DAC芯片和音频DAC芯片.doc

DAC解码芯片的泰斗目前，烧友们对DIY/DAC解码器风头正劲，近日从一朋友那里弄来一些关于DAC解码芯片的资料，愿与大家分享。DAC芯片通常由Crystal、BurrBrown、AKM、Analog这4家公司包揽。BurrBrown公司隶属于半导体业界著名的重量级厂家德州仪器公司，其最为人熟知的DAC芯片莫过于PCM1704。众多HiEnd厂家都对其大加赞赏，其中包括不少坚持传统两声道的HiEnd厂家，如MarkLevinson最顶级的解码器NO.360（4495美元）就采用了PCM1704。它是一块精密的24bitDA转换芯片，拥有超低失真和低电平响应线性。其采用了2mBICMOS制造工艺和一种非常独特的示意数量型架构（SignMagnitude）。在其内部设计了两个23bit完全互补的DA转换器，从而取得24bit的精度。这两个DA转换器公用一个时钟参考，公用一个R2R型梯形电阻网络，通过不断分压来取得准确的数位电流源信号。R2R梯形电阻网络使用的双平衡电流回路可以确保在任何电平下对电压信号都有理想的跟踪能力。这两个DA转换器在内部数据计算上完全独立，可以有非常线性的电平响应，尤其是在低电平(即小音量)下线性良好。R2R梯形电阻网络里的电阻都是将镍铬薄膜电阻经激光微调制得的，因此精度足够高。另外，两个DA转换器也是经过精密配对才加以使用的。PCM1704的信噪比达到了令人惊异的120dB，并且是标准型K级芯片。其总谐波失真和噪声达到了0.0008（101.94dB），也是标准型K级芯片。标准型K级的动态范围达到了112dB。PCM1704的取样频率范围为1696kHz，过取样频率为96kHz的8倍过取样。另外，其输入音频数据格式为20bit或24bit，快速电流输出为1.2mA/200ns，电源电压为5V。PCM1704是1999年2月推出的产品，以今天不断发展的眼光来看略微显得有些落后，尤其是它的取样频率只有96kHz。BurrBrown公司于今年4月29日推出了可以取代PCM1704地位的新一代DAC芯片PCM1738。其采用先进程序段（AdvancedSegment）芯片架构设计，此结构可以取得更高的动态范围和时基抖晃的容差。虽然信噪比略微降低至117dB，但动态范围却加宽至117dB，总谐波失真和噪声也降低到0.0004（107.96dB），取样频率范围是10200kHz。PCM1738可以通过光纤界面另外连接数字滤波器和对应SACD的DSD解码器，同时其内置8倍过取样数字滤波器、数字补偿、数字去加重和软静噪。它的全比例输出电压为2.2Vrms，微分电流输出为2.48mA。这是一块专为多声道放大器设计的DAC芯片。Crystal公司在数字音频界也具有很高的地位，其1999年7月推出的CS4396和CS4397足以与PCM1704平起平坐。CS4396采用非常流行的多比特DeltaSigma解码方式，拥有24bit的解码精度，同时内置数字滤波器。CS4396依*飞利浦开发的动态单元匹配技术（DynamicElementMatching）将脉冲数码调制（PulseCodeModulation）信号转换为脉冲密度调制（PulseDensityModulation）信号，最后通过开关电容构成的低通滤波器将数字信号转换为模拟信号。这种多比特芯片结构拥有更低的频带外噪声，对时基抖晃的敏感程度也降低不少。当时，CS4396的取样频率最高已经达到192kHz，信噪比也达到了令人惊异的120dB，总谐波失真和噪声达到了100dB，动态范围则达到了120dB(超过了PCM1704)。CS4397的性能参数与CS4396没有什么太大差别，区别之处只在于CS4397可以提供外接PCM或SACD的DSD内插式滤波器。1999年10月，Crystal推出集成度更高的CS4391，其内部不仅包含四阶DeltaSigma解码，数字滤波器更包含模拟输出滤波器和音量控制。它的取样频率最高仍为192kHz，但动态范围降低到了107dB，总谐波失真和噪声达到了97dB。在2000年12月，Crystal公司推出了性能更为优越的DAC芯片CS43122，它采用了第2代的动态单元匹配技术，获得了高达122dB的动态范围。迄今为止，没有任何一块DAC芯片拥有比CS43122更高的动态范围。它的信噪比仍然是令人惊异的120dB，总谐波失真和噪声达到了102dB，是目前性能最好的DAC芯片之一。AKM公司在DAC芯片市场也拥有很大的市场，尤其是在中低价位市场。这并不是说AKM的芯片性能不高，只是AKM一贯坚持低价路线。AKM最高级的DAC芯片要属AK4395了，这也是一个DeltaSigma解码芯片。它采用128倍过取样，最高取样频率为192kHz，内置24bit8倍过取样数字滤波器，通道内纹波系数仅0.0002dB，通频带内补偿为110dB。其对时基抖晃误差有很高的容差，为低失真差分输出。它的动态范围和信噪比都是120dB，总谐波失真和噪声为100dB。Analog公司在DAC芯片领域也有一席之地，1998年年底该公司推出了最顶级的DAC芯片AD1853。它是世界上第1片可以适应DVDAudio192kHz取样频率且拥有多比特DeltaSigma解码功能的芯片。其完全适应DVDAudio的全部格式，支持48kHz、96kHz、192kHz的取样频率，支持24bit的数据宽度，支持红皮书标准，内置速度为50s/15s数码去加重滤波器（取样频率为32kHz、44.1kHz和48kHz），并且它的截止通频带内补偿高达115dB。AD1853内含完美差分线性还原技术，可以大幅降低噪声。其内置数据非规律型定向技术，可以将感染时基抖动（Jitter）的可能性降之最低。最优秀的是它的总谐波失真加噪声在单声道时为107dB，立体声时为104dB。虽然过去两年多了，但仍然没有任何DAC芯片拥有如此低的噪声和失真。AD1853在其他方面的性能也丝毫不差。其A计权单声道不静音取样频率为48kHz情况时的信噪比为120dB，立体声时为117dB；A计权单声道不静音取样频率为48kHz情况时动态范围为119dB，立体声时为116dB。单从数据上看，它也可以成为世界上最好的DAC芯片之一（同时也是数据规格最严格的厂家之一），并且将此记录保持了两年多。也许是它太优秀了，Analog现在没有推出比AD1853更高档的DAC。这样好的芯片不会无人赏识，金嗓子在它生产的两声道解码器和CD机中全部使用AD1853，而天龙也在其所有顶级多声道放大器和CD机中广泛使用AD1853。NPC在业界也具有较高的知名度，超过AD1853的DAC芯片只有NPC公司的SM5865。像马兰士的高级CD唱机就大量使用NPC的SM5872作D/A转换，但在多声道环绕声放大器之中NPC的身影不常见。然而，NPC的DAC芯片质素之高丝毫不逊色于世界上任何一个厂家。SM5865采用了飞利浦第2代动态元素配对技术、三阶DeltaSigma噪声整形器、31级量化,从而获得了目前世界上最低的DAC芯片总谐波失真特性。其总谐波失真加噪声只有0.0003，也就是110.5dB。它的音频带内量化残留噪声也非常低，甚至可以省去低通滤波器。输出级也采用了差分电路，可以输出非常准确的模拟信号。SM5865仍采用24bit的转换精度，最高取样频率也是192kHz，动态范围为117dB，信噪比为120dB。需要指出的是SM5865是单声道芯片。AKM最高级的DAC芯片目前是ak4397emu0404usb用的是ak4396.文章老了些.还是有参考价值.AD1955在THD动态方面超过了AD1853不过是指24/192K工作下。一般16/44.1是没多大区别的。BB最新的PCM17921794是目前世界最高规格的DAC。在同样周边设计条件下，DAC芯片音效，综合排名：第1名：PCM1794/PCM1792/PCM1704。（目前为止世界第一效果的芯片，好象暂时还没发现更好的）第2名：CS43122/CS4398/CS4397。（最好的CS43122停产了，否则完全有能力和PCM1794来PK，可惜，现在能大量买到的只有CS4398了）第3名：AD1955（由于AD1955发挥随设计水平变化很大，所以暂排老3）ESS9018：新来的支持到32位的1BIT芯片。指标是业内最强的，价格也要300多一个，非常昂贵。多BIT的芯片一般声音音场比较开阔，低音表现好，音乐味道浓。1BIT的芯片中高音比较好，声音华丽，解像力高，不过有于BIT流的关系，数码味道比多BIT的浓，声音偏硬，低音效果也不如多BIT的芯片。所以当年在16BIT的CD时代，同样也有1BIT的芯片，结果总的来说还是多BIT的芯片最后获得了胜利。1BIT的对时基要求很高，最好能用温补偿的晶震来稳定频率。具体新产品，所以调音还有待经验总结。所以综合效果90分。PCM1702/1704强在真实的现场感和自然的泛音，声音玲珑浮凸，质感很好，表现力很强。当今最好的DAC，在高端CD厂机里出镜率远高于其他型号，但是对设计者功力要求极高，设计不好也很容易出恶声。ESS9018的最大特点就是分析力奇好！这已超越自己的“终极1702”了，宁听时，大有“潭中鱼若百许头，皆若空游无所依”的感觉。目前业界最顶级的音频DAC ES9018由美国ESS公司推出，它支持192K/32bit, I2S/DSD/SPDF input, DNR:135dB/Mono, 129dB/8ch, THD: -120dB， ESS公司同时推出的还有顶级ADC ES9102（THD -120dB）。也就是说，PCM1704听感好过ESS9018，而ESS9018解析强过PCM1704，PCM1704重流畅和声场，更有hifi性，而9018重细节和声音密度，偏数码味。在同样周边设计条件下，DAC芯片音效，综合排名：第1名：PCM1794/PCM1792/PCM1704。（目前世界第一效果的芯片，24BIT时代最好的芯片，价格也比下面几款贵了好几倍）第2名：ESS9018（目前世界指标最高的芯片，支持到32位/500KHZ）CIRRUS 凌云 CS4398WOLFSON 灰太狼 WM8741AKM 旭化成 AK4399TI 德州 PCM1794ADI 阿诺德 AD1955ESS ES9018901、 DX100均使用 ESS9018S，AK100、AK120使用WM8740，七彩虹C4使用CS4398，和而AR使用PCM1794A，这4块都是出色的DAC芯片音频DAC芯片首先来规范一下慨念_什么是音频DAC?之前，大家普遍认为决定音质的关键是主控解码芯片，这种说法基本正确，但不够精确。事实上，决定MP3音质的关键是主控解码芯片里面的：数字-模拟转换器(英文缩写DAC)单元，以及耳机功率放大器单元。DAC负责把解码好的数字音频流，转换为可推动耳机发音的模拟音频信号，而耳机放大器则把模拟音频信号放大到可推动耳机的功率。音频处理芯片打个比喻：DAC就像是一名歌手，负责把大家弄不懂的歌谱（数字音频流）忠实的演唱为歌曲（模拟音频信号），而耳机放大器则是歌手的扩音器，负责把歌曲声音放大，让人都能听得清楚。DAC的转换精度和失真率是决定音质的核心关键，当然耳机放大器也至关重要。在低成本的MP3主控芯片当中，一般都集成了DAC和耳机放大器，以降低整体生产成本，但由于芯片内部集成了很多其它诸如解码、电源控制、USB控制等等繁杂的电路，很容易对抗干扰能力差的DAC、耳机放大器造成干扰，这就像上面那位歌手，要和剧院里的厨子、机房、清洁工、接待员.等等在一个房间里工作，哪能不受干扰哦呢？WOLFSON位于英国爱丁堡的沃尔福森(也有译:欧胜)（Wolfson）微电子公司是其中一家专业公司，这家公司专门设计用于音频领域的数字模拟混合电路，包括音频编解码器、音频处理器器、音频DAC，应于与CD唱机、数字音响、数字电视、便携数字播放器、手机等领域。它的大客户很多，包括苹果IPOD、微软XBOX360、索尼PSP、健伍HI-FI CD唱机、SONY Ericsson手机等。Wolfson音频芯片的特点是种类繁多，新品迭出，无论是技术还是参数性能都处于行业领先地位。其它的半导体公司也有音频DAC推出，但由于多数并不是其主要业务，所以品种和更新速度都比较慢，使用的厂商也比较少，到数码播放器领域，一般都屈指可数了。市面是可以看到的有下面几家：美国德州仪器公司的AIC230音频编解码器系列，台电老款的C150和创新的老款硬盘播放器有使用；原荷兰飞利浦公司的UPA1380音频编解码器，魅族的M6、艾利和老款H320硬盘播放器和以前几个老款手机有在使用；CIRRUS公司的CS42L51音频编解码器，这是一颗比较新的音频编解码器，前面说过iAUDIO和iRiver的两款机器有在用。除此之外，应用在数码播放器之上的其它型号音频DAC就属于凤毛麟角了。面大致的介绍一下几款主流音频解码器，大家选购数码播放器器也有一个参考： 沃尔福森WOLFSON系列之所以沃尔福森（WOLFSON）单独列成一个系列，是因为WOLFSON的音频DAC，无论是型号还是应用都非常多。其中适合数码播放器的使用的“立体声低功耗编码解码器”有13款，型号之多，已经超过了其它数家公司的总和，由此也可以看出WOLFSON在音频转换器领域的实力和地位了。 沃尔福森WOLFSON系列 沃尔福森WM8731是一款入门级音频编解码器，集成了DAC/ADC已经一个耳机放大器，功能较为简单，不支持欧胜硬件EQ, 3D, DSP滤波等高级特性，价格也非常便宜，不足1美金。适合入门级数码产品使用。事实上WM8731也作为一个模块大量集成在了许多MP3主控芯片当中，比如韩国TELECHIPS TCC723、771、773、，三星主控、Sigmatel 3650都是整合这颗DAC单元，只是整合的音质效果始终不如独立的芯片好。IRiver clix使用的音频DAC是WM8731。WM8750是欧胜应对MP3、PMP市场的一颗主力产品，已经非常成熟。从台电科技的T19/t29惊艳的音质表现上，我们已经认识过了WM8750的音质实力。WM8750集成了一个DAC和一个高性能的耳机放大器，耳机最大输出功率为20毫瓦*2，从实际使用T29/T19的用户反映，推力非常强劲，可以轻松推动高端HI-FI耳机。除此之外还拥有3D环绕立体声音效和硬件高低音音效两种硬件音效，音调效果要比一般的软件调节要强很多。WM8750还拥有高品质ADC电路、麦克风专用供电电路和AGC录音电平自动控制电路，具有优秀的录音效果。此外，还集成了1个400毫瓦的BTL扬声器功放，可以驱动外置扬声器发音。WM8978是Wolfson新近推出的一款全功能音频处理器。它带有一个HI-FI级数字信号处理内核，支持增强3D硬件环绕音效，以及5频段的硬件均衡器，可以有效改善音质；并有一个可编程的陷波滤波器，用以去除屏幕开、切换等噪音。WM8978同样集成了对麦克风的支持，以及用于一个强悍的扬声器功放，可提供高达900mW的高质量音响效果扬声器功率。一个数字回放限制器可防止扬声器声音过载。 WM8978进一步提升了耳机放大器输出功率，在推动16欧姆耳机的时候，每声道最大输出功率高达40毫瓦！可以连接市面上绝大多数适合随身听的高端HI-FI耳机。最新的高端数码播放器，如微软的ZUNE播放器，已经开始使用WM8978。 德州仪器AIC23B 美国德州仪器公司是全球最大的手机芯片厂商之一，当然它也提供有音频DAC。在数码设备上用的比较多的一颗是AIC23