DAC解碼芯片的泰斗 [睿志音响技术论坛]

DAC解碼芯片的泰斗

目前，烧友们对DIY/DAC译码器风头正劲，近日从一朋友那里弄来一些关于DAC译码芯片的数据，愿与大家分享。

DAC芯片通常由Crystal、BurrBrown、AKM、Analog这4家公司包揽。

BURR-BROWN

BurrBrown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HiEnd厂家都对其大加赞赏，其中包括不少坚持传统两声道的HiEnd厂家，如Mark Levinson最顶级的译码器NO.360（4495美元）就采用了PCM1704。
它是一块精密的24bit D／A转换芯片，拥有超低失真和低电平响应线性。
其采用了2μm BICMOS制造工艺和一种非常独特的示意数量型架构（SignMagnitude）。
在其内部设计了两个23bit完全互补的D／A转换器，从而取得24bit的精度。
这两个D／A转换器公用一个时钟参考，公用一个R2R型梯形电阻网络，通过不断分压来取得准确的数字电流源信号。
R2R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D／A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。
R2R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D／A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％（－101.94 dB），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16～96kHz，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。
BurrBrown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（Advanced Segment）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％（－107.96 dB），取样频率范围是10～200kHz 。
PCM1738可以通过光纤界面另外连接数字滤波器和对应SACD的DSD译码器，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

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 DeltaSigma 译码方式， 拥有24bit的译码精度，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（Dynamic Element Matching）将脉冲数码调制（Pulse Code Modulation）信号转换为脉冲密度调制（Pulse Density Modulation）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仿真信号。
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DeltaSigma译码，数字滤波器更包含仿真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

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DeltaSigma解碼芯片。它采用128倍过取样，最高取样频率为192kHz，内置24bit 8倍过取样数字滤波器，信道内纹波系数仅 ±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

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DVDAudio 192kHz取样频率且拥有多比特DeltaSigma译码功能的芯片。
其完全适应DVDAudio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50 μs/15 μs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在其它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译码器和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

超过AD1853的DAC芯片只有NPC公司的SM5865。NPC在业界也具有较高的知名度，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DeltaSigma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－110.5 dB。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仿真信号。
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。