OPA2134. В звено вычитателя дифференциальных сигналов можно установить следующие ОУ: OPA828, OPA189, OPA1641, LT1122, OPA211, AD797, OPA627, OP42, ADA4627, OPA827, AD825, ADA4610-1, ADA4898-1, LT1468, OPA134.

При отсутствии возможности приобрести емкости номиналом 270pf, можно применить в фильтре номинал 220pf, с корректировкой номиналов резисторов ФНЧ 5,36k -> 6.8k и 2,7k -> 3k.

Также возможна альтернативная, низкоомная версия фильтра — ФНЧ 5,36k ->2.2k / 2,7k -> 1.1k, емкости 680pf -> 1800pf / 270pf -> 680pf, в звене разностной обработки 1.8k и 680pf. В этой версии фильтра предпочтительнее использовать ОУ с достаточно мощным ВК, такие как: THS4062, LME49880, ADA4898-2, AD8066, в вычитателе: ADA4898-1, AD825, ADA4627, OPA827, LT1468, OPA211, AD797.

В качестве реле можно применить AXICOM IM03TS-5V, HFD4/5 или NEC UC2-5NU.

Дополнительные опции на плате

Если вы используете тактовые генераторы с полным гашением генерации (именно полное гашение генерации, а не просто z-state выхода), то вместо электронных ключей U11 / U12 рекомендуется установить дроссель-перемычки L1 / L2.

Также для удешевления конструкции можно подать 3.3в для питания микроконтроллера, взяв питание с цифровой части ak449х, установив дроссель-перемычку L4. При этому распаивать стабилизатор U21 не следует.

Вместо U21/U22 (LP2985) можно установить более качественные LP5907 / ADP150 / ADP151 (цена на них опустилась), для них распаивать С102 / С101 не следует. Обратное верно и в отношении U8.

На плате предусмотрен разъем J9 / R19, в текущей прошивке никак не используются (и не планируется), поэтому распаивать его не следует.

Замеры искажений

Спектр выходного сигнала 1кГц, -10Дб (24bit. 96кГц)

В фильтре измеряемого экземпляра установлены были ОУ: OPA1656 и OPA211.

Разъём I2S

Разъём i2s имеет распиновку Lynx Audio. Контакты 2, 4, 6, 8 — земля ЦАП-а. Контакт 9 — питание гальванической развязки Bolero / Charleston +3,3 со стороны ЦАП-а.

Контакты 1, 3, 5, 7 — сигналы шины i2s:

ФорматPin 1Pin 3Pin 5Pin 7
PCMBCK INSDATA INLRCK INMCLK IN/OUT
DSDDSD BCK INDSD LEFT INDSD RIGHT INMCLK IN/OUT

Контакт 10 — сигнал сброса ЦАП-а при смене частоты дискретизации или PCM/DSD режима. Низкий логический уровень — нормальная работа, высокий логический уровень — сброс. Данный сигнал не является обязательным. Микроконтроллер сам отслеживает изменение режимов и подает необходимые сигналы сброса для AK4490, но для предотвращения щелчков при смене потока PCM->DSD или срыве DSD потока необходимо, чтобы транспорт заранее подавал соответствующие сигналы. По умолчанию контакт 10 подтянут к уровню «1». Таким образом по умолчанию ЦАП находится в режиме сброса, а замыкание пина 10 на землю переводит ЦАП в рабочий режим.

Разъем CONTROL

По умолчанию все сигнальные пины разъема CONTROL подтянуты к уровню «1».

Другими словами по всем разъемам управления имеет место инвертированная логика относительно наличия джампера. Его присутствие задает логический 0, а отсутствие — 1.

Контакт 1 — сигнал включения нужного генератора мастерклока (на частоту х44.1кГц либо х48.0кГц). Если в конфигурации выбран ведомый режим (см. CONFIG), то данный пин не используется.

Контакт 3 — сигнал Connect. ЦАП активен, если уровень «0». При подаче «1» ЦАП переходит в режим Mute.

Контакт 7 — сигнал PCM/DSD. Уровень «0» определяет наличие DSD потока на выходе. Для PCM потока — уровень «1».

Контакты 5, 9 — На них выдаются уровни в зависимости от текущей частоты дискретизации:

Частота дискретизацииPin 9Pin 5
44.1кГц/48.0кГц/DSD6400
88.2кГц/96.0кГц/DSD12801
176.4кГц/192.0кГц/DSD25610
352.8кГц/384.0кГц/DSD51211

Если в CONFIG выбрана опция автоматического определения частоты дискретизации, значения контактов 5 и 9 игнорируются (в режиме PCM для AK4493 выставляется ACKS бит = “1” см. раздел CONFIG, а при воспроизведении DSD потока, выбирается сразу DSD256, в этом режиме DSD512 будет не доступен).

Разъем CONFIG

По умолчанию все сигнальные пины разъема CONFIG подтянуты к уровню «1». Установка джампера устанавливает уровень «0».

Контакты 1, 3 задают режим работы цифрового фильтра:

Режим фильтраPin 1 (SLOW bit)Pin 3 (SD bit)
Sharp roll-off filter00
Slow roll-off filter10
Short delay Sharp roll-off filter01
Short delay Slow roll-off filter11

Контакт 5 — режим тактования ЦАП-а. Уровень «1» (отсутствие джампера) задает ведущий режим (master mode). При подаче «0»(присутствие джампера) устройство переходит в ведомый режим (slave mode), другими словами цап должен тактироваться вешним клоком. При этом оба тактовых генератора на боту ЦАП-а полностью отключаются.

Контакт 7 — режим определения частоты дискретизации. Если уровень «1» (отсутствие джампера), то частота мастер клока и частота дискретизации определяются автоматически (AK4493 — Auto Setting Mode, ACKS bit = “1”). Если «0» (присутствие джампера), то частота MCLK определяется автоматически, а частота дискретизации передается с транспорта, задается пинами управления 5 и 9.

Для версии mk3 (на ak4493)

Контакт 9 — автоматическое определение DSD потока. Уровень «1» (отсутствие джампера) задает ручной режим определения потока, т.е. транспорт должен передавать ЦАП-у информацию о воспроизводимом формате (разъем Control контакт 7). При «0» (присутствие джампера) устройство переходит в автоматический режим определения входного потока. Благодаря функции автоматического определения DSD в AK4493 удалось значительно расширить универсальность устройства, теперь ЦАП можно использовать практически с любым транспортом. Но к сожалению в таком режиме наблюдаются заметные щелчки при переключении между DSD -> PCM треками.

Для версии mk0 (на ak4490)

Контакт 9 — включение аппаратного сброса (начиная с версии прошивки v2.0). При уровне «1» (отсутствие джампера) при смене сетки частот или смене формата отрабатывает софтовый сброс (reset by RSTN bit). При уровне 0 (присутствие джампера) сброс производится с помощью PDN пина ak4490.

Первый режим предпочтительнее, так как дает меньше щелчков в случае отсутствия реле / отсутствии сигнала rst / mute с транспорта. В случае возникновения проблем (встречались в ранних чипах), рекомендуется воспользоваться аппаратным сбросом с помощью PDN.

Питание ЦАП AH-D6

Для питания ЦАП-а AH-D6 требуется 4 или 5 (питание цифры и питание тактовых генераторов можно сделать общим п.4 и п.5) линий питания.

  1. +15…+18В, 30-50мА — питание ОУ аналогового фильтра (плюс);
  2. -15…-18В, 30-50мА — питание ОУ аналогового фильтра (минус);
  3. +9…+14В, 110-150мА — питание аналоговой части AK4493/AK4490 и реле
  4. +5В, 15-50мА — питание цифровой части AH-D6 (стабилизированное)
  5. +5В, 10-100мА — питание тактовых генераторов (стабилизированное)

Для питания ЦАП можно использовать предложенный ранее универсальный модуль питания для ЦАП-а AH-PW5.

Кроме этого, из-за необходимости встраивания одного из экземпляров AH-D6 в весьма компактный корпус, мной был разработан новый более компактный модуль питания AH-PW6.

F.A.Q

Как проверить, что микроконтроллер прошился успешно?

— После прошивки микроконтроллера все сигнальные пины разъемов CONTROL / CONFIG будут подтянуты к логической «1», т.е. при замерах тестером на них должно быть порядка 3.3В. Также еще можно проверить логику работы с реле — для этого надо сначала замкнуть пин rst (разъема I2S) на землю и далее при замыкании пина connect на разъеме CONTROL на землю должны щелкать реле.

Почему при воспроизведении наблюдается треск, а качество звука оставляет желать лучшего?

— Проверьте, что если цап работает в мастер режиме, то транспорт действительно переведен в слейв или наоборот.

Так модуль аманеро при воспроизведении в слейв режиме при отсутствии внешнего клока будет подвисать или же, например, в foobar ползунок seekbar будет быстро пролистываться по треку. Если после конфигурации модуля (согласно инструкции), он продолжает прекрасно работать без внешнего клока, то это значит, что на модуле установлена старая версия прошивки CPLD и конфигурация в oemtool, установкой Configuration bits попросту не работает.

Для чего предусмотрены посадочные места под конденсаторы типоразмера SMD 2220, что туда ставить?

Посадочные места предусмотрены под пленочные SMDPPS конденсаторы типоразмера 2220, например WIMA SMDPPS серии. Для шунтирования основных электролитов предлагается устанавливать на выбор или пленку типоразмера 2220 или np0 керамику типоразмера 1206 номиналом 0.1-1мкф, посадочные места под которые тоже предусмотрены на плате. Дополнительная установка тантала или полимерных конденсаторов на посадочные места типоразмера 2220 не рекомендуется.

Нужны ли тактовые генераторы на плате в ведомом (slave) режиме работы AH-D6?

Если ЦАП планируется использовать только в ведомом режиме (slave), то можно не распаивать тактовые генераторы на плате AH-D6, более того можно вообще не запаивать всю цепочку начиная от стабилизатора и заканчивая самими клоками.

Какие конденсаторы рекомендуется применять в питании ЦАП?

Я рекомендую особое внимание уделять качеству электролитов C20, С46 в питании референса и С5, C15, C63, C50 в питании фильтра. Наилучшим будет использование аудио электролитов (серий elna cerafine, elna silmic ii, nichicon KZ/KT/FG, panasonic pxl, с чуть худшим результатом panasonic FM / FC / FK) с шунитрованием их SMD пленкой или NP0 керамикой.

Можно ли поднять напряжение питания аналогового фильтра?

Для корректной работы стабилизатора ИОН-ОУ-ФШ с NE5534 требуется запас по входному напряжению в 4В. В зависимости от входного напряжения и используемых ОУ можно скорректировать делитель обратной связи стабилизатора под свои потребности. Vout=5*(R51+R49)/R51, для отрицательного плеча аналогично Vout=-5*(R57+R54)/R54.

Отладка и первый запуск

Можно заметить, что все основные линии питания ak449х отделены от стабилизаторов низкоомными резисторам (FRх) и бусинами перемычками. Рекомендую их сразу не запаивать, т.е. сначала проверить корректность и наличие необходимых корректных напряжений на выходах линейных стабилизаторов на плате и только потом запаять их.

После сборки устройства, если возникли проблемы, в первую очередь проверяем монтаж и еще раз смотрим все питающие напряжения:

Проверка питания ЦАП-а

  • С25 / С38 -> +5в
  • С20 / С46 -> +5в
  • С21 -> +3.3в
  • С47 -> +3.3в

Проверка питания на ОУ — замеры на емкостях

  • С5 / С50 -> +11в
  • С15 / С63 -> -11в

Питание цифровых линий:

  • С52 -> +3.3в
  • С51 -> +3.3в

Питание тактовых генераторов

  • С2 -> +3.3в

Далее проверяем напряжение на С12 / С13 на одном из них должно быть +3.3в (в зависимости от замыкания на землю пина 1 разъема control должно сниматься питание с одного из тактовых генераторов и подаваться на второй).

После прошивки МК проверяем, что на всех входных (нечетных) пинах при подаче питания на МК присутствуют — 3.3В (CONTROL / CONFIG будут подтянуты к логической «1»). Если подтяжки нет разбираемся с микроконтроллером.

Проверяем, что на пине RST микроконтроллера присутствует логическая 1. Как-то у народа встречалась проблема с супервизором MAX809, особенно у тех кто закупался в Чип-Дипе (продавали в место них что-то совсем не то). Хочу также отметить, что пороговое напряжение должно быть2.93в или 3.08в.

Далее проверяем работу МК для этого смотрим п.1 F.A.Q. Если микроконтроллер не подает признаков наличия прошивки, внимательно читаем статью. По результату прошивки не забываем сделать верификацию, если после прошивки МК верификацию не проходит, разбираемся с программатором или самим чипом МК (китайские фейки, могут прошиваться, но верификацию прошивки они не проходят, работать такие чипы не будут).

Также хочу отметить, что в последнее время в ЧИП-ДИП-е продаются микроконтроллеры Atmega88PA с конфигурацией фьюзов для работы с внешним тактовым генератором. Это противоречит документации производителя для значений по умолчанию. Если закупались в указанном магазине, пытаемся подцепить внешний клок и поменять конфигурацию фьюзов.

Результаты прослушивания

Много расписывать не буду, субъективно, звучание ЦАП на ak4493 по сравнению с ak4490 получилось немного более детальное. Хорошо заметна лучшая проработка НЧ диапазона. Подача материала стала более динамичной.

В комментариях к статье предлагаю обсуждать технические вопросы. А тем, кто уже собрал, предлагаю поделиться своими впечатлениями от прослушивания AH-D6 в отдельной теме «Результаты прослушивания AH-D6 mk0/mk3».

Примечание

Для корректной работы прошивки версии 2.0 и выше обязательно требуется установить частоту работы микроконтроллера в 1Мгц.

Рекомендация тем, кто столкнулся со звоном ne5534 в стабилизаторах питания, рекомендую увеличить номинал емкости компенсации ne5535 до 150-220пФ. Кроме этого, рекомендую увеличить номинал входной керамики С24/C48, C71/C106 до 1мкф. Также, как вариант, одобряю замену ne5534, вариантов замены много, например op07, широко доступен, стоит копейки.

Часть 2. Компактный модуль питания AH-PW6-mini

Часть 3. Результаты прослушивания AH-D6 mk0/mk3

Часть 4. Прошивка микроконтроллера Atmega88

Часть 5. Плата адаптера для USB модуля Amanero (можно рассмотреть как дешевую альтернативу транспортам Bolero и Charleston)

Часть 6. Ветка форума для обсуждению вопросов по отладке своих сборок AH-D6.0

Ссылка для заказа печатных плат v2.1 в Китае

Основные операции ЦАП

преобразователи лестничного типа

Аналого-цифровой преобразователь принимает точное число (чаще всего двоичное количество с фиксированной запятой) и преобразует его в физическую величину (например, напряжение или давление). ЦАП часто используются для реорганизации данных временных рядов конечной точности в непрерывно изменяющийся физический сигнал.

Идеальный цифро-аналоговый преобразователь берет абстрактные числа из последовательности импульсов, которые затем обрабатываются с использованием формы интерполяции для заполнения данных между сигналами. Обычный цифро-аналоговый преобразователь помещает числа в кусочно-постоянную функцию, состоящую из последовательности прямоугольных значений, которая моделируется с удержанием нулевого порядка.

Преобразователь восстанавливает исходные сигналы так, чтобы его полоса пропускания соответствовала определенным требованиям. Цифровая выборка сопровождается ошибками квантования, которые создают шум низкого уровня. Именно он добавляется к восстановленному сигналу. Минимальная амплитуда аналогового звука, который может привести к изменению цифрового, называется наименьшим значащим битом (LSB). А ошибка (округления), возникающая между аналоговым и цифровым сигналами, называется погрешностью квантования.

ЦАП на основе резистивной матрицы R — 2R

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

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 Uа, Ub, Uc и Ud в указанных точках определяются следующим образом:

Ua = U0

Uc = U0 / 2

Ub = U0 / 4

Ud = U0 / 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:

uвых= − ( U0Roc / 2R ) · S4 − ( (U0/2) Roc / 2R ) · S3 – ( (U0/4) Roc / 2R ) · S2 − ( (U0/8) Roc / 2R ) · S1 = − ( U0Roc/ 16R) · ( 8S4+ 4S3+ 2S2 + S1)

где Si , 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).

рис. 3.90

рис. 3.91

U2 = U1 · [ ( R||9R) / (8,1R + R||9R) ]

R||9R = (R · 9R) / (R + 9R) = 0,9R

Следовательно, U2 = 0,1 U1. С учетом этого получим

uвых= − ( U0Roc / 16R ) · 10−3 ( 103 · Z3 + 102 · Z2 + 10 · Z1 + Z0)

Наиболее распространенными являются ЦАП серий микросхем 572, 594, 1108, 1118 и др. В табл. 3.2 приведены…

Обзор

Частично-постоянный выходной сигнал обычного ЦАП без фильтра встраивается практически в любое устройство, а начальное изображение или конечная полоса пропускания конструкции сглаживают отклик шага в непрерывную кривую.

Отвечая на вопрос: «Что такое ЦАП?», стоит отметить, что данный компонент преобразует абстрактное число конечной точности (обычно двоичная цифра с фиксированной запятой) в физическую величину (например, напряжение или давление). В частности, цифро-аналоговое преобразование часто используется для изменения данных временных рядов в непрерывно изменяющийся физический сигнал.

Идеальный ЦАП преобразует абстрактные цифры в концептуальную последовательность импульсов, которые затем обрабатываются с помощью фильтра реконструкции, используя некоторую форму интерполяции для заполнения данных между импульсами. Обычный практический цифро-аналоговый преобразователь изменяет числа в кусочно-постоянную функцию, составленную из последовательности прямоугольных моделей, которые создаются с удержанием нулевого порядка. Кроме того, отвечая на вопрос: «Что такое ЦАП?» стоит отметить и другие методы (например, основанные на дельта-сигма-модуляции). Они создают выход с модулированной плотностью импульсов, который можно аналогичным образом фильтровать для получения плавно изменяющегося сигнала.

Согласно теореме отсчетов Найквиста-Шеннона ЦАП может реконструировать исходную вибрацию из выборочных данных при условии, что его зона внедрения соответствует определенным требованиям (например, импульс основной полосы частот с линией пропускания меньшей плотности). Цифровая выборка представляет ошибку квантования, которая проявляется как шум низкого уровня в восстановленном сигнале.

Диапазон

Измерение разницы между самым большим и маленьким сигналами, которые ЦАП может воспроизводить, выраженное в децибелах обычно связано с разрешением и уровнем шума.

Другие измерения, такие как искажение фазы и джиттер, также могут быть очень важны для некоторых приложений. В них есть те (например, беспроводная передача данных, композитное видео), которые могут даже полагаться на точное получение сигналов с фазовой регулировкой.

Линейная выборка звука PCM обычно работает на основе разрешения каждого бита, эквивалентного шести децибелам амплитуды (увеличение громкости или точности в два раза).

Нелинейные кодировки PCM (A-law / μ-law, ADPCM, NICAM) пытаются улучшить их эффективные динамические диапазоны различными способами — логарифмическими размерами шага между уровнями выходного звука, представленными каждым битом данных.

Исходный материал определяет качество

Конечно, чтобы получить максимальную отдачу от нового ЦАП, начинать нужно с подбора хорошего исходного материала. Не стоит ждать чудес, если вы посылаете на преобразователь музыку в формате MP3, 128 Кбит/c . В действительности, улучшенное декодирование такого чрезмерно сжатого аудио сигнала может сделать какие-либо звуковые недостатки даже еще более очевидными. Оптимальный результат, с качеством на уровне CD и выше, можно получить при воспроизведении сжатых без потерь файлов типов FLAC, WAV или ALAC (Mac) в формате PCM или же в DSD.

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: