zhenbang 发表于 2009-8-23

音频DAC芯片的类型

音频DAC芯片的类型

1970年代,开始有了单片集成电路(IC)的DAC,就算是开启了DAC的芯片时代。而最早的DAC芯片是从使用加权电阻的结构,双极晶体管的工艺(处理)技术开始的。




1975年的8位DAC芯片DAC08,摘自 《The Data Conversion Handbook》, ANALOG DEVICES, 2005

1)分压式

在音频应用,传统的技术是使用分压式结构的(R-2R是分压式的一个特例),多位(并行输入)的PCM(脉冲编码调制)数据格式,为了改善精度和提高速度,降低功耗,工艺逐步采用互补双极集体管、薄膜电阻加激光矫正和现在的CMOS电路等。这类芯片中,著名的有如Burr-Brown公司(2000年被Texas Instruments收购)R-2R结构的几款芯片:



PCM63:支持20位/96kHz的PCM音频信号,动态范围108dB;

PCM1702:1995年推出,20位,动态范围110dB;

PCM1704:1999年推出,24位,动态范围112dB。



这些芯片都采用了一些特别手段来改善性能,如使用“符号量级(sign-magnitude)”架构在零位附近采用小的级差、互补的两套DAC电路来产生绝对的电流,激光矫正的电阻等措施,来减少过零失真和差分误差。




R-2R DAC芯片PCM1704,摘自《PCM1704 24-Bit, Datasheet》,Burr-Brown Corporation, February, 1999

Philips半导体公司(2006年与Motorola半导体合并成立成为NXP半导体公司)还推出了的数字流(串行输入)的DAC芯片如:



TDA1541/TDA1541A:16位,推出时间分别为1985年和1991年,信噪比95dB和110dB,使用10位+6位的分压器,其中低位6位使用3个2位进行轮换,实现动态元件适配(DEM)功能,来降低失真,TDA1541A按差分线性误差从高到低还分为/N2/R1、/N2和/N2/S1的级别;



TDA1547:1991年推出,1位(支持20位PCM信号),信噪比113dB,动态范围108dB,需与SAA7350数字流电路配合使用。分离芯片的布局和独立声道设计,有很好的声道分离度(115dB),通过切换电容分压网络来进行数模转换,很适合当时的高端CD机等设备使用。




数字流DAC芯片TDA1547框图,摘自《 TDA1547 Datasheet》 Philips Semiconductors, September 1991

2)Sigma-Delta

性能更好(动态范围更大、噪声和失真更小)、数量更多的是,使用多位Sigma-Delta调制器的,音频DAC芯片。有名的有如:



美国Analog Devices(AD)公司的AD1955;美国Cirrus Logic(CL)公司的CS43xx系列,英国Wolfson半导体公司(2014年被Cirrus Logic收购)的WM87xx系列,美国Texas Instruments(TI)公司的PCM179x和DSD179x系列,美国ESS公司的SABRE SOUND技术品牌下的ES90xx和ES90xxPRO系列,日本Asahi Kasei Microdevices(AKM)公司,2007年的全球第一款32位的AK4397,和之后VELVET SOUND技术品牌下的AK44xx系列,等等。



当下,ESS、AKM、Cirrus Logic、Texas Instrument等公司是目前高端音频DAC芯片的主要供应厂商。



3)FPGA/CPLD

随着芯片技术的进步,实现DAC功能的方法也有更多的选择,FPGA(现场可编程门阵列)或CPLD(复杂可编程逻辑器件)可以用来按设计人的需要来实现DAC的功能。这类器件的厂商主要是美国的Xilinx和Intel(被收购的Altera)公司。



主流芯片

由于技术的局限,R-2R DAC芯片在性能上再提高有很大的困难,FPGA或CPLD来实现DAC技术细节不统一,而采用Sigma-Delta技术的芯片,由于动态范围大、噪声低、CMOS电路成本低且容易在片上增加其它处理功能等优势,是目前音频市场也是高端音频市场的主流芯片。

9827290 发表于 2009-8-23

哦,音频DAC芯片的类型
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