采用DSD编码方式的DSD-1700转换器的工作原理及应用

1 引言
新世纪的数字音频设备已经走向市场,其中索尼公司推出的sacd则采用了新型的dsd(direct stream digital)编码方式。这川简单的编码方式可实现高精度的d/a变换编码。dsd-1700是第一款能完成直接数据流变换的ic芯片,它操作简单,同时还能用作模拟fir滤波器。
dsd方式是将信源的模似信号以64fs的频率进行△∑调制信号经过低通滤波器滤波处理就能直接得到模拟信号。
但在实际进行dsd/a变换时,sacd对低通滤波器的功能和特性有一定的要求。一般cd机中的运放所构成的有源滤波器不能满足这种要求。1bit数字数据在时间轴上有大量的信息,要从中还原出模拟信号,必需采用符合△∑调制频率特性的低通滤波器。具体讲就是需要用模拟fir滤波器来实现,dsd-1700的基本动作就是模拟fir滤波器。
2 dsd-1700工作原理
dsd-1700的工件原理图如图1所示。它由dsd信号接口部分、工作脉冲发生器、移位寄存和模拟fir滤波器构成。为了把时间轴产生的误差及电源电压和噪声影响降到最小,dsd-1700的整体结构采用双差分电路形式。
2.1 dsd输入/定时发生器
图2为dsd-1700输入信号的定时关系。sck(256fo)为内部工作定时的系统时钟。dck(64fs)是读取64fs频率的dsd数据时钟。1bit64fs的dsd数据从data输入。定时发生器把256fs和64fs等时钟的内部工作时间关系处理好后,再经后段发生定时信号。
2.2 工作脉冲发生器/移位寄存器
64fs的dsd信号经工作脉冲发生器送到移位寄存器中。工作脉冲发生器用于生成dsd信号的时钟,这种时钟能使时钟的定时变换误差和噪声的影响降到最小。移位寄存器把dsd信号转变为模拟fir滤波所需要的8bit输入数据块。
2.3 模拟fir滤波器
模拟fir滤波器的基本电路如图3所示。输入的dsd信号经延时后叠加在一起,变换成模拟信号。图4是dsd-1700实际采用的8bit模拟fir滤波器的等效电路。它由8个缓冲放大器和电阻网络构成,其中电阻网络的电阻值决定滤系数。
在dsd-1700中,这川8个电平的模拟fir滤波器有热端(hot)正、负和冷端(cold)正、负共四个输出端子,以双差分电路方式运行。最后,由外部双差分单端变换电路转换成一路模拟输出。
3 dsd-1700的规格
dsd-1700采用28脚ssop封装,表1为各引脚的功能说明,其主要电气特性如表2所列。由于dsd方式的重插频率带宽高达110khz,故thd+n和动态范围等主要音频特性的测试标准尚未明确。因而dsd-1700的电气参数是以cd测试的条件来确定的。
4 dsd-1700的应用电路
图5是dsd-1700的基本连接电路,该电路连接非常简单,除输入元件之外,再就是用于电流滤波的9只电容。由于内部模拟fir滤波器的自锁电路需用独立的电源和地线,故dsd-1700有多对电源输入,c1~c9就是起电源去耦作用的电容,可分别选用0.1μf的陶瓷电容与100μf的优质电解电容进行并联。另外,印制板上的电源走线也需要加以考虑。
图6是将接收到的dsd-1700输出双差信号转换成单端模拟输出的实际变换电路。该电路用三只运放构成。ic1和ic2构成差动电流/电压变换电路,ic3和0db差动放大。由于经dsd处理的信号带宽较大,因此要十分注意运放的增益带宽积和动态特性指标。
若用dsd-1700制作sacd播放机,后段还需加模拟lpf,以控制带宽和过渡带的下降速率。另外,一片dsd-1700只能处理单一声道信号,因此,一般立体声播放机需用2片。
dsd-1700目前已用于索尼公司的各种级别dsd信号所对应的立体声设备中,并受到一致好评。


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