从贴中的图中我们都能解读出什么样的信息~！~~~~

叶荣玉

从贴中的图中我们都能解读出什么样的信息~！~~~~







CD机的心脏－－解码芯片大解析~~~~~~
你到旧货市场买cd，js们就会和你大谈该cd用xx解码芯片所以值xx元，其实一台cd机还有很多方面要考虑，如转盘，运放，接口等。而商贩们不大懂行，只是流行用这个说价。 不过解码芯片确实是cd中的核心，让我们看看现在主流的芯片。
  
   d/a数字/模拟转换器大致可以粗分为两大主流：一是多位元，另一个则是单位元。以发展时间的长短来说，多位元是在cd唱盘问世时就出现的，而第一代的 1bit产品则是约在1990代初期才在市场上出现，但是多bit和1bit以结构上分析到底孰优孰劣？举例来说，一串用细绳穿起来的珠链。我们用两种方法将细绳上的珠子取下来，第一种方法是：分若干次取，每次取下固定数量的珠子；第二种方法是：有多少颗珠子就取多少次，每次只取一个珠子。实际上，第一种方法就相当于多比特方式，只有接收到全部16位数码后，才进行一次解码处理。第二种方法就相当于单比特方式，一个数码位一个数码位、连续不停地解码处理。就多bit而言，它的优点是没有所谓的再量化的过程，因此噪音较低；除此之外，亦有较佳的动态表现。但传统的多bit在low level的情况有非线性失真人及过零失真（zero cross）的问题，若想克服需要使用非常复杂的电路结构，这就造成了多bitdac晶片在追求高品质的目标下，同时也要负担高昂的代价。相对地以1 bitdac它的优点是先天上就不存在过零失真的问题，类比波形的线性良好，再则生产成本较低，这就是市场上中低价位的cd player大量使用1 bitdac的原因。然而1 bit dac需要更高的频率的clock，以及它在“再量化”的过程中会造成若干讯息失落，这也是它挤身hi-end

常见DAC芯片主要是分为多BIT（MULTI BIT）和1BIT两大阵营，
以前多BIT的主要生产厂家是BB，ADI，PHILIPS。SANYO，但现在PHILIPS和ADI
也转向1BIT了，而SANYO也没见有什么好的东西，就剩BB公司在支撑着，
1）BB公司的常见DAC芯片是：
16BIT的PCM56，主要应用在大部分的平价CD机上，
18BIT的PCM58，以前大量的使用在中档CD上，其着不错的性能和较吸引人的声音，
20BIT的PCM63，这应该是BB公司最为经典的DAC芯片了，有着优异的性能指标和
              不错的听感。在以前的很多高档机上总是见其身影。可惜是后来
              停产了。
20BIT的PCM1702，这个是BB公司用来替代PCM63的产品。有着比PCM63更好的性能
              指标，但不知是什么原因，很多人是宁愿喜欢PCM63的声音而不大
              愿意接受PCM1702的声音，个人估计可能是PCM63比PCM1702更容易
              得到厚暖的声音。
24BIT的PCM1704，PCM1702的升级产品，也使用了PCM1702相同的内部结构，有着更
              更高的分辨率和动态，自然的成为了高档机种的主流DA芯片。
              PCM1702和PCM63和PCM1704
              都采用了BB公司独有的COLINEAR结构，它在每一个声道使用了两
              个的19bit的DAC分别负责正负半周的讯号，再将DAC的电流输出
              部分合2为一，这个结构不但有着多Bit DAC的高动态特性，更成功
              地解决了在一般多Bit DAC上所出现的过零失真的问题，使输出的
              线性获得改善。
还有是BB公司混合型设计的PCM67。这是一个双声道声道的18BIT芯片。它在18BIT讯号
输入后，立即将18BIT讯号切分成10BIT和8BIT两个部分，其中较高位的10个BIT由
多BIT DAC转换，较低位的8BIT则以1BIT的方式转换，最后再将两部分的模拟讯号相加
输出。这个设计以1BIT来解决过零失真的问题，又能保有多Bit的高动态优点。在设计
构想上是极为高明的。
BB公司大部分的DAC芯片通常分为三级，分别是：标准型的P后缀，较高级的PJ后缀，
最高等级的PK后缀，内部结构完全一样，在性能上略有不同。
2）ADI公司的AD1862，
这是Analong Devices公司所生产的20BIT DAC芯片，AD1862的讯号/杂音比非常优良，
在外接二个旁路电容的状态下，讯号/杂音比可以高达119dB，而20BIT的分辨率
也使它有120dB的动态范围，典型的应用就是DENON的DG2560了。
AD1862分成AD1862N 和AD1862N-J两个等级.....
3)PHILIPS的TDA1541和TDA1543
TDA1541和TDA1543都是16BIT的DAC芯片，也许，TDA1541可以称为16BIT芯片的中的王者了。
其优异的THD+N性能指标连许多所谓的18BIT DAC芯片也追赶不上的。特别是其可以外接的
阶梯旁路点容，更成为DIY玩家调整声音所喜爱。本人则对其高频的分辨能力很是不满意。
MARANTZ和PHILIPS的是该DAC芯片的主要用家，特别是MARABTZ连其顶级CD上也使用了他。
TDA1543也是16BIT的DAC，其只有8个引脚，可算是极简单的DAC芯片了。但其高频的失真
也算的上是惨不忍睹的了。TDA1543有后缀带A的TDA1543A和不带的TDA1543，这两个型号
接受的数据格式是不同的，不可以直接代换。其分别是：TDA1543A是接受MSB 16BIT的数据
信号，不可以接受IIS数据格式的。而TDA1543则是只接收IIS数据格式的。
TDA1541则有4种，档次由低到高的排列分别是：TDA1541A，TDA1541A/R1，TDA1541A/S1，
TDA1541A/S2，他们的性能数据是不同的，其主要分别表现在S/N和-60DB时的THD+N的失真，
这4个型号都是只接受IIS的数据格式。
4）SANYO的LC7881和LC78820，LC7881是16BIT的，而LC78820则为18BIT，以前的一代平价
   CD机CEC891使用的DAC芯片就是LC78820。而LC7881则多数使用在平价机中，其性能没有
   PCM56好。
   说到多BIT的DAC芯片，还有一个是不得不提的，就是ULTRA ANALOG公司的D20400A，有着
   良好的性能指标和听感以一身的20BIT的DAC芯片，当年只有在高价的器材中才可见其身影。
   多BIT的芯片就说到这里，由于还有一些多BIT的芯片，本人没有接触过，不便在这里
   胡言。只好就此打住了，下面谈谈1BIT的DAC芯片。
   现在的DAC芯片生产阵营可是比多BIT的强大得多了。计有PHILIPS的比特流技术，松下的
   MASH，CS公司的DELTA SIGMA，SONY的PULSE，还有日本AK和NPC。



  
   analong devices ad 1862
  
   首先介绍的是analong devices公司所生产的ad 1862 20bit audio dac，它除了使用在数位音响之外，亦使用在电子合成乐器、专业录音的数位混音器及各种效果器上，应用的范围相当广泛。厂方在发布的资料当中，特别强调 ad 1862的讯号/杂音比非常优良，在外接二枚杂讯旁路电容的状态下，讯号/杂音比可以高达119db，而20bit的分解能力也使它有120db的动态范围（dynamic range，理论值）。在此要说明一点，某些半导体厂商在较高级的晶片出厂之前，将成品进行测试并就其性能分类，因此即使是同一品牌、同一编号的dac，在性能和价格上还有分别。
  
   ad 1862分成ad1862n 和ad1862n-j两个等级，
  
   ad1862的外观是16pin的塑胶dip包装，电路结构大致由三个部分所构成。串列讯号输至一个20bit的解码部分转化成并列讯号传送到20bitdac，将数位讯号转换成类比电流讯号输出，另有一组参考电压源供应给20bit dac部分，电路方块图。
  
   burr-brown pcm63p
  
   说到pcm63p这类dac，实在称得上目前市售dac产品中的“主流派”。即使它出来已有一段时间，但是在多bit的hi-end数位/类比转换器中仍然具有代表性，像theta的gii和monarchy model100等就是采用pcm63。在电路结构的设计上pcm63亦相当有特色，在这片晶片上有所谓的colinear双dac结构，此外在s/n比有116db输出电流的高速特性（200ns typ 2ma stop）及低失真的性能，都是使它受hi-end厂商爱用的原因。长久以来，音响用的dac在不断地改良，而为了克服低电平的非线性失真（主要由过零失真所引起），各家ic制造商各自开发不同的杂讯整形方式或提高取样频率。所谓的bit stream、mash等1bitdac，就在此种情况下，应线路上是使用多bit常用的r、2r阶梯方式作为主要的解码，但不同的是它在每一个声道使用了两个的19bit的dac分别负责正负半周的讯号，再将dac的电流输出运而生。没错，它们是解决了低电平线性的问题，然而对于互调失真和分离会有不良的影响。pcm63在部分和而为一，这就是所标榜的colinear结构。这个结构不但保有传统bit dac的高动态特性，更成功地解决了在一般多bit dac上所出现的过零失真的问题，相对地类比类比输出的线性亦获得改善。系列产品分为三级，分别是标准型的pcm63p和较高级的pcm63pj，以及最高等级的pcm63pk，在性能上略有不同。笔者在此列举两项供读者参考。
  
   由以上数据可以得知burr-brown主要是以dynamic range和thd+n作三级筛选，以此区隔pcm63p、pcm63pj与pcm63pk，当然这三者在价位上亦有相当的差距。pcm63系列的价格不菲，许多数类转换器的生产厂商基于成本的顾虑或是产品的分级的考量，就不会运用如此高级的dac。不过也有像wadia9这样的产品，为了提高bit数（22bit）和over sampling 倍数（32倍）的前提下，不计成本地在每个声道使用四颗pcm63（左右声道一共用了八颗），像这样的手笔在数类转换器的市场上可算是凤毛麟角，实在不多见。
  
   以上述的两种晶片作比较，使用单一20bit dac的ad1864是属于传统的多bit结构，因此仍然存在着过零失真，而pcm63以双19bit合并为20bit，在技术上是解决了过零失真的问题，却出因此付出了高昂的低价。
  
   burr-brown pcm67
  
   另一个burr-brown的dac：pcm67，是一个内含左右声道的18bir dac。值得一提的是它在18bit讯号输入之后，立即交18bit讯号切分成10bit 和8bit两个部分，其中较高位的10个bit由多bit dac转换，较低位的8 bit 则以1 bit 的方式转换，最后再将两部分的类比讯号相加输出。这个设计以1 bit 来解决过零失真的问题，又能保有多bit dac的高动态优点。若要制造一部18 bit 八倍超取样的数类转换器，仅需一枚pcm67作解码单元就够了，在成本上就比用pcm63p要便宜许多，这也是theta的ds pro bsaic和giii的差别，若只纯粹比较性能，pcm67还是不能与pcm63 相提并论，但是pcm67成功地降低了成本并融合了多bit 和1 bit 的优点，设计者“四两拨千斤”，不能不佩服他在设计构想上的高明！
  
   philips saa7350
  
   saa7350是飞利浦公司生产的1 bit dac，每一片saa7350可以提供两声道的平衡输出。
  
   当它与20bit八倍超取样的数位滤波器连接，左右声道的数位讯号经输入介面送进杂讯整形滤波器，出来成为1 bit 讯号，再进入由cmos闸和电容组成的1 bit d/a将1 bit 讯号变成连续讯号，最后透过类比低通滤波器输出。
  
   philips的dac7解码模组中就有使用到saa7350，实际上该说它只用了saa7350的前半总再加上两枚tda1547 1bit converter,tda1547的功能大致相当于saa7350的杂讯整形滤波器输出的1 bit讯号，然后经过tda1547的1 bit d/a至积分线路，再经由低通滤波器输出由saa7350+tda1547再加上npc的sm5803和其他周边元件就是dac7数位模组，广泛地使用在飞利浦和其他厂牌的1 bit d/a系统中。
  
   dac7的作法虽然仅将saa7350中的后半总另外使用，却使得类比部分免于受到数位部分的严重干扰，使线性更加完善，否则飞利浦也不会如此浪费去使用和saa7350类比部分功能重复的tda1547晶片。
  
   1 bit，mash，△∑，∑deco
  
   写到这里，再把上述四个名词稍作说明。市场上的dac晶片可分为1bit和多bit ，早期的1bit dac为达到多bit相当程度的精确度，必须使用非常高频的colck。若是用1bit d/a以一个lsb表示16bit的资料，clock频率将高明达44.1khzx(216-1)=2.8900935ghz，才与16bit相当就需要近3ghz的时永频率。这样看来，似乎1bit dac没有什么前途。还好后来又陆续发展△∑调变方式，又演进到“多级杂讯量化抑制技术”mash（multistage noise shaping）使1bit dac可以比以前使用较低倍的clock就能得到更高的精确度。在今天，大多数的1bit解码单元都有应用到上述技术，所以不论是mash、△∑、 ∑deco，其实都是1bit。vimak ds-2000mkii是哪一种？有人能告诉我吗？
  
   npc sm5864ap
  
   最后出场的是npc（nippon precision circuits ltd.）的cmos lsi ∑deco sm5864ap。这个lsi是用传统的plastic dip28脚封装，每个lsi提供两声道的pwm差动式输出，配合同公司的sm5840（20bit,八倍超取样）数位滤波器同时使用。sm5864ap 是1bit dac，它采用多次△∑的mash方式，结构上大致和philips的saa7350差不多，在实际应用上较不同的是saa7350在输出之前，晶片内已烧附数个op。仅需加接电阻电容即可构成lpf（低通滤波器），无需再接其他的op。而npc的sm5864是直接输出pwm波形，需要再加接积分电路（将pwm转为连续讯号）和lpf，看来似乎较为麻烦；从另一个角度来看，sm5864后pwm波形处理和lpf在设计及使用上却更有弹性。sm5864 的重要规格如下，其中fosc为主系统振荡频率（图十）
   除非光头是philipscdm1201和sony213或240a这些常见的光头，坏了可以较为容易地找到，价钱也相当便宜。象philips的1201这个型号从cdm到vam一直保留，前面符号虽然变了，但东西基本是一个。这也是为什么我们选用
   现在在国内可选择的侍服电路芯片较多，现成的侍服电路板更是五花八门。侍服电路芯片除了philips和sony两大家之外，还有三星、松下、sharp等，但基本都是配合sony电压型机芯使用的（philips是电流型）。侍服ic变化非常快
   在电源方面，原创cd机侍服电路采用两级整流三级稳压，马达驱动、侍服控制电路和控制电路分开供电同时地线加相应处理。激光读取放大及电流/电压转换芯片独立一块电路板紧靠光头放置。cd托盘进出盒处理为了顺畅使用能控制速度驱动ic，而不是为了节省成本使用三级管。为了保证信号的准确性，无论哪种型号的 cd机，我们都采用相同的电路。大家会发现现在的原创cd机侍服部分没有时钟晶体，而是将时钟电路放到靠近dac一边，其实这不是什么秘
   密，是hificd的基本做法，它可以最大限度减少时钟抖动。
   3．解码系统
   现有的两款原创cd机主要的差别在于音频解码部分电路不同，其中cda6使用的是美国crystal公司的cs4390；cda9则使用pmi公司的 pmd100和bb公司的pcm1702。了解音频dac的人都知道，目前主要的音频dac供应厂商有美国的burr-brown、crystal和 analoguedevices，欧洲的philips，日本nipponprecisioncircuits和 asahikaseimicrosystem，还有一些公司也提供
   dac，但是供货期无法保证。akm实际上就是crystal，当年akm收购了crystal，将技术拿到手，反手又卖给cirruslogic。
   现在再出cd机产品只能选用比较好的dac来尽量弥补这种劣势。对cd机生产厂家而言，选择dac其实较为简单，从技术上看，尽管日本的东西并不落后欧美产品，但是，从名声上还是差一点，所以，国产cd机创牌时是不会轻易用日本dac。至于philips,可惜它已不在hifi产品上下功夫了， tda1547出现也有七八年了，虽然讲
   tda1547+tda1307还是一套非常好的组合，不过，philips的供货手续和交货期却很难满足国内厂家的要求。省下只有bb、crystal和ad了，价格相同的情况下比较性能，很难讲它们之间谁优谁劣。
   滤波器性能如何直接关系到最后的音频输出质量，理论上讲，超倍取样越高，性能就越好。超倍取样的有时候定义不同，通常是以cd标准采样周期内的插补值多少来计算超倍取样倍数；少数后接1比特dac的滤波器是以1比特转换周期来计算。目前硬件方式的数字滤波器基本都是8或4倍插补。pmd100是8倍插补； cs4390尽管称128x，但实际上是4倍。插补虽然是无中生有，但这里有好过无。因为插补目的是为了减轻dac之后模拟滤波器负担，尽量减少音频信号因模拟滤波器而带来的相位移。
   从目前发展趋势看，数字滤波器，应该叫数字处理器dsp，它的作用越来越大。从早期的theta、wadia到现在的sony、marantz（cd-7），他们的高档数字音频制作都使用大量数字处理芯片进行运算。
   ），一般是使用什么样的dac，声音有80%已经由你使用的这颗dac加上前面的数字滤波器决定了。




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