Работа с цап

Ацп и цап в лекции рассматриваются принципы работы

Работа с ЦАП

Ацп и цап в лекции рассматриваются принципы работы аналогоцифровых и цифроаналоговых преобразователей

Использование АЦП и ЦАП

Основные определения u u Сигнал – это любая физическая величина изменяющаяся со временем. Электрический сигнал – это электрическая величина изменяющаяся со временем.

Электрический сигнал

u u Аналоговый сигнал – это сигнал, который может принимать любые значения в определенных пределах (например, напряжение может плавно изменяться в пределах от нуля до десяти вольт). Цифровой сигнал – это сигнал, который может принимать только два (иногда – три) значения, причем разрешены некоторые отклонения от этих значений

Аналоговый сигнал

Цифровой сигнал

аналоговые сигналы чувствительны к действию всевозможных паразитных сигналов – шумов, наводок, помех u цифровые сигналы, имеющие всего два разрешенных значения, защищены от действия шумов, наводок и помех гораздо лучше u

Аналоговый сигнал

Цифровой сигнал

u Однако у цифровых сигналов есть и крупный недостаток. На каждом из своих разрешенных уровней цифровой сигнал должен оставаться хотя бы в течение какого-то минимального временного интервала, иначе его невозможно будет распознать. А аналоговый сигнал может принимать любое свое значение бесконечно малое время.

u Кроме того, цифровой сигнал передает информацию только двумя уровнями и изменением одного своего уровня на другой, а аналоговый – еще и каждым текущим значением своего уровня, то есть он более емкий с точки зрения передачи информации

Аналого-цифровое преобразование t, Uпр

Цифровые данные полученные в результате преобразования № Измеренное напряжение В Время мкс 1 0, 000427246 45 2 -0, 00366211 90 3 -0, 00564575 135 4 -0, 00415039 180 5 -0, 00372314 225 6 -0, 00314331 270 7 -0, 00296021 315 8 -0, 00180054 360 9 -0, 00112915 405 10 -0, 000488281 450 11 -0, 000701904 495

Цифро-аналоговое преобразование

ЦАП можно представить в виде блока имеющего несколько цифровых входов и один аналоговый вход, а также аналоговый выход.

Обычно ЦАП имеет токовый выход, его выходной ток преобразуется в выходное напряжение с помощью внешнего операционного усилителя и встроенного в ЦАП резистора Rос, один из выводов которого выведен на внешний вывод микросхемы

u Суть преобразования входного цифрового кода в выходной аналоговый сигнал состоит в суммировании нескольких токов (по числу разрядов входного кода), каждый последующий из которых вдвое больше предыдущего. Для получения этих токов используются или транзисторные источники тока, или резистивные матрицы, коммутируемые транзисторными ключами.

Резистивная матрица R-2 R I 2 Uоп I 3 R I 3 2 R I I 3=Uоп/2 R 2 I 1 R 2 R I 1 R I 0 2 R I 2 R 0 2 R I 2= I 3/2 I 1= I 2/2 I 0= I 1/2 I 2=Uоп/4 R I 1=Uоп/8 R I 0=Uоп/16 R

показано 4 -разрядное (n = 4) цифро-аналоговое преобразование на основе резистивной матрицы R– 2 R и ключей (в реальности используются ключи на основе транзисторов) Токи, коммутируемые всеми ключами, суммируются и преобразуются в выходное напряжение с помощью операционного усилителя с сопротивлением RОС=R в цепи отрицательной обратной связи

Преобразование суммы токов в напряжение Roc=R Iос Iсумм Uвых= Roc*Iос Iсумм=Iос Uвх≈0 Uвых= R(D 0 I 0+ D 1 I 1+ D 2 I 2+ D 3 I 3) I 0=Uоп/16 R I 1=Uоп/8 R I 2=Uоп/4 R I 3=Uоп/2 R Uвых= Uоп(D 0/16+ D 1/8+ D 2/4+ D 3/2)

Uвых= Uоп(D 0/16+ D 1/8+ D 2/4+ D 3/2) 0) 0000 – 0 1) 0001 – Uоп 1/16 2) 0010 – Uоп 2/16 3) 0011 – Uоп 3/16 4) 0100 – Uоп 4/16 5) 0101 – Uоп 5/16 6) 0110 – Uоп 6/16 7) 0111 – Uоп 7/16 8) 1000 – Uоп 8/16 …………… 15) 1111 – Uоп 15/16 Uвых N 0 1 2 N

Применение АЦП u u Микросхемы АЦП — преобразуют входной аналоговый сигнал в последовательность цифровых кодов. В общем случае имеют один аналоговый вход, один или два входа для подачи опорного напряжения, а также цифровые выходы для выдачи кода, соответствующего текущему значению аналогового сигнала

АЦП

Основные сигналы АЦП u u u Опорное напряжение АЦП задает диапазон входного напряжения, в котором производится преобразование. Выходной цифровой код N (nразрядный) однозначно соответствует уровню входного напряжения.

Код может принимать 2 n значений, то есть АЦП может различать 2 n уровней входного напряжения. Управляется работа АЦП тактовым сигналом CLK, который задает частоту преобразования, то есть частоту выдачи выходных кодов.

Основные параметры АЦП u u u Количество разрядов выходного кода n (от 6 до 24) Предельная тактовая частота (частота преобразования от сотен килогерц до сотен мегагерц) Принцип построения АЦП (последовательный или параллельный) Обычно микросхемы с большим количеством разрядов имеют невысокое быстродействие, а наиболее быстродействующие микросхемы имеют небольшое число разрядов.

Компаратор – базовый элемент АЦП сравнивает два входных аналоговых напряжения и, в зависимости от результата сравнения, выдает выходной цифровой сигнал — нуль или единицу.

АЦП единичного приближения & ТГ Пуск & С СТ 1 2 4 R 8 & Uвх 1 2 4 8 ЦАП Uвых

Работа АЦП единичного приближения

АЦП последовательного приближения ТГ Пуск Uвх С RG 1 2 R 3 D 4 1 2 4 8 ЦАП Uвых

Работа АЦП последовательного приближения

Параллельное АЦП Uоп Uвх 0 R R 1 3 15 Такт 0 RG 0 1 1 2 2 3 3 4 5 6 7 8 0 CD 1 1 2 2 4 3 8 4 5 6 7 8 14 С 14 14 1 2 3 4 С RG 1 2 3 4

Работа параллельного АЦП

АЦП двухтактного интегрирования ТГ Пуск С R Uвх -Uоп & С СТ 1 2 4 R 8

Работа АЦП двухтактного интегрирования

Источник: http://present5.com/acp-i-cap-v-lekcii-rassmatrivayutsya-principy-raboty/

Цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), принцип работы, типы

Цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) — предназначены для преобразования цифровых сигналов в аналоговые.

Такое преобразование необходимо, например, при восстановлении аналогового сигнала, предварительно преобразованного в цифровой для передачи на большое расстояние или хранения (таким сигналом, в частности, может быть звук).

Другой пример использования такого преобразования — получение управляющего сигнала при цифровом управлении устройствами, режим работы которых определяется непосредственно аналоговым сигналом (что, в частности, имеет место при управлении двигателями).

{xtypo_quote}К основным параметрам ЦАП относят разрешающую способность, время установления, погрешность нелинейности и др.{/xtypo_quote}

Разрешающая способность — величина, обратная максимальному числу шагов квантования выходного аналогового сигнала.

Время установления tуст — интервал времени от подачи кода на вход до момента, когда выход­ной сигнал войдет в заданные пределы, определяемые погрешностью.

Погрешность нелинейности — максимальное отклонение графика зависимости выходного напряжения от напряжения, задаваемого цифровым сигналом, по отношению к идеальной прямой во всем диапазоне преобразования.

Как и рассматриваемые аналого-цифровые преобразователи (АЦП), ЦАП являются «связующим звеном» между аналоговой и цифровой электроникой. Существуют различные принципы построения АЦП.

Схема ЦАП с суммированием весовых токов

На рис. 3.88 приведена схема ЦАП с суммированием весовых токов.<\p>

Ключ S5 замкнут только тогда, когда разомкнуты все ключи S1…S4 (при этом uвых= 0). U0

— опорное напряжение. Каждый резистор во входной цепи соответствует определенному разряду двоичного числа.

По существу этот ЦАП — инвертирующий усилитель на основе операционного усилителя. Анализ такой схемы не представляет затруднений. Так, если замкнут один ключ

S1, то uвых= −U0Roc/ R

что соответствует в первом и нулям в остальных разрядах.

Из анализа схемы следует, что модуль выходного напряжения пропорционален числу, двоичный код которого определяется состоянием ключей S1…S4. Токи ключей S1…S4 суммируются в точке «а», причем токи различных ключей различны (имеют разный «вес»). Это и определяет название схемы.

Из вышеизложенного следует, что uвых= − ( U0Roc / R ) · S1 − ( U0Roc / (R/2) ) · S2 – − ( U0Roc / (R/4) ) · S3 − ( U0Roc / (R/8) ) · S4 = = − ( U0Roc / R ) · ( 8S4 + 4S3 + 2S2 + S1)

где Si ,i = 1, 2, 3, 4 принимает значение 1, если соответствующий ключ замкнут, и 0, если ключ разомкнут.

Состояние ключей определяется входным преобразуемым кодом. Схема проста, но имеет недостатки: значительные изменения напряжения на ключах и использование резисторов с сильно отличающимися сопротивлениями. Требуемую точность этих сопротивлений обеспечить затруднительно.

Цап на основе резистивной матрицы r — 2r

Рассмотрим Цап на основе резистивной матрицы r — 2r(матрицы постоянного сопротивления) (рис. 3.89).

<\p>

В схеме использованы так называемые перекидные ключи S1…S4, каждый из которых в одном из состояний подключен к общей точке, поэтому напряжения на ключах невелики.

Ключ S5 замкнут только тогда, когда все ключи S1…S4 подключены к общей точке. Во входной цепи использованы резисторы всего с двумя различными значениями сопротивлений.

Из анализа схемы можно увидеть, что и для нее модуль выходного напряжения пропорционален числу, двоичный код которого определяется состоянием ключей S1…S4. Анализ легко выполнить, учитывая следующее. Пусть каждый из ключей S1…S4 подключен к общей точке.

Тогда, как легко заметить, напряжение относительно общей точки в каждой следующей из точек «a»…«d» в 2 раза больше, чем в предыдущей.

К примеру, напряжение в точке «b» в 2 раза больше, чем в точке «а» (напряжения Uа, Ub, Uc и Ud в указанных точках определяются следующим образом:

Ua = U0

Uc = U0 / 2

Ub = U0 / 4

Ud = U0 / 8

Допустим, что состояние указанных ключей изменилось. Тогда напряжения в точках «a»…«d» не изменятся, так как напряжение между входами операционного усилителя практически нулевое.

Из вышеизложенного следует, что:

uвых= − ( U0Roc / 2R ) · S4 − ( (U0/2) Roc / 2R ) · S3 –  ( (U0/4) Roc / 2R ) · S2 − ( (U0/8) Roc / 2R ) · S1 =  − ( U0Roc/ 16R) · ( 8S4+ 4S3+ 2S2 + S1)

где Si , i = 1, 2, 3, 4 принимает значение 1, если соответствующий ключ замкнут, и 0, если ключ разомкнут.

Цап для преобразования двоично-десятичных чисел

Рассмотрим Цап для преобразования двоично-десятичных чисел (рис. 3.90).

Для представления каждого разряда десятичного числа используется отдельная матрица R − 2R (обозначены прямоугольниками). Z0…Z3 обозначают числа, определенные состоянием ключей каждой матрицы R − 2R. Принцип действия становится понятным, если учесть, что сопротивление каждой матрицы R, и если выполнить анализ фрагмента схемы, представленного на рис. 3.91. Из анализа следует, что

U2 = U1 · [ ( R||9R) / (8,1R + R||9R) ]

R||9R = (R · 9R) / (R + 9R) = 0,9R

Следовательно, U2 = 0,1 U1. С учетом этого получим

uвых= − ( U0Roc / 16R ) · 10−3 ( 103 · Z3 + 102 · Z2 + 10 · Z1 + Z0)

Наиболее распространенными являются ЦАП серий микросхем 572, 594, 1108, 1118 и др. В табл. 3.2 приведены…

Параметры некоторых ЦАП

Источник: http://pue8.ru/silovaya-elektronika/919-tsifroanalogovye-preobrazovateli.html

DAC в STM32

ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь) нужен для преобразования числового кода в напряжение. Я опишу работу с ЦАП в stm32f100c4t6, там их целых 2 еще и 12-битных.

Они умеют:

  • Вывод напряжения от 0 до Vref+ (здесь это Vdda)
  • Генератор белого шума
  • Генератор треугольного сигнала
  • По DMA каналу на каждый ЦАП
  • Вывод данных по событию таймера или внешнего события
  • Возможность работы в 8-битном режиме
  • Возможность одновременной загрузки разных данных (через один регистр) в оба ЦАП

Структурная схема ЦАП:Расчет выходного напряжения ЦАП производиться по такой формуле:

DACout = Vref*DOR/4095

Где Vref – опорное напряжение, в нашем случае это Vdda, DOR – значение в выходном регистре.

Перед началом работы с ЦАП, как и со всей периферией в stm, на него надо подать тактовые импульсы. Делается это в регистре RCC->APB1ENR установкой бита RCC_APB1ENR_DACEN.

RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_DACEN; // вкл. тактирование ЦАП

В документации говориться что вывод к которому подключен ЦАП должен быть настроен как Analog in, но оно работает и так (с любо конфигурацией), даже тактирование порта можно не включать. После включения ЦАП он сам перейдет в нужный режим. Собственно ЦАП включается так:

DAC->CR |= DAC_CR_EN1; // вкл. ЦАП 1
Соответственно для включения ЦАП2 надо установить бит DAC_CR_EN2 в том же регистре. Только включать его надо в последнюю очередь, поскольку многие конфигурационные биты не могут быть изменены с поднятым флагом ENx.

Вывод данных

Сначала данные заносятся в регистр предварительно хранения (data holding register, DHRx), дальше по событию (если включено) переносятся в выходной регистр (DORx), это занимает 3 такта APB1 если событие аппаратное и 1 если программное. Если вывод данных по событию выключен (по умолчанию), то это делается автоматически за 1 такт.

DAC->CR |= DAC_CR_TEN1; // включение вывода данных от событияДля переноса данных возможны такие события:
Эти биты устанавливаются в регистре DAC->CR, для удобства в файле stm32f10x.h созданы битовые поля:
#define DAC_CR_TSEL1 ((uint32_t)0x00000038) /*!SWTRIGR |= DAC_SWTRIGR_SWTRIG1; // программное события запуска преобразования Бит сбрасывается автоматически через 1 такт.

Формат данных

Данные в регистр предварительного хранения могут загружаться в нескольких форматах: 12 бит выравнивание по правому краю, 12 бит выравнивание по левому краю (для 16-битного числа), 8 бит. Для каждого способа существует свой регистр, что намного упрощает настройку.Соответственно регистры называются:

DAC->DHR8Rx – для 8 битного доступа

Читайте также:  Датчик освещенности bh1750

DAC->DHR12Lx – выравнивание по левому краю
DAC->DHR12Rx – по правому x – номер ЦАП (1 или 2) Одновременный доступ к двум ЦАП осуществляется в таком форматеСоответственно название регистров:

DAC->DHR8RD DAC->DHR12LD

DAC->DHR12RD

Старшая часть битов для ЦАП2, младшая для ЦАП1. т.е. в регистре DAC->DHR8RD биты [7:0] для ЦАП1, а [15:8] – ЦАП2. Данные из каждого из этих регистров сразу загружаются в регистр DHRx, а после команды в DORx (см. структурную схему).

Выходной буфер

Также каждый ЦАП имеет выходной буфер для того чтобы обойтись без внешнего повторителя-усилителя. По умолчанию он включен, за него отвечает бит DAC_CR_BOFF1 в регистре DAC->CR (для ЦАП2 бит называется DAC_CR_BOFF2). Если бит установлен то буфер выключен.

DAC->CR |= DAC_CR_BOFF1; // выкл выходной буфер.С буфером динамические характеристики немного хуже. Замеры выходного сопротивления собственного ЦАП проведу позже, в апноуте написано что при нагрузке 5.1 кОм без буфера выходное напряжение из 3.3 В падает до 1.2 В.

Минимум для запуска ЦАП

Чтобы заставить работать ЦАП1 достаточно прописать (инициализация)RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_DACEN; // вкл. тактирование ЦАП DAC->CR |= DAC_CR_EN1; // вкл.

ЦАП 1и в нужное время загружать в него данные такой командойDAC->DHR12R1 = a; // загрузка данных в ЦАП1Для управления ЦАП создано 2 таймера: таймер 6 и таймер 7. Они очень просты и имеют минимум настроек.

Конечно управлять можно и каким-то другим (7, 3, 2, 4, 5, 15), но эти специально для ЦАП, в документации так и написано.

Настройка таймера

Для начала настроим таймер. Он будет считать до переполнения и по переполнению будет запускаться передача по DMA.

void TIM6_init(void) { RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_TIM6EN; // тактирование таймера TIM6->PSC = 0XFFFF; // предделитель TIM6->ARR = 244; // переполнение две секунды TIM6->DIER |= TIM_DIER_UIE; // прерывание по переполнению TIM6->DIER |= TIM_DIER_UDE; // влк.

запуск ПДП TIM6->CR2 |= TIM_CR2_MMS_1; // ЦАП будет запускаться по переполнению TIM6->CR1 |= TIM_CR1_CEN; // запуск счета }Переполнение так редко чтобы можно было тестером измерять напряжение на выходе ЦАП, так же в прерывании таймера буду мигать светодиодом чтобы видеть когда же загружаются данные.

В инициализации все поля понятны кроме TIM6->CR2 |= TIM_CR2_MMS_1; это значит что внешнее событие TRGO будет генерироваться при обновлении таймера (или при переполнении, что почти то же само).

При внешнем событии ЦАП, данные переносятся из регистра DHRx в DORx, а DMA может поместить данные только в DHRx. При чем ЦАП инициирует перенос данных по внешнему событию (только по внешнему).

Для чего ЦАПу может понадобиться инициировать передачу DMA я не придумал, т.к. если настроить чтобы он преобразовывал данные по событию таймера, то данные перейдут с регистра DHRx в DORx, а потом через ПДП загрузятся новые в DHRx, т.е.

данные на выходе появятся только при следующем событии.

Разумный вариант когда ЦАП преобразовывает данные сразу, а таймер запускает передачу данных по DMA. В таком случае по событию таймера данные передадутся в регистр DHRx откуда через такт в DORx. В таком случае достаточно на ЦАП подать тактовые импульсы и включит его.

Инициализация DMA

void DMA_init (void) { RCC->AHBENR |= RCC_AHBENR_DMA1EN; // подаю такты на DMA1 DMA1_Channel3->CCR |= DMA_CCR3_MSIZE_0; // будем передавать 16 бит данных DMA1_Channel3->CCR |= DMA_CCR3_PSIZE_0; DMA1_Channel3->CCR |= DMA_CCR3_CIRC; // цыклическая передача DMA1_Channel3->CCR |= DMA_CCR3_DIR; // чтение с памяти DMA1_Channel3->CNDTR = 1; // для того чтобы работало DMA1_Channel3->CPAR = (uint32_t) &DAC->DHR12R1; DMA1_Channel3->CMAR = (uint32_t) &a; DMA1_Channel3->CCR |= DMA_CCR3_EN; // вкл. ПДП }

DMA1_Channel3->CNDTR = 1; — это количество данных которые будут переданы, если оставить 0, то ПДП ничего не передаст. В принципе можно ввести любое число, но от этого ничего не измениться, т.к. инкримента адресов не происходит, а передача циклическая (по окончании передачи кол-ва байт записанных в CNDTR счетчик обнулится и все пойдет по кругу).

Для вывода какого-то массива надо записать адрес начала массива в регистр DMA1_Channel3->CMAR , а в DMA1_Channel3->CNDTR количество данных которое будет выводиться. Для вывода одновременно на оба ЦАПа надо просто изменить адрес переферии в DMA и формат данных конечно, к примеру

DMA1_Channel3->CPAR = (uint32_t) &DAC->DHR12RD; DMA1_Channel3->CCR |= DMA_CCR3_MSIZE_1; // будем передавать 32 бит данных DMA1_Channel3->CCR |= DMA_CCR3_PSIZE_1;

Источник: http://we.easyelectronics.ru/STM32/dac-v-stm32.html

Структура и алгоритм работы ЦАП

Целью практикума является:

– изучение состава и алгоритмов работы нескольких разновидностей ЦАП;

– детальное изучение и работа с ЦАП типа 572 ПА1;

– сборка электрической схемы;

– получение временных диаграмм, поясняющих алгоритм работы ЦАП;

– получение передаточной характеристики ЦАП в координатах двоичный цифровой код- аналог.

ЦАП представляет собой устройство, преобразующее информацию, выводимую с цифровых систем из цифрового вида в аналоговые уровни или другие параметры аналоговых сигналов. ЦАП сопрягает цифровую систему с датчиками, измерительными приборами, управляющими или исполнительными устройствами сложных многопараметровых объектов управления или систем сбора и обработки информации.

К настоящему времени разработаны и широко применяются несколько разновидностей ЦАП, но в основе работы каждого из них заложен принцип суммирования токов с разрядных генераторов тока с весовыми коэффициентами, пропорциональными цифровому коду, поступающему на вход ЦАП. Рассмотрим один из базовых вариантов структурной схемы ЦАП, приведенный на рисунке 7.1 и поясняющй принцип суммирования токов.

Для построения схемы предусмотрены источник опорного напряжения (ИОН), электронные ключи Кл1-Kлn, управляемые по сигналам цифрового кода А1-Аn, цепочка резисторов с двоично – взвешенными номиналами (R, 2R, 4R,..

,2N-1R) и суммирующий усилитель на основе операционного усилителя (ОУ). Допустим, что пришел цифровой двоичный код, в котором в старшем разряде “1”, а в остальных разрядах “0”, т.е. код 100….000.

Тогда ключ Клn будет в замкнутом состоянии и на вход усилителя будет поступать ток:

IN=(Uоп /R) ,

где: Uоп – опорное напряжение ИОНа.

На выходе суммирующего усилителя появится напряжение:

UN = IN(R/2) = (Uоп /R) (R/2) = Uоп / 2

Представим теперь, что появился код, в котором все разряды кода равны “0”, кроме сигнала А1. В этом случае коду 000…001 будет соответствовать ток и напряжение:

I 1= Uоп /2N-1R ,

U1= I1 (R/2) = (Uоп /2N-1R) (R/2) = Uоп / 2N,

т.е. напряжение на выходе усилителя будет равно весу младшего значащего разряда (МЗР) ЦАП.

Рисунок 7.1 – Схема, поясняющая принцип работы ЦАП с цепочкой резисторов с двоично – взвешанными номиналами

Следовательно, в зависимости от кодовой комбинации на входе ЦАП замыкаются соответствующие ключи и на вход суммирующего усилителя поступают соответствующие разрядные токи, вызывающие формирование на выходе усилителя (выходе ЦАП) напряжения, пропорционального входному коду.

Существенным недостатком ЦАП с двоично – взвешенными номиналами резисторов является необходимость получения широкого диапазона тщательно согласованных номиналов резисторов от R до 2N-1R , что усложняет технологию производства таких ЦАП в микроэлектронном исполнении.

Значительное распространение получили ЦАП, построенные с последовательно-параллельной цепочкой резисторов R-2R (рисунок 7.2).

Рисунок 7.2 – Схема, поясняющая принцип работы ЦАП с цепочкой резисторов R-2R

Замечательным свойством цепочки R-2R является то, что в любом из узлов цепочки выходное сопротивление равно R. Например, в узле (1) выходное сопротивление определяется параллельным сопротивлением 2х резисторов с номиналами 2R, т.е. равно R. В узле (2) выходное сопротивление также будет равно значению R, т.к.

[ (2R||2R) + R] ||2R = R

Это свойство цепочки R-2R позволяет задавать разрядные токи на входе суммирующего усилителя в масштабе, пропорциональном значению R и значению цифрового кода.

Действительно, если использовать электронные ключи КлN на два положения, которые позволяют подключать резисторы 2R каждого узла (разряда) или к общей шине или к опорному напряжению Uоп, то в случае кода 100…

000, когда включен ключ КлN старшего разряда, а остальные ключи находятся в положении “общая шина”, ток на входе будет равен:

IN= U оп/2R,

UN = (Uоп /2R) R = Uоп / 2.

Для кода 010…000 будет работать только ключ Кл(N-1) и задавать ток:

IN-1= Uоп / 4R,

UN–1 = (Uоп / 4R) R = Uоп /4.

Младший значащий разряд определяется кодом 000…001, который задает соответствующие ток и напряжение:

I 1= Uоп / 2N-1R,

U1= Uоп / 2N.

Таким образом, для любой из 2N кодовых комбинаций можно найти входной ток суммирующего усилителя и выходное напряжение по формуле:

IВХ= А Uоп /2N R,

UВЫХ= А Uоп /2N,

где: А – входной код ЦАП.

Преимуществом применения в ЦАП цепочки R-2R можно отметить легко поддающуюся точную подгонку номиналов резисторов, т.к. номиналы отличаются только в 2 раза. Однако, в ЦАП, построенных с применением цепочки R-2R, требуется в два раза больше резисторов и необходимы ключи на два положения, что также усложняет технологию производства этих ЦАП.

К основным параметрам ЦАП относятся:

1) разрешающая способность – число уровней квантования выходного сигнала (число двоичных разрядов входного кода).

2) интегральная нелинейность – отражает степень отклонения характеристики преобразования от идеальной характеристики (в частности от прямой линии).

3) время установления – время, требуемое для установления выходного сигнала ЦАП в пределах ± 1/2 МЗР для заданного изменения входного кода, например, при его изменении от нуля до полного значения шкалы.

В качестве примера рассмотрим структурную схему промышленного ЦАП типа К572ПА1, приведенного на рисунке 7.3.

Десятиразрядный ЦАП К572ПА1 содержит внешний источник опорного напряжения ИОН, ряд R-2R резисторов, двунаправленные ключи на МОП-транзисторах n-типа VT1-VT2, усилители – инверторы УИ для приема кодовых сигналов и выработки управляющих напряжений на ключи Кл1-Кл10, внешний суммирующий операционный усилитель ОУ. Принцип действия описываемого ЦАП аналогичен принципу действия ЦАП, приведенного на рисунке 7.2.

Рисунок 7.3 – Функциональная электрическая схема ЦАП типа К572ПА1 (А-Г)

Условное – графическое обозначение ЦАП в принципиальных электрических схемах представлено на рисунке 7.4.

Рисунок 7.4 – Условно – графическое обозначение ЦАП

Назначение выводов в обозначении:

– D0-D9 – входы для подачи цифрового кода;

– UП – напряжение питания;

– UОП – опорное напряжение;

– ОV – корпус (общая шина);

– Rос – вход подключения сигнала обратной связи;

– IВЫХ – выходной ток ЦАП;

– IВЫХ – общая шина выходного тока.

Основные параметры ЦАП 572ПА1 следующие:

– цена (вес) МЗР – 10,24 В/ 210=10 мВ;

– интегральная нелинейность характеристики – ±0,1% от полной шкалы;

– время установления выходного тока – не более 5 мкс.

Источник: https://studopedya.ru/1-69709.html

14. Использование USB ЦАП с ПК / Аудиофактор

Подключение USB ЦАП к персональному компьютеру. Настройка медиаплеера. Выбор усилителя с ЦАП USB.

НОВЫЙ УРОВЕНЬ ЦИФРОВОГО ЗВУКА

Руководство по использованию ЦАП (USB-B) с персональным компьютером.

  • Введение
  • Цифровые соединения
  • Аудио форматы и теги
  • Возможности соединения USB-B
  • Системные требования
  • Настройка системы для ПК и Mac
  • Советы и рекомендации
  • Загрузка аудио высокого разрешения
  • Режимы передачи звука

ВВЕДЕНИЕ

    Как известно, в последние годы изменился способ прослушивания музыки. Наблюдается переход от использования физических носителей данных к сетевым источникам, что позволяет получить доступ к неограниченному цифровому развлекательному контенту через Интернет или в библиотеке, хранящейся на компьютере.

Это может быть iTunes, проигрыватель Windows Media, потоковая музыка или просмотр YouTube и так далее. Компьютер – это центральный элемент всех этих развлечений. Компьютер является простым проигрывателем и в стандартной настройке его качество среднее или даже ниже.

Но, есть способ поднять его на совершенно новый уровень, сделав компьютер хорошим проигрывателем, предоставив ответственность за звук внешнему компоненту, например, цифро-аналоговому преобразователю с USB портом (далее ЦАП или ЦАП USB).

Таким образом, мы не только сможем наслаждаться упомянутым выше стандартным аудио, но и получить доступ к звуку высокого разрешения, превышая качество компакт-диска 16 бит/44,1 кГц. Можно наслаждаться студийным качеством в виде записей 24 бит/192 кГц или даже DSD формата SACD с битовым потоком частотой 2,8 МГц, 5,6 МГц и даже 11,2 МГц.

Однако для достижения вышеизложенного требуется определенное оборудование, которое необходимо настроить и отрегулировать. Эта статья поможет вам в этом. Здесь представлена вся необходимая информация. Основные положения:

  • ЦАП USB дает возможность получить доступ к широкому спектру музыки, хранящейся на жестком диске ПК/Mac или NAS (сетевое хранилище данных) через домашнюю сеть вашего компьютера.
  • Компьютер подключается к ЦАП к его разъему USB-B для прямой передачи цифрового звука. Разъем USB-B рекомендуется для того, чтобы воспроизведение было в наилучшем качестве.
  • ЦАП USB – фактически заменяет звуковую карту вашего ПК/ Mac и напрямую преобразует цифровой музыкальный сигнал в аналоговый, чтобы передать его на усилитель.
  • Разъем USB-B можно найти на широком спектре Hi-Fi компонентов, таких как специализированные USB-ЦАПы, сетевые аудиоплееры, CD-проигрыватели, интегрированные усилители.
Читайте также:  Что такое avr микроконтроллер?

    Но сначала давайте рассмотрим различные способы доступа к музыке, чтобы лучше понять и уточнить некоторую терминологию. Когда вы ознакомитесь с этим документом, у вас будет вся необходимая информация для получения наилучшего качества воспроизведения вашей музыки, хранящейся на компьютере, с помощью ЦАП USB.

ЦИФРОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

    Вы можете обнаружить на Hi-Fi компонентах два разных типа USB-интерфейса. Первый из них USB-A удобно расположен на передней панели, чтобы можно было подключить USB-карту, смартфон или портативный жесткий диск.

Это синхронное подключение, оно является простейшим способом реализации USB-аудио с портативных устройств. Внимание, это соединение поддерживается не всеми ЦАП USB.

На фото ниже, CD-проигрыватель с подключением USB-A на передней панели.

Это порт USB-A:
Второй порт USB-B на задней панели предназначен для прямого подключения ПК или Mac, поддерживает не только сигналы PCM до 384 кГц/32 бит, но также DSD 2,8MHz, 5,6 МГц и 11,2 МГц.

Это порт USB-B:

Именно об этом варианте подключения мы подробнее расскажем в этой статье. Использование порта USB-B позволит обойти аудиокарту компьютера (звуковую карту) для прямого доступа к высококачественной обработке звука на внешнем USB-ЦАПе.

Есть и другие технологии, такие как “асинхронный режим” (asynchronous mode) и “прозрачный по битам режим” (bit-transparent mode), но это будет объяснено несколько позже, когда мы будем объяснять, как использовать это подключение и как получить лучшее качество звука.

Другим преимуществом компьютера для подключения к ЦАП является отсутствие ограничений формата файлов, так как все, что воспроизводится на медиаплеере ПК/Mac, будет воспроизводиться с помощью USB-ЦАП, если это стерео-сигнал в PCM или DSD.

Чтобы завершить список цифровых входов, мы должны упомянуть здесь оптический и коаксиальный цифровые интерфейсы.

Благодаря этому USB-ЦАП может использоваться как высокопроизводительный ЦАП для других устройств с данным типом цифрового выхода, например, Apple TВ/ТВ-приставки, мультимедийные аудио плееры Denon Heos Link, Yamaha MusicCast WXC-50 или другое устройство, чтобы значительно увеличить их качество звукания. На приведенном ниже рисунке вы можете увидеть эти входы вместе с входом USB-B:

АУДИО ФОРМАТЫ и ТЕГИ     Давайте сначала сделаем краткий обзор наиболее часто используемых аудио форматов. Для этого нам нужно просто вернуться к популярному источнику цифрового звука на рынке, компакт-диску. Чтобы получить аналоговый аудио-сигнал, хранящийся на компакт-диске, его необходимо оцифровать, это делается с помощью технологии, называемой кодово-импульсной модуляцией (PCM). Для компакт-диска сигнал PCM фиксируется на частоте 44,1 кГц и на 16-битном разрешении, поэтому его часто называют 44,1 кГц/16-битным. В комплекте со специальным алгоритмом эта информация хранится на компакт-диске. Если вы храните ее на компьютере, формат будет изменен для совместимости с операционной системой компьютера. На ПК эквивалент PCM с компакт-диска получает расширение файла. WAV (Wave Form Audio Filve WAVE/WAV). На Mac это будет AiFF (Audio Interchange File Format).

Однако для файлов требуется большой объем памяти. Поэтому на рынки были введены форматы, которые сжимают аудио, чтобы уменьшить требуемое пространство памяти. Некоторые форматы с потерями данных (lossy), другие просто сжимают файл, но сохраняют исходное качество – форматы без потерь (lossless).

Источник: http://audiofactor.ru/articles/14-ispolzovanie-usb-cap-s-pk.html

Статья о цапах, зачем нужны, какие бывают. (в факе не видел) — Сообщество «Автозвук» на DRIVE2

Самое главное ЗЫ, товарищи, я специально прятал ссылки в текст, чтоб было более менее удобно смотреть о чем говорю и откуда взята инфа, к сожалению не все ссылки открывали. В ссылках есть список ЦАПов, инфа от производителей описание карточек и тд.

Собирая себе комп в машину, пришлось рыть просторы инета, думаю что инфа будет полезна в данном сообществе.
Причем не только обладателям CarPC но и обладателям ГУ.

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) — устройство для преобразования цифрового (обычно двоичного) кода в аналоговый сигнал (ток, напряжение или заряд). Цифро-аналоговые преобразователи являются интерфейсом между дискретным цифровым миром и аналоговыми сигналами.

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) производит обратную операцию.
Звуковой ЦАП о… бла бла бла оч длинная статья на вики ()

На что там (вики) обращаем внимание

Применение
ЦАП применяется всегда, когда надо преобразовать сигнал из цифрового представления в аналоговое, например, в проигрывателях компакт дисков

Типы ЦАП

Наиболее общие типы электронных ЦАП:

Широтно-импульсный модулятор— простейший тип ЦАП.

Стабильный источник тока или напряжения периодически включается на время, пропорциональное преобразуемому цифровому коду, далее полученная импульсная последовательность фильтруется аналоговым фильтром нижних частот. Такой способ часто используется для управления скоростью электромоторов, а также становится популярным в Hi-Fi-аудиотехнике;

ЦАП передискретизации, такие как дельта-сигма-ЦАП, основаны на изменяемой плотности импульсов.

Передискретизация позволяет использовать ЦАП с меньшей разрядностью для достижения большей разрядности итогового преобразования; часто дельта-сигма ЦАП строится на основе простейшего однобитного ЦАП, который является практически линейным.

На ЦАП малой разрядности поступает импульсный сигнал с модулированной плотностью импульсов (c постоянной длительностью импульса, но с изменяемой скважностью), создаваемый с использованием отрицательной обратной связи. Отрицательная обратная связь выступает в роли фильтра верхних частот для шума квантования.

Большинство ЦАП большой разрядности (более 16 бит) построены на этом принципе вследствие его высокой линейности и низкой стоимости. Быстродействие дельта-сигма ЦАП достигает сотни тысяч отсчетов в секунду, разрядность — до 24 бит.

Для генерации сигнала с модулированной плотностью импульсов может быть использован простой дельта-сигма модулятор первого порядка или более высокого порядка как MASH (англ. Multi stage noise SHaping). С увеличением частоты передискретизации смягчаются
требования, предъявляемые к выходному фильтру низких частот и улучшается подавление шума квантования;

ЦАП находятся в начале аналогового тракта любой системы, поэтому параметры ЦАП во многом определяют параметры всей системы в целом. Далее перечислены наиболее важные характеристики ЦАП.• Разрядность — количество различных уровней выходного сигнала, которые ЦАП может воспроизвести.

Обычно задается в битах; количество бит есть логарифм по основанию 2 от количества уровней. Например, однобитный ЦАП способен воспроизвести два (2 в первой степени) уровня, а восьмибитный — 256 (2 в восьмеой степени) уровней. Разрядность тесно связана с эффективной разрядностью (англ.

ENOB, Effective Number of Bits), которая показывает реальное разрешение, достижимое на данном ЦАП.

• Максимальная частота дискретизации — максимальная частота, на которой ЦАП может работать, выдавая на выходе корректный результат.

В соответствии с теоремой Найквиста — Шеннона (известной также как теорема Котельникова), для корректного воспроизведения аналогового сигнала из цифровой формы необходимо, чтобы частота дискретизации была не менее, чем удвоенная максимальная частота в спектре сигнала.

Например, для воспроизведения всего слышимого человеком звукового диапазона частот, спектр которого простирается до 20 кГц, необходимо, чтобы звуковой сигнал был дискретизован с частотой не менее 40 кГц.

Стандарт Audio CD устанавливает частоту дискретизации звукового сигнала 44,1 кГц; для воспроизведения данного сигнала понадобится ЦАП, способный работать на этой частоте. В дешевых компьютерных звуковых картах частота дискретизации составляет 48 кГц. Сигналы, дискретизованные на других частотах, подвергаются передискретизации до 48 кГц, что частично ухудшает качество сигнала.

________________________________________

К чему это все.

Когда посетила первая мысль поставить вместо ГУ кар писишку, первым плюсом, надо сказать основным (для меня), было то что можно менять звуковые карты, мне показалась данная возможность более интересной чем менять головы целиком.

Во первых потому что в головы как не крути, лепят одно и тоже, т.е. если утрировать, у производителея Х есть линейка голов, начальная цена 1000 вымешленных едениц, конечная, за топ модель 10 000 едениц.

На моменты выбора, больше по слухам чем по собственной практике, сделал вывод, что в большинстве случаев, что в дешевой что в дорогой голове, скорее всего один и тот же ЦАП, а ценник растет из-за функционала, более удобные кнопочки, на те еще +500 к цене, несколько подсветок еще 500 к цене, дизайн ваще бесценен и т.д., а цап как был так и остался прежним, если же речь идет о хорошем ЦАПе, то ты заплатишь и за дизайн и за подсветку и еще за кучу всякой ненужной фигни, в итоге голова “золотая” и очень зависимая от того же допустим привода, сдох привод, не смогли починить, купи новую бошку.

Не прельщало честно, тем более была практика, когда при попытке третий раз починить мой альпайн 9845 RB, мастер сказал что все, уже шансов нет, тупо выкинь. Толи мастер такой был, толи альп ставить в копейку было не рационально, это не важно. Он мне был оч дорог, первый более менее хороший аппарат, который я слушал.

Так вот провел небольшое расследование.
Имеем список (я почему-то назвал таблицей) ЦАПов (кликабельно)

Подопытным был выбран Pioneer DEX-P99RS вроде неплохая голова, сам не слушал, но хвалят и претензий к ней никаких. Ценник аппарата по яндексмаркету 30-35 рублей, вполне стоящий (могут быть конечно отклонения но не о цене щас речь), из описаний везде пестрит”Число бит ЦАП 24″

” 16-битные цифровые данные с CD напрямую передаются 4 x 24-битными цифро-аналоговыми преобразователями (ЦАП) с минимальным искажением”

Далее нужно чуть попариться поискать какой же ЦАП (он же DAC) установлен в данном ГУ, логичнее искать datasheet но получилось найти только по словосочетанию servise manual Pioneer DEX-P99RS, открываем смотрим

1

Сразу скажу что я в такой документации неочень ориентируюсь но вроде нашел все правильно, ну по крайней мере я нашел 4 ЦАП-а скорее всего это они и есть.
ЦАП под номером AK4396VF.

Сначала меня сбило с толку что его нет в таблице, приведенной выше, но потом он нашелся чуть пониже в аппарате ” MYTEK DIGITAL STEREO96 DAC” сам цап выделен синим цветом, т.е. для автора особо неприметный чип, но P99RS играет же хорошо, значит ищем где есть такой же цапик.

Что дальше…а решил загуглить AK4396VF, дабы найти где этот ЦАП засветился, в надежде найти звуковую карточку с ним, как результат:

1. HT Omega Claro Halo XT HiFi soundcard
2. HT Omega Claro Plus+ AD8620BR Op Amp Sound Card
3. Auzentech X-fi Forte 7.

1 SoundcardМожно конечно и поболее инфы нарыть, но цель статьи не найти что-то, а показать логику поиска, ну и так сказать подтолкнуть к поиску звуковых карт на тех ЦАП которые считаются супер пупер нереальными.

Да конечно я понимаю что карта может не заиграть как тот же Pioneer DEX-P99RS, хотя я тут вообще ничего не скажу, нужно пробовать, но я думаю если вставить карточку с более продвинутым ЦАПом, а если она еще будет хорошо исполнена, то полюбому заиграет лучше чем некоторые топовые головы.А да, ценник на карту в пределах 9 тыщ рублей, правда наверное будут проблемы с покупкой, в России не нашел, хотя опять же не сильно искал, да и заказать например на амазоне не проблема.

Само собой после карты не должно быть процессора, я так понимаю это все понимают 🙂

И роде как, по словам производителя
Using AKM's multi bit architecture for its modulator the AK4396 delivers a wide dynamic range while preserving linearity for improved THD+N performance
это реальный мультибитник, причем 24х.

Ну и ковыряясь в просторах, решил еще проверить Alpine PXI-H990, надож дать повод для флуда 🙂

По даннным с офф сайта ALPINE

Читайте также:  Опытный образец, который измеряет электрокардиограмму, пульс, температуру тела и телодвижение

ALPINE F#1 STATUS
Для обеспечения высочайшего качества звучания и поддержки возможностей формата DVD-Audio в процессоре Alpine PXI-H990 используются восемь сверхдорогих ЦАПов Burr-Brown Sign Magnitude 96 кГц/24 бит К-Grade и сложнейший цифровой фильтр типа GIC.

гуглим Burr-Brown Sign Magnitude получаем :

Маркировка PCM1704
Производитель Burr-Brown Corporation (www.burr-brown.com)

Комментарий 24-Bit, 96kHz BiCMOS Sign-Magnitude DIGITAL-TO-ANALOG CONVERTER

Функционал Цифро-аналоговые конверторы (DAC (Digital to Analog Converters))

Смотрим таблицу цапов PCM1704

PCM1704 20 бит, то же, что PCM1702, но только способный принимать 24-битный поток (преобразование все-равно 20-битное)

Т.е. если не наврали с предыдущим “кроликом” у альпа стоит 20 битный а у пионера 24-х 🙂
Но есть одно важное НО

” Грейды :”L” — самый низкий (Low) — хуже, чем вообще без грейда”J” — отобранный, лучше, чем безгрейдовый

“K” — отобранный, самый лучший по качеству (лучше “J”)”


PCM1704-K т.е. данный ЦАП очень хорош.

Подводя итоги, не знаю даже что сказать.Когда вы спрашиваете, или пытаетесь выбрать самостоятельно ГУ, но незнаете на что обратить внимание, яб порекомендовал обратить его именно на то какой внутри ЦАП.

Конечно речь идет о выборе не бюджетного варианта.

По идее поиск хороших цапов доступен не только кар писишникам, но и юзерам обычных ГУ, просто нужно рыть даташыты, ну а если твикать, то тут вообще открываются безграничные просторы.

В мануалах сообщества подобной инфы не нашел, надеюсь будет полезна.

Источник: https://www.drive2.ru/c/753636/

Что такое ЦАП: суть и принцип работы данного устройства

Приветствую ценителей качественной музыки, интересующихся модными техническими новинками. Этот обзор посвящен ЦАПу – устройству, позволяющие максимально раскрыть звуковые возможности ваших гаджетов.

Что такое ЦАП? Начнём с расшифровки аббревиатуры и тут все просто: цифровой аналоговый преобразователь.

Это сложное электронное устройство, на вход которого подаются кодированные сигналы в двоичной системе, а на выходе мы имеем соответствующе им динамическое изменение напряжения и силы тока.

Сфера использования данных приспособлений достаточно обширна, однако в нашей статье речь пойдёт о его применении для обработки звука.

Стоит признать тот факт, что оптимальной формой записи и хранения музыки или другой звуковой информации являются аудио файлы, закодированные различными способами.

Благодаря популярным форматам и программам для их воспроизведения прослушать песню в таком виде можно и на компьютере, и на смартфоне, и на телевизоре, работающем с флеш-накопителями. Инструментом воспроизведения являются уже аналоговые устройства.

Это могут быть как встроенные динамики, так и наушники, подключаемые через аудио выход.

Секрет качественного звучания

Фактически в гаджетах уже имеется некое подобие цифро-аналогового преобразователя, однако качество его работы может сильно отличаться в разных устройствах, что чувствуется по слышимому звуку. Чтобы достичь в этом направлении более-менее приличных результатов производители интегрируют отдельные ЧИПы и даже дискретные звуковые карты, которые как раз и созданы для этих целей.

Специальные процессоры для обработки кодированной цифры и трансляции ее в аналоговом формате стоят и в ЦАПах, но здесь они работают намного эффективней.

Достигается это за счёт дополнительных электронных компонентов и своего блока питания, что позволяет выделить преобразователь в отдельное внешнее устройство. Но главным достоинством такого ЦАПа является минимизация влияния помех, исходящих от сопряжённого аппарата.

Именно этот принцип работы позволят на выходе получить кристально чистый аналоговый звук, чего невозможно добиться с обычной звуковой картой.

Итак, мы плавно подошли к главному предназначению ЦАП: не просто преобразовать содержимое файла в аналоговый сигнал, а сделать это наиболее качественно, обеспечив

  • качественное воспроизведение при существенном повышении громкости;
  • насыщенный динамический частотный диапазон;
  • минимизацию возможных помех;
  • усиление мощности звучания;
  • широкие возможности для точной настройки.

Я уже представляю себе, как загорелись глаза истинных меломанов и почитателей качественной музыки, сейчас впервые узнавших об этом необычайно полезном устройстве для преобразования звука.

Разновидности аудио ЦАПов

Но что это за чудо, спросите вы? И какое оно? И как его вообще можно использовать?

Начнём отвечать в обратном порядке. Условно, интересующие нас ЦАПы можно разделить на две категории: компактные (переносные) для работы с плеерами, смартфонами и стационарные, для подключения к компьютерам и телевизорам.

Первые подключаются к гаджету на IOS или Android через USB с помощью OTG и короткого экранированного кабелей. Возможно, понадобится установка сопутствующего приложения. Часто такие устройства имеют встроенный усилитель и аккумулятор, что позволяет использовать их и как пауэр-банк.

Стационарные ЦАПы это солидные устройства выполненные, обычно, в алюминиевом корпусе, эффективно отводящем тепло. Многие оснащаются собственным дисплеем, аналоговыми регуляторами громкости и тембра. Главное их отличие, помимо высокой мощности, это наличие разнообразных разъемов для подключения всевозможных устройств:

  • Оптический (Toslink);
  • USB-B, позволяющий обходить звуковую карту и читать музыкальные файлы прямо с жёсткого диска;
  • Электрический (AES/EBU и SPDIF);
  • В некоторых устройствах имеется картридер и стандартный USB для флешек.

В обоих типах преобразователей используется вывод аналогового аудиосигнала через линейный RCA выход (под «тюльпаны»), mini-jack или jack для профессиональной акустики и высокоомных наушников.

Как получить полный кайф от звучания?

Важный момент, на который стоит уделить внимание: чтобы ЦАП полностью раскрыл свои возможности, стоит позаботиться о том, чтобы подключаемая к нему акустика позволяла воспроизводить весь частотный диапазон. Лучше, если она будет Hi-Fi класса. Ещё лучше для стационарных устройств, если вы добавите в систему и усилитель такого же уровня. В этом случае от преобразователя вы получите максимум удовольствия.

Выбор ЦАПа дело не сложное. Просто определитесь, для какого устройства он будет предназначен. А дальше изучите бренды производителей самих устройств и используемых в них чипов и выберете только проверенных.

Так же обратите внимание на разрядность обработки сигнала, которая бывает 16, 24 или 32-х битной.

Однако здесь есть спорные вопросы: одни логично полагают что больше – значит лучше, а для других реально слышимая разница в качестве звука настолько трудно различима, что не стоит внимания. Здесь уже решать вам.

Надеюсь, после прочтения этой статьи вы сразу приступите к изучению ассортимента ЦАПа в интернет-магазинах. И не исключено, что, расширив возможности своей техники, у вас появится несколько интересных вопросов. Задавайте их мне, и вы обязательно получите на них ответы в новых обзорах и статьях.

Желаю новых ощущений от приятного прослушивания любимой музыки, пока!

Источник: http://profi-user.ru/cap/

Выбираем лучший ЦАП: однобитники и мультибитники (часть 1)

Винил, конечно, сейчас — модная штука, друзья, но побороть цифровую дистрибуцию музыки ему не придется никогда.

Цифровые источники звука вот уже более полутора десятка лет прочно удерживают доминирующее положение как в профессиональном, так и в бытовом секторах электроники.

Поговорим о том, как выжать максимум Hi-Fi-соков из ассортимента плодов — от интернет-радиостанций до 24-битового аудио.

Когда-то проигрыватель компакт-дисков был единственным решением, и вообще поначалу считался крутым High End, но сегодня эту тему, похоже, можно считать морально исчерпанной.

Да, по старинке еще многие держат CD в коллекциях, но как физический носитель он проигрывает винилу, который банально красивее выглядит, а технически уступает по параметрам HD-аудио, которым уже вовсю торгуют в интернете не только аудиофильские, но и мейджор-лейблы.

Таким образом, вместо CD-плеера нам нужно более универсальное устройство с внешними входами, которое могло бы преобразовать двоичный код из нулей и единиц в аналоговый сигнал, который далее подавался бы на усилитель и колонки в итоге.

ЦАПы есть везде

Блоком с цифроаналоговым преобразователем (ЦАПом, конвертером, DAC) оснащен и AV-ресивер, и CD-, и в принципе любой медиаплеер. Как самостоятельное устройство ЦАПы появились в качестве High-End-апгрейда существующему CD-проигрывателю. Конструкторы полагали, что плеер разумнее разнести в отдельные блоки с собственным электропитанием.

Один из первых внешних ЦАПов Sony DAS-R1, выпущен в конце 1987 года

В первом устанавливалась собственно механическая часть со считывающей оптической системой и цифровым выходом. Это называлось CD-транспорт.

Во втором блоке движущихся узлов уже не было — лишь плата ЦАПа, значение которого в настоящее время выросло до звания цифрового хаба.

Кстати, очень часто бывает и так, что в современном CD-проигрывателе найдется пара цифровых входов для подключения внешних источников.

Жизненный цикл звука от источника, последующей записи и оцифровки, обработки, и обратного цикла — цифроаналогового преобразования

Современный конвертер взаимодействует с целым рядом источников сигнала — главное, чтобы для всех нашлась соответствующая коммутация.

Источником может быть и старенький DVD-плеер – обычно они подключаются через оптический TosLink или коаксиальный кабель. Последний выглядит как обычный «тюльпан» из стереопары. Дорогие модели могут еще используют соединение разъемами типа XLR.

С помощью USB входа к ЦАПу можно подключить компьютер или портативный источник звука.

Помимо этого, портативные ЦАПы делают совместимыми с источниками на основе iOS- или Android-телефонами, айподами, планшетами и другими гаджетами. Фактически во всех этих случаях конвертер становится внешним звуковым модулем с отдельным питанием и хорошей начинкой, которые не снились в штатной мультимедийной технике. А еще современные ЦАПы нередко оснащают усилителем для наушников.

Мультибитные и однобитные ЦАПы

До 21 века цифроаналоговые преобразователи оперировали только с 16-битным аудио, согласно формату Red Book для компакт-диска. Другого просто не было. Частота дискретизации у CD была 44 кГц, у профессиональных DAT-рекордеров капельку выше — 48 кГц. Сначала все ЦАПы работали по «параллельному» принципу — все 16-разрядов «взвешивались» на R-2R матрице (резисторной схеме лестничного типа).

Пример схемы R/2R ЦАПа

Знатоки знают наизусть и ценят такие марки чипов, как Burr-Brown PCM63 или Philips TDA1541. Однако R-2R матрицы оказались дороговатым и не слишком технологичным удовольствием. Требовалась точная лазерная подгонка всех номиналов сопротивлений. В противном случае при работе неточный замер битов приводил к нарушению линейности сигнала.

Поэтому на смену R-2R пришли ЦАПы с 1-битовым преобразованием, получившим название “дельта-сигма”. Если мультибитники выдавали напряжение сигнала напрямую, исходя из всех поступивших на матрицу 16-битовых данных, то в дельта-сигме напряжение колебалось в зависимости от того «ноль» пришел на приемник или «единичка». 1 — означала увеличение напряжения аналогового сигнала, а 0 — уменьшение.

Микросхема мультибитного ЦАПа Burr-Brown PCM63

Старые аудиофилы нет да и вспомнят музыкальность R-2R чипов, но и деваться некуда. Дельта-сигма оказались и практичнее в настройке, и дешевле в производстве.

Да и качество SACD-формата доказало, что 1-битовое преобразование отлично умеет справляться с High-End задачами.

Частота дискретизации SACD измеряется уже не кило-, а мегагерцами, поэтому в схеме можно обойтись совсем простыми аналоговыми фильтрами.

В классических схемах на базе PCM до сих пор приходится фильтровать помехи квантования цифровым способом — их существует несколько и некоторые модели ЦАПов предоставляют возможность выбрать один из них.

Сами же дельта-сигмы прогрессировали в сторону гибридных схем, где поток обрабатывался каскадами, как по 1-битной, так и параллельной схеме. Но самое главное, величина цифрового слова выросла в них сначала до 24, а потом и до 32 бит. Кроме того, перспективным направлением являются ЦАПы на программируемых вентильных матрицах (FPGA), где и вовсе нет традиционных конвертеров.

Современный ЦАП Mytek Manhattan работает с потокоми РСМ 32 бит / 384 кГц, DXD, DSD-DS-DSD256 (11.2 MHz)

Для чего такая расширенная разрядность? Для достоверности. В профессиональной индустрии сегодня используются 24-битная запись, обеспечивающая более точное описание оригинального сигнала.

Как уже упоминалось, ряд музыкальных изданий уже доступен в формате высокого разрешения. Так что можно, конечно, послушать урезанную версию на компакт-диске или МР3, но согласитесь, интереснее встать на одну ступеньку ближе к звукорежиссерам, которые возились с вашим любимым альбомом.

И поэтому ваш ЦАП должен быть полностью готовым для приема контента высокого разрешения — как по USB, так и по остальным протоколам передачи данных.

Продолжение:

Выбираем лучший ЦАП: сердце ангела (часть 2)

Выбираем лучший ЦАП: старики, нахалы и нахальные старики (часть 3)

Выбираем лучший ЦАП: FPGA-модули на гиперскорости (часть 4)

Источник: https://stereo.ru/to/dvfxb-vybiraem-luchshiy-tsap-odnobitniki-i-multibitniki-chast-1

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector