CD播放机中使用的DAC7高性能1比特的PDM和PEM.doc

 CD播放机中使用的DAC （ 7） ——高性能1比特的PDM和PEM □从余 最 早 的1比 特DAC采 用 脉 冲 密 度 调 制 （PDM） 方 式 ， 但在MASH方式出现之后， 脉冲宽度调制 （PWM） 方式很 快 就 成 了1比 特DAC的 主 流 。 为 了 与PWM 1比 特DAC抗 衡， 飞利浦、 先锋、 雅马哈等先后开发出了高性能的PDM 1比特DAC， JVC开发出了构想新颖的脉冲沿调制 （PEM） 1比特DAC。 本文将对高性能版PDM和PEM的1比特DAC的 有关情况作较为详细地介绍。 代比特流DAC， 对信噪比进行了改进。 飞利浦也开始在自 己产品中使用PDM 1比特DAC， 于1989年推出了两款CD 机 LHH300 （ 照 片 1） 和 LHH500 （ 照 片 2） 。 但 由 于 SAA7321只是在SAA7320的基础上做了少量的调整， 基本 的电路是相同的， 所以两款CD机的性能不如其他公司 使 用MASH 1比特DAC的CD机。 于 是 飞 利 浦 于 1990 年 推 出 了 第 三 代 比 特 流 DAC 一、 比 特 流 方 式1比 特DAC 的改进 SAA7320是1987年飞利浦研发的第一 代 PDM 比 特 流 方 式 的 1 比 特 DAC， 由 于 SAA7320的信噪比不太高， 所以飞利浦只 对外销售。 日本厂商在1988年将SAA7320应用于 商 品 ， 并 以PDM 1比 特DAC为 亮 点 大 肆 渲 染 。 当 时 采 用SAA7320的 有JVC的 XD- 2700 DAT 和 索 尼 TA-F505ESD 内 藏 DAC 的前置放大器。 但是这两家公司后面的 机型中1比 特 DAC不 再 采 用PDM方 式， 索 尼 改 用PWM， JVC则改用自行 开发 的PEM方 式 ， 原 因 大 概是看到 飞利浦自己并不 使 用 SAA7320， 于是对PDM 1比特DAC丧失了信心。 SAA7321是飞利浦1989年开发的第二 图1 飞利浦SAA7350的电路方框图 来 制作在另外一块半导 体 芯片上 。 TDA1547也 被 人 称 作 DAC7， 图4为TDA1547内部框 图 ， 是 一 块 立 体 声D/A变 换 IC。 最 初 TDA1547 是 与 SAA7350 组 合 使 用 ， 只 使 用 SAA7350的前半部分作为三 阶 噪声 整 形 器 ， 然 后 输 出 到 TDA1547进行数模变换。 这种组合把SAA7350称作三阶噪 声整形器， TDA1547称作比特流DAC。 1991年上市的飞利浦LHH700 （照 片8）、 1992年 上市 的马兰士CD-15 （照片9） 和建伍1992年的CD机L-D1 （图 5、 照 片 10） 都 用 NPC SM5803 做 数 字 滤 波 器 ， 用 SAA7350作三阶噪声整形器， 用TDA1547进行数模变换。 TDA1307是1993年飞利浦开发的第五代集成电路， 与 TDA1547配套使用， 是一款内置数字滤波器、 数字电位器 SAA7350 （图1、 图2）， 将噪声整形的阶数 从原来的两阶 提高到三阶， 使可听带域的信噪比有所改善。 SAA7350 与 SAA7320、 SAA7321 的最大不同有 三 点 ： 第一， 将噪声整形器改成了三阶， 降低了可听带域的噪声 电平； 第二， 将开关电容网络的输出方式改进成平衡输出 型， 降低了偶次失真； 第三， 省去了内置的4倍超取样数 字滤波器， 可以与性能更好的数字滤波器连接。 另外， 设计SAA7350时考虑到与日本的数字滤波器集 成电路的匹配， 对输入接口作了变更， 所以常与NPC的高 性能数字滤波器组合使用。 的 三 阶 噪 声 整 形 器 ， 有 人 也 称 其 为DF7。 图6是TDA1307 内部框图， 通过反复三次2倍超取样运算实现8倍超取样， 数字滤波器输出20比特的信号， 噪声整形器的阶数可切换 为三阶或四阶。 飞利浦开发 的 比 特 流DAC的 最终 形 态 是 称 作 “DF7+ DAC7” 的组合方式， 即由TDA1307和TDA1547组合构成。 马兰士1995年推出的CD机CD-17D （照片11） 和1996年推 出CD-16D （图7） 都使用了这两块集成电路。 TDA1307内 置 的 数 字 无 声 检 测 电 路 （图6的 左 下 方 ） 1991 年 上 市 的 马兰 士CD-42/52/72 （照 片 3） 三 款 机 型 都采用 了SAA7350。 先