СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №4/2012

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 12 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2012 Цифроаналоговый преобразователь является одним из ключевых элемен тов современной звуковоспроизводя щей аппаратуры, во многом определя ющим качество её звучания. Перед разработчиками электронной аппара туры для звуковых приложений неиз бежно встаёт вопрос выбора подходя щих микросхем ЦАП. Решение этого вопроса, прежде всего, зависит от на значения разрабатываемой техники. Для подавляющего большинства при ложений проблемы с выбором ЦАП практически отсутствуют. Выбор мик росхем ЦАП для профессиональной аппаратуры осложняется наличием «субъективной» составляющей оценок качества звучания, даваемых музыкан тами, звукорежиссёрами и подготов ленными слушателями. Существуют два основных типа пре образователей, используемых в зву ковых приложениях, – параллельные (многоразрядные) и на основе дель тасигма (ДС) модуляции. Основные недостатки многоразрядных ЦАП с параллельной структурой – негаран тированная монотонность характе ристики преобразования, высокая стоимость (из за необходимости ла зерной подгонки в процессе произво дства) и постоянно уменьшающая ся номенклатура выпускаемых мик ро схем. Фактически в настоящее вре мя доступны только несколько типов таких микросхем Analog Devices и TI/ Burr Brown. Достоинства ДС ЦАП – гарантированная монотонность, более доступная цена и широкая номенкла тура выпускаемых микросхем. Микросхемы одноразрядных ДС ЦАП, предназначенных для звуковых приложений, появились в 1990 х годах. Однако в результате экспертных прос лушиваний аппаратуры с такими пре образователями выяснилось, что обес печиваемое ими качество звучания не отвечает профессиональным требова ниямиз за большого уровня внеполос ных помех, генерируемых ДС модуля торами. Указанные помехи, введённые в стандартный звуковой тракт, порож дали слышимые интермодуляционные искажения в области звуковых частот. Однако ДСЦАП и схемы их включения постоянно совершенствовались, и к 2004 г. этот недостаток был устранён [1]. Важнейшими характеристикамиЦАП, определяющимикачество звучания, яв ляются частота дискретизации и раз рядность. Вопросы, связанные с необ ходимостью повышения частоты дис кретизациииразрядностиквантования дляповышения качества звучанияциф ровойаппаратуры, обсуждаютсянапро тяжениимногихлет. Серьёзный анализ влияния указанных параметров на достоверность и точность звукопереда чи в цифровых системах был приведён в докладе профессора Университета McGill (Канада) Веслава Войчика на 115 м конгрессе AES в Нью Йорке (Уни верситет McGill является крупнейшим мировым центром исследований в об ласти психоакустики). Основные поло жения, приведённые в докладе, были обобщенывстатьепрофессораС ПбГУП ИриныАлдошиной [2]. Нижеприведены теизних, которые в тойилиинойстепе ни связаны с характеристикамиЦАП. Способность слуховойсистемыуслы шать каждый инструмент на его реаль ном месте и оценить влияние поме щения зависит, прежде всего, от уни кальных возможностей слухового аппарата. Однако при передаче всей пространственной картины её вос приятие зависит и от разрешающей способности записывающих, переда ющих и воспроизводящих систем. Многие специалисты полагают, что дальнейший прогресс в улучшении «прозрачности» и создании «ощуще ния присутствия» в системах звукоза писиможет быть достигнут за счёт уве личения частоты дискретизации и рас ширения диапазона частот за пределы 20 кГц. Высокая разрешающая способ ность во временной области является наиболее важной для обеспечения прозрачности звучания. В современ ных цифровых устройствах использу ются следующие значения частот дис кретизации: 44,1; 48; 96; 192 и 384 кГц, при этоминтервалымежду выборками составляют 22,7; 20,8; 10,4; 5,2 и 2,6 мкс (использование более низких частот дискретизации для систем высокого разрешения не допускается). Акустические музыкальные сигналы обладают нестационарной временной идинамическойструктуройидостаточ но быстрымнарастанием уровней – до 120…130 дБ за 7…10 мкс. Это означает, чтоинтервал выборки 22,7мкс, исполь зуемый форматом CD Audio, слишком велик. Кроме того, в спектре ряда му зыкальных инструментов присутству ют ультразвуковые составляющие (в спектре трубы до 40 кГц, скрипки – до 100 кГц). Запись реального ревербера ционного процесса без потери инфор мации также представляет большие трудности. Так, в помещенииплощадью 1000 м 2 интенсивность отражений че рез 1 с после начала реверберации сос тавляет более 500 в секунду. Это означа ет, что отражённые звуковые сигналы будут прибывать с интервалом менее 2 мкс и вызывать соответствующие флюктуации результирующего сигна ла. При интервале выборок 22,7 мкс за регистрировать их невозможно. Эксперименты показали, что в отра жённых сигналах происходят быстрые амплитудные и фазовые сдвиги и быстрые нерегулярные изменения час тоты.Модуляционныеискаженияимеют место во всех звеньях звукозаписи, их наличиеможет восприниматьсяна слух как появление некоторой шумовой окраскичистоготона. Такаяокраскапо являетсяпризаписина аналоговыемаг нитофоны из за детонации и продоль ных колебаний ленты (флаттера), что приводит кпоявлениюбоковыхполос в высокочастотной части спектра. Звуко войсигналобогащаетсянекогерентным шумом, которыйсоздаёт такназываемое «аналоговое звучание». Флаттер шум приводитквременнымошибкампоряд ка10мкс, поэтомуприпереносена ком пакт диск этифлюктуации теряются. Современные звуковые ЦАП компании Texas Instruments Юрий Петропавловский (Ростовская обл.) Статья содержит краткий обзор ЦАП для ответственных звуковых приложений. Приведены классификационные параметры и особенности применения современных ЦАП фирмы Texas Instruments. © СТА-ПРЕСС