采用DSD編碼方式的DSD-1700轉(zhuǎn)換器的工作原理及應(yīng)用

1 引言

新世紀(jì)的數(shù)字音頻設(shè)備已經(jīng)走向市場，其中索尼公司推出的SACD則采用了新型的DSD（Direct Stream Digital）編碼方式。這川簡單的編碼方式可實(shí)現(xiàn)高精度的D/A變換編碼。DSD-1700是第一款能完成直接數(shù)據(jù)流變換的IC芯片，它操作簡單，同時(shí)還能用作模擬FIR濾波器。

DSD方式是將信源的模似信號(hào)以64fs的頻率進(jìn)行△∑調(diào)制信號(hào)經(jīng)過低通濾波器濾波處理就能直接得到模擬信號(hào)。

但在實(shí)際進(jìn)行DSD/A變換時(shí)，SACD對低通濾波器的功能和特性有一定的要求。一般CD機(jī)中的運(yùn)放所構(gòu)成的有源濾波器不能滿足這種要求。1bit數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在時(shí)間軸上有大量的信息，要從中還原出模擬信號(hào)，必需采用符合△∑調(diào)制頻率特性的低通濾波器。具體講就是需要用模擬FIR濾波器來實(shí)現(xiàn)，DSD-1700的基本動(dòng)作就是模擬FIR濾波器。

2 DSD-1700工作原理

DSD-1700的工件原理圖如圖1所示。它由DSD信號(hào)接口部分、工作脈沖發(fā)生器、移位寄存和模擬FIR濾波器構(gòu)成。為了把時(shí)間軸產(chǎn)生的誤差及電源電壓和噪聲影響降到最小，DSD-1700的整體結(jié)構(gòu)采用雙差分電路形式。

2.1 DSD輸入/定時(shí)發(fā)生器

圖2為DSD-1700輸入信號(hào)的定時(shí)關(guān)系。SCK（256fo）為內(nèi)部工作定時(shí)的系統(tǒng)時(shí)鐘。DCK（64fs）是讀取64fs頻率的DSD數(shù)據(jù)時(shí)鐘。1bit64fs的DSD數(shù)據(jù)從DATA輸入。定時(shí)發(fā)生器把256fs和64fs等時(shí)鐘的內(nèi)部工作時(shí)間關(guān)系處理好后，再經(jīng)后段發(fā)生定時(shí)信號(hào)。

2.2 工作脈沖發(fā)生器/移位寄存器

64fs的DSD信號(hào)經(jīng)工作脈沖發(fā)生器送到移位寄存器中。工作脈沖發(fā)生器用于生成DSD信號(hào)的時(shí)鐘，這種時(shí)鐘能使時(shí)鐘的定時(shí)變換誤差和噪聲的影響降到最小。移位寄存器把DSD信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟MFIR濾波所需要的8bit輸入數(shù)據(jù)塊。

2.3 模擬FIR濾波器

模擬FIR濾波器的基本電路如圖3所示。輸入的DSD信號(hào)經(jīng)延時(shí)后疊加在一起，變換成模擬信號(hào)。圖4是DSD-1700實(shí)際采用的8bit模擬FIR濾波器的等效電路。它由8個(gè)緩沖放大器和電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，其中電阻網(wǎng)絡(luò)的電阻值決定濾系數(shù)。

在DSD-1700中，這川8個(gè)電平的模擬FIR濾波器有熱端（HOT）正、負(fù)和冷端（COLD）正、負(fù)共四個(gè)輸出端子，以雙差分電路方式運(yùn)行。最后，由外部雙差分單端變換電路轉(zhuǎn)換成一路模擬輸出。

3 DSD-1700的規(guī)格

DSD-1700采用28腳SSOP封裝，表1為各引腳的功能說明，其主要電氣特性如表2所列。由于DSD方式的重插頻率帶寬高達(dá)110kHz，故THD+N和動(dòng)態(tài)范圍等主要音頻特性的測試標(biāo)準(zhǔn)尚未明確。因而DSD-1700的電氣參數(shù)是以CD測試的條件來確定的。

4 DSD-1700的應(yīng)用電路

圖5是DSD-1700的基本連接電路，該電路連接非常簡單，除輸入元件之外，再就是用于電流濾波的9只電容。由于內(nèi)部模擬FIR濾波器的自鎖電路需用獨(dú)立的電源和地線，故DSD-1700有多對電源輸入，C1～C9就是起電源去耦作用的電容，可分別選用0.1μF的陶瓷電容與100μF的優(yōu)質(zhì)電解電容進(jìn)行并聯(lián)。另外，印制板上的電源走線也需要加以考慮。

圖6是將接收到的DSD-1700輸出雙差信號(hào)轉(zhuǎn)換成單端模擬輸出的實(shí)際變換電路。該電路用三只運(yùn)放構(gòu)成。IC1和IC2構(gòu)成差動(dòng)電流/電壓變換電路，IC3和0dB差動(dòng)放大。由于經(jīng)DSD處理的信號(hào)帶寬較大，因此要十分注意運(yùn)放的增益帶寬積和動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)。

若用DSD-1700制作SACD播放機(jī)，后段還需加模擬LPF，以控制帶寬和過渡帶的下降速率。另外，一片DSD-1700只能處理單一聲道信號(hào)，因此，一般立體聲播放機(jī)需用2片。

DSD-1700目前已用于索尼公司的各種級(jí)別DSD信號(hào)所對應(yīng)的立體聲設(shè)備中，并受到一致好評。

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