Работа с цап

ЦАП — что за штука и что он преобразует??

Приветствую ценителей качественной музыки, интересующихся модными техническими новинками. Этот пост 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 (не имеющей его).

Итак, мы плавно подошли к главному предназначению ЦАПа: 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.

Это всё, что касается того, что такое цап. 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!

Все, что вам необходимо знать о ЦАП

Сохранить и прочитать потом —

Как ни досадно, нельзя не признать, что цифроаналоговые преобразователи – один из самых игнорируемых широкой публикой Hi-Fi-компонентов. Хороший и правильно подключенный ЦАП способен резко повысить качество звучания. Если хотите убедиться в этом, читайте наш материал.

Что такое ЦАП? Что он делает?

Звуки, которые мы постоянно слышим – дорожный шум, работающие инструменты, плачущий ребенок в транспорте – представляют собой акустические волны, которые распространяются в воздушной среде к нашим ушам в аналоговой ипостаси.

Аналоговые записи издавались на виниловых дисках и кассетах, однако нежелательный шум и ненадежность этих носителей стимулировали поиск новых форматов. Появление CD открыло дорогу для цифровой революции.

Цифровое аудио кардинально отличается от аналогового. Цифровые музыкальные файлы обычно создаются при помощи импульсно-кодовой модуляции (PCM) в процессе измерения амплитуды аналогового сигнала через равные интервалы времени.

Жизнь в цифре

Значение амплитуды представлено двоичным числом (1 или 0), а длина этого числа называется разрядностью, выраженной в битах. Величина, обратная временному интервалу измерений, является частотой дискретизации.

Например, при записи стандартного CD выборка делается 44 100 раз в секунду. Каждый из «срезов» измеряется с точностью до 16 бит, и результаты измерения сохраняются в 16-разрядном цифровом формате. С другой стороны, при записи трека в Hi-Res-аудио длина «среза» увеличивается до 24 бит, а выборка делается аж 192 000 раз в секунду.

У цифровых аудиоданных могут быть самые разные частота дискретизации, разрядность, форматы кодирования и сжатия – однако независимо от конкретных параметров именно ЦАП должен придать этим данным смысл, максимально точно переведя их из двоичного формата в исходную аналоговую форму.

Зачем нужен отдельный ЦАП?

Сегодня почти любой цифровой компонент оснащен собственным ЦАП, однако далеко не все ЦАП созданы равными. Начнем с того, что они могут поддерживать не все типы файлов.

Плохие модели могут привносить в звучание нежелательный шум из-за непродуманного проектирования печатных плат или вызывать искажения в связи с джиттером.

Джиттером называются ошибки синхронизации. Точная синхронизация цифрового музыкального потока, определяемая генератором тактовых импульсов, жизненно важна для качества воспроизведения, и если ее не удается обеспечить из-за конструктивных недостатков, качество страдает.

Проблема джиттера может возникнуть при любом перемещении цифрового сигнала по плате, но особенно серьезной становится при передаче сигнала между устройствами. В последние годы широкое распространение получили асинхронные ЦАП, именно по этой причине перехватившие у компьютеров обязанности по синхронизации.

Тактовые генераторы, применяющиеся в компонентных ЦАП класса High End, точнее и стабильнее, чем у обычных ПК, и звук в результате получается существенно лучше.

Все зависит от исходного материала

Разумеется, чтобы получить от ЦАП максимально возможный результат, необходимо позаботиться о качестве исходного материала. Не рассчитывайте на чудо, предлагая ему MP3-файлы с битрейтом 128 кбит/с. На самом деле, более качественное декодирование сжатого сигнала может еще сильнее подчеркнуть его недостатки. Для компонентных ЦАП оптимальные результаты обеспечивает контент CD-качества и выше. Обычно музыка с подобным разрешением записана в PCM-форматах без потерь – FLAC, WAV или ALAC (Mac), а также DSD.

DSD и PCM

DSD, или Direct Stream Digital – альтернатива PCM. Этот формат изначально был разработан для архивирования, а позднее применялся для записи Super Audio CD (SACD), продвигавшихся Sony и Philips в конце 90-х и начале 2000-х. Это намного более нишевый формат; в отличие от PCM, его разрядность составляет всего один бит, зато частота дискретизации намного выше – 2,8 МГц у DSD64 и 5,6 МГц у DSD128.

Споры о том, какая система кодирования лучше, продолжаются до сих пор. Мы лишь скажем, что убежденным сторонникам DSD следует внимательно проверять списки характеристик: не все ЦАП поддерживают этот формат.

ЦАП какого типа вам подойдут?

Спектр форм-факторов и габаритов этих устройств огромен, они различаются по функциональности и по числу входов, так что ваш выбор будет зависеть от конкретных потребностей и величины бюджета.

Компактные USB-ЦАП обеспечивают мобильность и удобство по разумной цене. Это могут быть устройства не больше стандартной USB-флэшки (например, AudioQuest DragonFly Black) или карманные аппараты, подключаемые отдельным USB-кабелем (такие как Oppo HA-2 SE).

Читайте также:  Соединение провода в шлейфе анкерных опор

Чаще всего они получают питание от компьютера, не требуя отдельного источника. Подключений у них обычно немного – выход для наушников и, возможно, линейный выход для активных АС или Hi-Fi-системы.

Стационарные ЦАП

Если вам нужно больше разъемов и не требуется носить ЦАП с места на место, настольное USB-устройство – такое как Audiolab M-DAC – может оказаться более подходящим. Подобные модели обычно более габаритны и требуют подключения к источнику питания, зато помимо USB-порта оснащены еще несколькими цифровыми или аналоговыми входами.

Если собираетесь использовать наушники, обратите внимание на наличие соответствующего выхода.

Наконец, некоторые ЦАП предназначены для работы в составе большой домашней аудиосистемы. У них обычно больше входов (в частности, таких редких, как AES/EBU) и функций. Они могут поддерживать весь спектр форматов Hi-Res-аудио или обеспечивать беспроводную трансляцию со смартфона или планшета посредством Bluetooth. Некоторые даже оснащены регулятором громкости и могут выступать в роли предусилителей.

Применение ЦАП и АЦП

Как уже отмечалось во “Микросхемы и их функционирование” , цифро-аналоговые преобразователи ( ЦАП , DAC — “Digital-to- Analog Converter “) и аналого-цифровые преобразователи ( АЦП , ADC — ” Analog -to-Digital Converter “) главным образом применяются для сопряжения цифровых устройств и систем с внешними аналоговыми сигналами, с реальным миром. При этом АЦП преобразует аналоговые сигналы во входные цифровые сигналы, поступающие на цифровые устройства для дальнейшей обработки или хранения, а ЦАП преобразует выходные цифровые сигналы цифровых устройств в аналоговые сигналы (см.рис. 2.12).

ЦАП и АЦП применяются в измерительной технике (цифровые осциллографы, вольтметры, генераторы сигналов и т.д.), в бытовой аппаратуре ( телевизоры , музыкальные центры, автомобильная электроника и т.д.), в компьютерной технике (ввод и вывод звука в компьютерах, видеомониторы, принтеры и т.д.), в медицинской технике, в радиолокационных устройствах, в телефонии и во многих других областях. Применение ЦАП и АЦП постоянно расширяется по мере перехода от аналоговых к цифровым устройствам.

В качестве ЦАП и АЦП обычно применяются специализированные микросхемы, выпускаемые многими отечественными и зарубежными фирмами.

Сразу же надо отметить, что для грамотного и профессионального использования микросхем ЦАП и АЦП совершенно не достаточно знания цифровой схемотехники. Эти микросхемы относятся к аналого-цифровым, поэтому они требуют также знания аналоговой схемотехники, существенно отличающейся от цифровой. Практическое применение ЦАП и АЦП требует расчета аналоговых цепей, учета многочисленных погрешностей преобразования (как статических, так и динамических), знания характеристик и особенностей аналоговых микросхем (в первую очередь , операционных усилителей) и многого другого, что далеко выходит за рамки этой книги. Существует обширная литература, специально посвященная именно вопросам применения ЦАП и АЦП . Поэтому в данной лекции мы не будем говорить о специфике выбора и принципах включения конкретных микросхем ЦАП и АЦП мы будем рассматривать только основные особенности методов соединения ЦАП и АЦП с цифровыми узлами. Нас будет в первую очередь интересовать организация цифровых узлов, предназначенных для соединения с ЦАП и АЦП .

Применение ЦАП

В общем случае микросхему ЦАП можно представить в виде блока (рис. 13.1), имеющего несколько цифровых входов и один аналоговый вход, а также аналоговый выход.

На цифровые входы ЦАП подается n-разрядный код N , на аналоговый вход — опорное напряжение Uоп (другое распространенное обозначение — UREF ). Выходным сигналом является напряжение Uвых (другое обозначение — UO ) или ток Iвых (другое обозначение — IO ). При этом выходной ток или выходное напряжение пропорциональны входному коду и опорному напряжению . Для некоторых микросхем опорное напряжение должно иметь строго заданный уровень, для других допускается менять его значение в широких пределах, в том числе и изменять его полярность (положительную на отрицательную и наоборот). ЦАП с большим диапазоном изменения опорного напряжения называется умножающим ЦАП , так как его можно легко использовать для умножения входного кода на любое опорное напряжение .

Кроме информационных сигналов, микросхемы ЦАП требуют также подключения одного или двух источников питания и общего провода. Обычно цифровые входы ЦАП обеспечивают совместимость со стандартными выходами микросхем ТТЛ.

Чаще всего в случае, если 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 (рис. 13.2). Поэтому, если не оговорено иное, мы будем в дальнейшем считать, что выходной сигнал ЦАП — напряжение UO.

Суть преобразования входного цифрового кода в выходной аналоговый сигнал довольно проста. Она 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.

В качестве примера на рис. 13.3 показано 4-разрядное (n = 4) цифро-аналоговое преобразование на основе резистивной матрицы R–2R и ключей (в реальности используются ключи на основе транзисторов). Правому положению ключа соответствует единица в данном разряде входного кода N (разряды D0 D3). Операционный усилитель может быть как встроенным (в случае ЦАП с выходом по напряжению), так и внешним (в случае ЦАП с выходом по току).

Первым (левым по рисунку) ключом коммутируется ток величиной UREF/2R , вторым ключом — ток UREF/4R , третьим — ток UREF/8R , четвертым — ток UREF/16R . То есть токи, коммутируемые соседними ключами, различаются вдвое, как и веса разрядов двоичного кода. Токи, коммутируемые всеми ключами, суммируются и преобразуются в выходное напряжение с помощью операционного усилителя с сопротивлением RОС=R в цепи отрицательной обратной связи .

При правом положении каждого ключа (единица в соответствующем разряде входного кода ЦАП ) ток, коммутируемый этим ключом, поступает на суммирование. При левом положении ключа (нуль в соответствующем разряде входного кода ЦАП ) ток, коммутируемый этим ключом, на суммирование не поступает.

Суммарный ток IO от всех ключей создает на выходе операционного усилителя напряжение UO=IO RОС=IOR . То есть вклад первого ключа (старшего разряда кода) в выходное напряжение составляет UREF/2 , второго — UREF/4 , третьего — UREF/8 , четвертого — UREF/16 . Таким образом, при входном коде N = 0000 выходное напряжение схемы будет нулевым, а при входном коде N = 1111 оно будет равно –15UREF/16 .

В общем случае выходное напряжение ЦАП при RОС = R будет связано со входным кодом N и опорным напряжением UREF простой формулой

где n — количество разрядов входного кода. Знак минус получается из-за инверсии сигнала операционным усилителем . Эту связь можно проиллюстрировать также табл. 13.1.

Таблица 13.1. Преобразование ЦАП в однополярном режиме
Входной код NВыходное напряжение UВЫХ
000 000
000 001-2 -n UREF
100 000-2 -1 UREF
111 111-(1-2 -n ) UREF

Некоторые микросхемы ЦАП предусматривают возможность работы в биполярном режиме, при котором выходное напряжение изменяется не от нуля до UREF , а от –UREF до +UREF . При этом выходной сигнал ЦАП UВЫХ умножается на 2 и сдвигается на величину UREF. Связь между входным кодом N и выходным напряжением UВЫХ будет следующей:

Как выбрать преобразователь аудиосигнала

АЦП, ЦАП: зачем нужен преобразователь аудиосигнала?

ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь – нужен для преобразования аудиосигнала из цифрого формата в аналоговый; обычно, для передачи в усилитель или немедленного озвучивания.

Все современные форматы записи аудио используют цифровое представление. И треки на CD или blu-ray дисках, и mp3-файлы, и музыка с iTunes – все они хранятся в цифровом формате. И для того, чтобы воспроизвести эту запись, её надо преобразовать в аналоговый сигнал – эту функцию и выполняет цифро-аналоговый преобразователь. Встроенный ЦАП присутствует в любом устройстве, воспроизводящем музыку. Но часто бывает, что качество проигрывания одних и тех же аудиофайлов (или треков с одного и того же диска) на разных плеерах заметно отличается. Если при этом используются одинаковые усилители и наушники, значит, проблема в ЦАП плеера.

Аудиосигнал, прошедший через низкокачественный ЦАП

ЦАПы бывают разные: дешевые преобразователи с низким энергопотреблением (часто используемые производителями в мобильных устройствах) имеют низкое быстродействие и малую разрядность, что сильно сказывается на качестве звука.

Если у мобильного устройства есть цифровой выход (S/PDIF или USB), можно подключить к нему внешний ЦАП – это гарантирует высокое качество преобразования цифрового звука в аналоговый.

Кроме того, внешний ЦАП может оказаться очень полезным при прослушивании музыки, записанной в loseless-форматах (форматах записи аудио без потерь качества) с высокой дискретизацией, обеспечивающей максимальное подобие записи и оригинала. Поскольку распространяются такие записи, в основном, через Интернет, часто их прослушивают прямо с компьютера. Но качественная звуковая карта редко встречается на ноутбуках и планшетах, да и встроенные в материнскую плату десктопного компьютера звуковые карты не отличаются высоким качеством. И в этом случае весь смысл прослушивания loseless музыки теряется абсолютно. Ситуацию можно исправить, если на компьютере есть цифровой аудиовыход, например, S/PDIF. Подключив к нему ЦАП с частотой дискретизации и разрядностью не меньшей, чем у прослушиваемой записи, можно получить аналоговый сигнал высокого качества.

Еще один приятный бонус можно получить, приобретя ЦАП с поддержкой Bluetooth. Это позволит слушать отличную музыку на подключенных к преобразователю динамиках, не будучи «привязанным» к нему проводами. Для мобильного компьютера (планшета или ноутбука) это может оказаться очень удобным. Кроме того, с таким преобразователем вы сможете проигрывать музыку с других устройств, поддерживающих Bluetooth и легко переключаться между ними.

АЦП – аналого-цифровой преобразователь – нужен, наоборот, для преобразования аналогового аудиосигнала в цифровой формат. АЦП будет незаменим при оцифровке (переводе в цифровой формат) старых аналоговых записей: на грампластинках, аудио и видеокассетах. Также АЦП потребуется при записи в цифровом виде «живого» звука с микрофона. Плееры с функцией записи и компьютерные звуковые карты имеют встроенный АЦП, но если вам важно качество оцифровки, лучше доверить эту задачу специализированному устройству.

Несмотря на совершенно противоположные задачи, АЦП и ЦАП обладают некоторыми общими характеристиками, оказывающими большое влияние на качество преобразования.

Читайте также:  Как правильно рассчитать розетки в квартире?

Характеристики преобразователей аудиосигнала.

Количество отсчетов в секунду – частота дискретизации

Для АЦП частота дискретизации определяет, с какой частотой преобразователь будет измерять амплитуду аналогового сигнала и передавать её в цифровом виде. Для ЦАП – наоборот, с какой частотой цифровые данные будут конвертироваться в аналоговый сигнал.

Чем выше частота дискретизации, тем результат преобразования ближе к исходному сигналу. Казалось бы, чем выше этот показатель, тем лучше. Но, согласно теореме Котельникова, для передачи сигнала любой частоты достаточно частоты дискретизации, вдвое большей частоты самого сигнала. С учетом того, что самая высокая частота, различимая на слух – 20 кГц (у большинства людей верхняя граница слышимого звука вообще проходит в районе 15-18 кГц), частоты дискретизации в 40 кГц должно быть достаточно для качественной оцифровки любого звука. Частота дискретизации audio CD: 44.1 кГц, и максимальная частота дискретизации mp-3 файлов: 48 кГц, выбраны как раз исходя из этого критерия. Соответственно, ЦАП, проигрывающий аудиотреки и mp3-файлы, должен иметь частоту дискретизации не менее 48 кГц, иначе звук будет искажаться.

Зеленым цветом показан исходный аудиосигнал, состоящий из нескольких гармоник, близких к 20 кГц. Малиновым цветом обозначен цифровой сигнал, дискретизированный с частотой 44.1 кГц. Синим цветом обозначен аналоговый сигнал, восстановленный из цифрового. Хорошо заметны потери в начале и конце отрезка.

Теоретически, такой частоты дискретизации должно быть достаточно, но практически иногда возникает надобность в большей частоте: реальный аудиосигнал не полностью отвечает требованиям теоремы Котельникова и при определенных условиях сигнал может искажаться. Поэтому у ценителей чистого звука популярны записи с частотой дискретизации 96 кГц.

Частота дискретизации ЦАП выше, чем у исходного файла, на качество звука не влияет, поэтому приобретать ЦАП с частотой дискретизации выше 48 кГц имеет смысл, только если вы собираетесь прослушивать с его помощью blu-ray и DVD-аудио или loseless музыку с частотой дискретизации, большей 48 кГц.

Если вы твердо нацелились на приобретение преобразователя с частотой дискретизации выше 48 кГц, то экономить на покупке не стоит. ЦАП, как и любое другое аудиоустройство, добавляет в сигнал собственный шум. У недорогих моделей шумность может быть довольно высокой, а с учетом высокой частоты дискретизации, на выходе такого преобразователя может появиться опасный для динамиков ультразвуковой шум. Да и в слышимом диапазоне шумность может оказаться настолько высокой, что это затмит весь выигрыш от повышения частоты дискретизации.

Чем выше разрядность, тем выше точность измерения или восстановления амплитуды сигнала

Разрядность– вторая характеристика, непосредственно влияющая на качество преобразования.

Разрядность ЦАП должна соответствовать разрядности аудиофайла. Если разрядность ЦАП будет ниже, он, скорее всего, просто не сможет преобразовать этот файл.

Треки audio CD имеют разрядность 16 бит. Это подразумевает 65536 градаций амплитуды – в большинстве случаев этого достаточно. Но теоретически, в идеальных условиях, человеческое ухо способно обеспечить большее разрешение. И если о разнице между записями с дискретизацией 96 кГц и 48 кГц можно спорить, то отличить 16-битный звук от 24-битного при отсутствии фонового шума могут многие люди с хорошим слухом. Поэтому, если ЦАП предполагается использовать для прослушивания DVD и Blu-ray аудио, следует выбирать модель с разрядностью 24.

Чем выше разрядность АЦП, тем с большей точностью измеряется амплитуда звукового сигнала.

При выборе АЦП следует исходить из того, какие задачи с его помощью предполагается решать: для оцифровывания «шумных» аудиозаписей со старых магнитофонных лент высокая разрядность АЦП не нужна. Если же вы планируете получить качественную цифровую запись со студийного микрофона, имеет смысл воспользоваться 24-битным АЦП.

Количество каналовопределяет, какой звук сможет преобразовывать устройство. Двухканальный преобразователь сможет обрабатывать стерео и моно звук. Но для преобразования сигнала формата Dolby Digital или Dolby TrueHD понадобится, соответственно, шести- или восьмиканальный преобразователь.

Соотношение сигнал/шум определяет уровень шума, добавляемого в сигнал преобразователем. Чем выше этот показатель, тем более чистым остается сигнал, проходящий через преобразователь. Для прослушивания музыки нежелательно, чтобы этот показатель был ниже 75 дБ. Hi-Fi аппаратура обеспечивает минимум 90 дБ, а высококачественные Hi-End устройства способны обеспечить отношение сигнал/шум в 110-120 дБ и выше.

ЦАП должен иметь цифровой вход– это может быть S/PDIF, USB или Bluetooth. Выходу ЦАП аналоговый – «джек» (jack) или «тюльпаны» (RCA). У АЦП все наоборот – аналоговый вход и цифровой выход. Хорошо, если преобразователь имеет несколько различных входов и выходов – это расширяет возможности по подключению к нему различных устройств. Если же вход на преобразователе один, убедитесь, что аналогичный выход есть на устройстве, к которому предполагается его подключать.

Преобразователи аудиосигнала скорее относятся к студийному и домашнему оборудованию, поэтому питаниебольшинства преобразователей производится от сети 220В. Но существуют и преобразователи, которые питаются от аккумуляторов и могут быть использованы автономно. Это может оказаться удобным при использовании преобразователя с мобильным устройством – ноутбуком, планшетом, смартфоном или плеером.

Некоторые преобразователи получают питание через разъем micro-USB, при этом получать (или передавать) аудиосигнал через этот разъем они не могут. Если вам важно, чтобы ЦАП мог читать аудиофайлы на USB-носителях, перед покупкой убедитесь, что USB на устройстве используется не только для питания.

Применение ЦАП

Схемы применения цифро-аналоговых преобразователей относятся не только к области преобразования код – аналог. Пользуясь их свойствами можно определять произведения двух или более сигналов, строить делители функций, аналоговые звенья, управляемые от микроконтроллеров, такие как аттенюаторы, интеграторы. Важной областью применения ЦАП являются также генераторы сигналов, в том числе сигналов произвольной формы. Ниже рассмотрены некоторые схемы обработки сигналов, включающие ЦА-преобразователи.

Обработка чисел, имеющих знак

До сих пор при описании цифро-аналоговых преобразователей входная цифровая информация представлялась в виде чисел натурального ряда (униполярных). Обработка целых чисел (биполярных) имеет определенные особенности. Обычно двоичные целые числа представляются с использованием дополнительного кода. Таким путем с помощью восьми разрядов можно представить числа в диапазоне от -128 до +127. При вводе чисел в ЦАП этот диапазон чисел сдвигают до 0. 255 путем прибавления 128. Числа, большие 128, при этом считаются положительными, а числа, меньшие 128, – отрицательными. Среднее число 128 соответствует нулю. Такое представление чисел со знаком, называется смещенным кодом. Прибавление числа, составляющего половину полной шкалы данной разрядности (в нашем примере это 128), можно легко выполнить путем инверсии старшего (знакового) разряда. Соответствие рассмотренных кодов иллюстрируется табл. 1.

ДесятичныйДополнительныйСмещенныйАналог I/Iмакс
127
1
– 1
– 127
– 128
01111111
00000001
00000000
11111111
10000001
10000000
11111111
10000001
10000000
01111111
00000001
00000000
127/255
1/255
-1/255
-127/255
-128/255

Чтобы получить выходной сигнал с правильным знаком, необходимо осуществить обратный сдвиг путем вычитания тока или напряжения, составляющего половину шкалы преобразователя. Для различных типов ЦАП это можно сделать разными способами. Например, у ЦАП на источниках тока, диапазон изменения опорного напряжения ограничен, причем выходное напряжение имеет полярность обратную полярности опорного напряжения. В этом случае биполярный режим наиболее просто реализуется включением дополнительного резистора смещения Rсм между выходом ЦАП и входом опорного напряжения (рис. 18а). Резистор Rсм изготавливается на кристалле ИМС. Его сопротивление выбрано таким, чтобы ток Iсм составлял половину максимального значения выходного тока ЦАП.

В принципе, аналогично можно решить задачу смещения выходного тока и для ЦАП на МОП-ключах. Для этого нужно проинвертировать опорное напряжение, а затем сформировать из -Uоп ток смещения, который следует вычесть из выходного тока ЦАП. Однако для сохранения температурной стабильности лучше обеспечить формирование тока смещения непосредственно в ЦАП. Для этого в схему на рис. 8а вводят второй операционный усилитель и второй выход ЦАП подключают ко входу этого ОУ (рис. 18б).

Второй выходной ток ЦАП, согласно (10),

(21)

На входе ОУ1 ток I’вых суммируется с током Iмр, соответствующим единице младшего разряда входного кода. Суммарный ток инвертируется. Ток, протекающий через резистор обратной связи Rос ОУ2, составляет

(22)
(23)
(24)
(25)

Это в случае N=8 с точностью до множителя 2 совпадает с данными табл. 6, с учетом того, что для преобразователя на МОП-ключах максимальный выходной ток

Если резисторы R2 хорошо согласованы по сопротивлению, то абсолютное изменение их величины при колебаниях температуры не влияет на выходное напряжение схемы.

У цифро-аналоговых преобразователей с выходным сигналом в виде напряжения, построенных на инверсной резистивной матрице (см. рис. 9), можно более просто реализовать биполярный режим (рис. 18в). Как правило, такие ЦАП содержат на кристалле выходной буферный усилитель. Для работы ЦАП в униполярном включении свободный вывод нижнего по схеме резистора R не подключают, либо подключают к общей точке схемы для удвоения выходного напряжения. Для работы в биполярном включении свободный вывод этого резистора соединяют со входом опорного напряжения ЦАП. ОУ в этом случае работает в дифференциальном включении и его выходное напряжение с учетом (16)

(26)

Перемножители и делители функций

Как уже указывалось выше, ЦА-преобразователи на МОП-ключах, допускают изменение опорного напряжения в широких пределах, в том числе и смену полярности. Из формул (8) и (17) следует, что выходное напряжение ЦАП пропорционально произведению опорного напряжения на входной цифровой код. Это обстоятельство позволяет непосредственно использовать такие ЦАП для перемножения аналогового сигнала на цифровой код.

При униполярном включении ЦАП выходной сигнал пропорционален произведению двухполярного аналогового сигнала на однополярный цифровой код. Такой перемножитель называют двухквадрантным. При биполярном включении ЦАП (рис. 18б и 18в) выходной сигнал пропорционален произведению двухполярного аналогового сигнала на двухполярный цифровой код. Эта схема может работать как четырехквадрантный перемножитель.

Деление входного напряжения на цифровой масштаб MD=D/2 N выполняется с помощью схемы двухквадрантного делителя (рис. 19).

В схеме на рис. 19а преобразователь на МОП-ключах с токовым выходом работает как преобразователь “напряжение-ток”, управляемый кодом D и включенный в цепь обратной связи ОУ. Входное напряжение подается на свободный вывод резистора обратной связи ЦАП, размещенного на кристалле ИМС. В этой схеме выходной ток ЦАП

Читайте также:  Автомат подкачки воды для бака полива

что при выполнении условия Rос=R дает

Следует отметить, что при коде “все нули” обратная связь размыкается. Предотвратить этот режим можно, либо запретив такой код программно, либо включив между выходом и инвертирующим входом ОУ резистор с сопротивлением, равным R·2 N+1 .

Сообщества › Автозвук › Блог › Статья о цапах, зачем нужны, какие бывают. (в факе не видел)

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

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.

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

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 Soundcard
Можно 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

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))

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.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector