DSD/A数模变换器DSD-1700

2006-05-07 15:49:29来源: 国外电子元器件

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。

表1 DSD-1700的管脚说明

脚号 名  称 I/O 说  明 脚号 名  称 I/O 说  明
1 DGND - 数字地 15 IOUT CN OUT DAC模拟输出(冷端负)
2 VDD - 数字电源+5V 16 IOUTHP OUT DAC模拟输出(热端正)
3 RST IN 预置控制输入,低电平有效 17 AGND - 模拟地
4 PHASE IN 数据相位选择,L通过,H反相 18 AGND - 模拟地
5 AGND - 模拟地 19 VCC - 模拟电源,+5V
6 VCC - 数据相位选择,L通过,H反相 20 AGND - 模拟地
7 AGND - 模拟地 21 VCC - 模拟电源,+5V
8 VCC - 模拟电源,+5V 22 VCC - 模拟电源,+5V
9 VCC - 模拟地 23 AGND - 模拟地
10 AGND - 模拟电源,+5V 24 VCC - 模拟电源,+5V
11 VCC - 模拟电源,+5V 25 AGND - 模拟地
12 ANGD - 模拟地 26 DATA IN DSD数字输入
13 IOUT HN OUT DAC模拟输出(热端负) 27 DCK IN 数据时钟输入
14 IOUT CP OUT DAC模拟输出(冷端正) 28 SCK IN 系统时钟输入

表2 DSD-1700的电气参数

参  数 条  件 DSD1700E

单  位

最小值 典型值 最大值
输入

时钟
取样频率 fs   44.1   kHz
数据频率 64fs   2.8224   MHz
系统频率 256fs   11.2896   MHz
数字


输入
高电平输入电压VIH 0.7VDD     V
低电平输入电压VIL   0.3VDD V
高电平输入电流IIH     ±10 μA
低电平输入电流IIL(1)
              IIL(2)
    ±10 μA
    -120 μA
模拟


输出
满幅电流 VCC=VDD=5.0V   2.5   mA
增益误差 VCC=VDD=5.0V 1.0 TBD %FSR  
失调误差 VCC=VDD=5.0V 1.0 TBD %FSR  
输出阻抗 VCC=VDD=5.0V 2     
动态


特性
THD+N VOUT=0dB   0.0015 TBD %
动态范围 VOUT=0dB 110   dB  
信噪比 VOUT=0dB 110    dB  
频率响应 -3dB 100   kHz
电源

要求
电压范围 VCC,VDD 4.5 5 5.5 VDC
电流ICC+IDD VCC=VDD=5.0V 5.8 TBD mA
温度

范围
工作温度 VCC=VDD=5.0V -25   +85
存放温度 VCC=VDD=5.0V -55   +125
热阻QJA 28脚SSOP   100   ℃/W
输入脉冲占空比要求 50   %

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。

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/fpgaandcpld/200605/1229.html
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