Меню

Цап с делением напряжения



Цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), принцип работы, типы

Содержание

Что такое ЦАП?

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).

Васильев Дмитрий Петрович Профессор электротехники СПбГПУ

К основным параметрам ЦАП относят разрешающую способность, время установления, погрешность нелинейности и др.

Разрешающая способность — величина, обратная максимальному числу шагов квантования выходного аналогового сигнала. Время установления t уст — 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.

Ключ S 5 замкнут только тогда, когда разомкнуты все ключи S 1…S 4 (при этом u вых= 0). U 0

— 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

что соответствует в первом и нулям в остальных разрядах.

Абрамян Евгений Павлович Доцент кафедры электротехники СПбГПУ

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 u вых= − ( U 0R oc / R ) · S 1 − ( U 0R oc / (R/2) ) · S 2 – − ( U 0R oc / (R/4) ) · S 3 − ( U 0R oc / (R/8) ) · S 4 = = − ( U 0R oc / R ) · ( 8S 4 + 4S 3 + 2S 2 + S 1)

где S i ,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 резистивной матрицы R — 2R

Рассмотрим ЦАП на основе резистивной матрицы R — 2R(матрицы постоянного сопротивления) (рис. 3.89).

В схеме использованы так называемые перекидные ключи S 1…S 4, каждый из которых в одном из состояний подключен к общей точке, поэтому напряжения на ключах невелики. Ключ S 5 замкнут только тогда, когда все ключи S 1…S 4 подключены к общей точке. Во входной цепи использованы резисторы всего с двумя различными значениями сопротивлений.

Васильев Дмитрий Петрович Профессор электротехники СПбГПУ

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 S 1…S 4 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 U а, U b, U c и U d в указанных точках определяются следующим образом:

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:

u вых= − ( U 0R oc / 2R ) · S 4 − ( (U 0/2) R oc / 2R ) · S 3 – ( (U 0/4) R oc / 2R ) · S 2 − ( (U 0/8) R oc / 2R ) · S 1 = − ( U 0R oc/ 16R) · ( 8S 4+ 4S 3+ 2S 2 + S 1)

где S i , 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). Z 0…Z 3 обозначают числа, определенные состоянием ключей каждой матрицы R − 2R.

Абрамян Евгений Павлович Доцент кафедры электротехники СПбГПУ

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

U 2 = U 1 · [ ( R||9R) / (8,1R + R||9R) ]

R||9R = (R · 9R) / (R + 9R) = 0,9R

Следовательно, U 2 = 0,1 U 1. С учетом этого получим?

u вых= − ( U 0R oc / 16R ) · 10 −3 ( 10 3 · Z 3 + 10 2 · Z 2 + 10 · Z 1 + Z 0)

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

Источник

Цап с делением напряжения

Цифроаналогозые преобразователи предназначены для преобразования цифрового кода N в пропорциональные аналоговые уровни напряжения U(N). По принципу действия схемы ЦАП бывают: с суммированием и делением напряжения, с суммированием токов [22].

Выходное напряжение в схеме ЦАП с суммированием напряжения (рис. )

где — двоичный код; — число двоичных разрядов.

Выходное напряжение в схеме ЦАП с делением напряжения (рис. 9.13.6), где используется резистивная матрица типа

Коэффициент использования опорного напряжения в схеме на рис. , а в схеме на рис. 9.13,а этот коэффициент равен 1. Несмотря на это ЦАП по схеме на рис. с резистивной матрицей типа имеет следующее преимущество: для выполнения схемы требуются два резистора с сопротивлением R и (в отличие от схемы на рис. , для которой требуется резисторов сопротивлением ). Однако следует отметить, что схема на рис. имеет Солее низкое быстродействие, чем схема на рис. , так каксодержит больше паразитных емкостей и в ней используется многозвенный принцип передачи напряжения.

Для более высокой скорости преобразования на практике используют ЦАП с суммированием токов (рис. 9.13,в, г). Так как входное сопротивление и коэффициент усиления ОУ велики, то напряжение и ток во входной цепи ОУ близки к нулю. Следовательно, все токи — текущие через элементы резистивной цепи, уравновешиваются током , проходящим в цепи обратной связи. Выходное напряжение такого ЦАП

Для схемы на рис. 9.13, в сопротивление резисторов выходное напряжение

Для схемы на рис. 9.13, в с резистивной матрицей ток и выходное напряжение

Следует отметить, что в схемах ЦАП с суммированием токов (рис. 9.13, в, г) резистором можно менять коэффициент преобразования , так при .

Токи в резисторах (рис. 9.13, в, г) почти не зависят от входного кода, что обеспечивает их стабильный тепловой режим, однако изменения сопротивлений переключателей вызывают погрешность. Для уменьшения влияния сопротивления ключей применяют схемы ЦАП с резистивными матрицами и одинаковыми генераторами токов (рис. 9.13, д). Выходное напряжение в таком ЦАП

где цифровой код; шаг квантования (разрешающая способность).

Читайте также:  Функциональные классы стенокардии напряжения канадская

В этом ЦАП генераторы тока имеют одинаковые динамические свойства, так как нагружены на одинаковые резисторы сопротивлением R. Это позволяет быстрее устанавливаться сигналам младших разрядов, а также уменьшает амплитуду и длительность выбросов. Такие сигналы используют в быстродействующих ЦАП, причем время установления не более . Однако в этом ЦАП имеется зависимость токов в резисторах от входного кода, что приводит к нестабильности их теплового состояния.

Выходное напряжение ЦАП можно рассматривать как функцию входного сигнала , где — коэффициент, пропорциональный цифровому коду на входе ЦАП. Если рассматривать как сигнал, который получается с помощью другого ЦАП, т.е. , где — коэффициент пропорциональный цифровому коду , тогда что представляет собой аналоговое напряжение, пропорциональное произведению двух чисел . При этом полярность выходного сигнала зависит от полярпости опорного напряжения при суммировании делении напряжения на резисторах (рис. 9.13, а, б) и имеет ту же полярность, что и , от способов суммирования токов (рис. 9.13, в — д) и от того, к какому входу ОУ (неинвертирующему ) приложен этот сигнал (ток ) (последний вариант включения ОУ наиболее распространенный).

Таким образом, выходные сигналы ЦАП могут располагаться в одном, двух или четырех квадрантах в зависимости от того, какие значения принимают (рис. 9.13,е). В простейших ЦАП эти величины принимают только один знак и выходной сигнал формируется в I или IV квадранте. В более сложных ЦАП используют специальные коды , имеющие обе полярности; выходные устройства (операинонные усилители), позволяющие изменять полярность выходного сигнала; коммутируемые источники опорного напряжения разной полярности. Кроме того, разработаны умножающие ЦАП, работающие с изменяющимися или биполярными опорными сигналами.

Точность преобразования ЦАП зависит от степени температурного согласования сопротивлений резистивных матриц, стабильности опорного напряжения, характеристик ОУ и внутренних сопротивлений переключателей. Погрешность переходного процесса, т. е. выбросы на фоне выходною снгнала обусловлены тем, что переключающие элементы ЦАП имеют разные времена включения и выключения. Особенно большие выбросы возникают, например, во время перехода кода от , при этом ключ самого старшего разряда ЦАП может открыться позже, чем закроются ключи младших разрядов. На выходе ЦАП некоторое время будет существовать код Этот появляющийся на мгновение код вызывает на выходе ЦАП активный сигнал Таким образом, если не принять необходимые меры, выходные сшналы быстродействующих ЦАП во время переходных процессов будут иметь большие всплески (рис. 9.14).

Основной характеристикой ЦАП является передаточная характеристика , которая представляет собой ступенчатую кривую. При этом реальная характеристика (рис. ) отличается от идеальной (рис. ). Для оценки этих различий вводятся статические и динамические параметры.

Статические параметры. Погрешность смещения нуля — выходное напряжение , когда на вход ЦАП подан код (рис. 9.15, в). Эта погрешность называется аддитивной.

Абсолютная погрешность преобразования — отклонение выходного напряжения от номинального, соответствующего Конечной точке характеристики преобразования (рис. 9.15,г). Измеряется в единицах младшего разряда. Эта погрешность пазываетя мультипликативной.

Нелинейность — отклонение реальной передаточной характеристики от идеальной (рис. ). Значение нелинейности не должно выходить за пределы .

Разрешающая способность — приращение при преобразовании смежных значений . Это приращение является шагом квантования , где — количество двоичных разрядов ЦАП.

Динамические параметры. Время установления выходного напряжения — интервал времени от момента подачи входного кода на вход ЦАП до момента, при котором выходное аналоговое напряжение окончательно войдет в зону шириной а: ЕМР или другой оговоренной величины, симметрично ложенной относительно установившегося значения (рис. 9.15,е).

Максимальная частота преобразования — наибольшая частота дискретизации, при которой параметры ЦАП соответствуют заданным.

Отечественная промышленность выпускает ЦАП в интегральном исполнении, параметры которых приведены в табл. 9.8 (6; 79; 84).

Микросхема (рис. 9.16,а) являемся -разрядным ЦАП умножающего типа, построенного С суммированием токов и питающегося от опорного напряжения (рис. 9.13,г). Для ее функционирования необходимы внешние ИОН и ОУ.

Выходное напряженне схемы . Микросхема может работать в режиме двухквадрантного умножающего преобразования. Для этого предусмотрено подключение двухполярного ИОН, значение которого можно изменять в широких пределах .

Микросхема (рис. ) является -разрядным ЦАП умножающего типа.

В отличие от в ней имеются два 12-разрядных регистра , позволяющих считывать и хранить промежуточные преобразованные цифровые данные. Выходное напряжение ЦАП определяется кодом, записанным в . Выходное напряжение ЦАП определяется кодом, записанным в . При этом код в можно записать либо трансляцией входного кода через либо данных из и хранение данных в РП , либо данных в и хранение предыдущих данных в

Длительность импульсов по входам управления не должна превышать .

Микросхема (рис. 9.17) представляет собой -разрядный параллельный ЦАП с суммированием токов (рис. (рис. ) и комбинированной матрицей (взвешенных резисторов в восьми старших разрядах и в четырех младших разрядах), В схему ЦАП входят элементы, расширяющие ее функциональне возможности: два резистора с номиналом 5 кОм (выводы включение которых в цепь обратной связи внешнего ОУ обеспечивает работу ЦАП с однополярным (рис. 9.17,а) выходом по напряжению .

Резистор смещения выходного уровня (вывод 1, 2) обеспечивает режимы двухполярного (рис. ) сигнала .

Микросхема является быстродействующим -разрядным ЦАП с суммированием токов (рис. ). При использовании внутреннего резистора обратной свячн напряжениев конечном точке шкалы равно соответственно (рис. 9.18,а). Для перевода микросхемы в режим двухполярного сигнала необходимо подключить резистор (выводы 5, 7) между и токовым выходом (вывод 8). Это вызывает поступление на вход ОУ дополнительного тока, равного по величине и противоположного по знаку току старшего разряда. В режиме двухполярного сигнала управлять ЦАП можно смещенным двоичным кодом. Для работы в составе АЦП последовательного приближения применяют режим с суммированием токов на внешнем резисторе. В этом случае максимальное напряжение на выводе 8 не должно превышать .

Микросхема представляет собой 8-разрядный быстродействующий ЦАП для работы с ЭСЛ схемами. Выходной ток в конечной точке шкалы можно установить изменением опорного напряжения (рис. ).

Источник

ЦАП или цифро-аналоговый преобразователь от «А» до «Я». Полное руководство по выбору и эксплуатации

Полное руководство по выбору и эксплуатации

Цифровая стереосистема не может обойтись без цифро-аналогового преобразователя (ЦАП’а, DAC’а) – компонента, преобразующего двоичный код в аналоговый сигнал. На сегодня именно digital-направление в Hi-Fi/High End развивается быстрее всего – надеемся, что данная мини-энциклопедия ЦАП’ов послужит надежным подспорьем при выборе техники себе домой.

Что такое ЦАП?

Цифровая музыка записывается хранится в файлах, существует как поток цифровых данных, либо размещается на физических носителях (CD, SACD) — в виде двоичного набора данных. Скажем, компакт-диск записан с измерениями 44 100 раз в секунду (44,1 кГц), каждое из которых сохраняется с точностью 16 бит. Hi-Res треки щеголяют уже разрядностью 24-32 бит, частотой дискретизации 192-768 кГц. Сигнал же, который поступает на предварительные, интегральные или усилители мощности, должен быть аналоговым – то есть, состоящим из тока, напряжения, заряда. Цифро-аналоговый преобразователь – это мостик между «прерывистым» (дискретным) потоком данных в цифре и непрерывными аналоговыми сигналами.

Как работает цифро-аналоговый преобразователь

Большинство ЦАП’ов получают на вход сигнал в импульсно-кодовой модуляции (PCM, что расшифровывается, как pulse-code modulation) или плотностно-импульсной модуляцией (PDM, Pulse Density Modulation), используемой в однобитном потоке данных формата DSD (Direct Stream Digital). Также устройство может принимать сжатые сигналы (скажем, MP3) или пакетные системы данных (например, MQA). Задачей цифро-аналогового преобразователя, все равно, в итоге является перевод «нулей и единиц» в непрерывную аналоговую форму.

Читайте также:  Переменный регулятор напряжения для электродвигателей

Характеристики ЦАП’а

Помимо сугубо профессиональных или нормативных ТТХ, таких, как напряжение питания, статическая характеристика преобразования, статическая нелинейность, смещение нуля и монотонность, в бытовой технике принято обращать внимание на следующие важные характеристики устройства:
— разрядность – то есть, количество уровней аналогового сигнала, которое может воспроизводить ЦАП. Для N разрядного ЦАП число уровней аналогового сигнала равно 2N (включая значение для нулевого кода);
— частота дисктеризации – максимальная частота, с которой можно изменять входной код ЦАП, получая при этом корректный результат на выходе;
— соотношение «сигнал/шум» или SNR — отношение амплитуды восстанавливаемого гармонического сигнала к сумме амплитуд всех остальных гармоник в спектре выходного сигнала, кроме кратных;
— типы поддерживаемых форматов данных.

Форматы цифровых данных

Как уже упоминалось, цифровые данные (в виде файла или потока трансляции) могут быть различных форматов. Главным тут является тип этих данных по отношению к возможным потерям – таким образом, можно сформировать три основные группы digital-представлений:
— форматы без сжатия данных или «сырые» — сюда относятся WAV, AIFF, RAW, DSD, DXD;
— форматы со сжатием без потерь (APE, FLAC, MQA, WavPack, Monkey’s Audio и другие);
— форматы со сжатием с потерями (MP3, AAC, Vorbis и прочие).

Наилучшими, конечно, являются «сырые» данные. Сжатие без потерь теоретически приближено к ним, но такой подход забирает часть мощностей системы на декодирования – из-за этого в Ultra High End системах принято оперировать именно форматами без сжатия.

Что мы слышим?

Человек номинально слышит звуки в диапазоне от 16 до 20 000 Гц, но предел в 20 000 Гц достаточно условен, с возрастом слух немного снижается – так, большинство взрослых людей распознают звуки только до 16 000 Гц. Тем не менее, частоты в 20 000 Гц, 25 000 Гц и даже выше могут ощущаться через органы осязания. По сути, прослушивая музыку, мы получаем комплексное воздействие на почти все наши органы чувств – отсюда и критически важная значимость в точности передачи всех параметров исходного материала. И реальная работа по улучшению саунда у супертвитеров колонок, которые расширяют полосу воспроизведения.

Виды цифро-аналоговых преобразователей

ЦАП’ы делятся на две большие группы по типу преобразования. Первая из них – последовательные цифро-аналоговые преобразователи, в них входящий сигнал преобразуется в аналоговый сигнал поразрядно, а для всех разрядов используется одна и та же схема. Такой подход гарантирует компактность, но требует повышения разрядности – так как скорость преобразования обратно пропорциональна ей. В сегменте последовательных ЦАП’ов могут использоваться:
— широтно-импульсные модуляторы: источник тока или напряжения включается на время, а полученная импульсная последовательность фильтруется;
— циклические ЦАП’ы;
— конвейерные ЦАП’ы;
— и, наконец, столь хорошо знакомые всем аудиофилам цифро-аналоговые преобразователи передискретизации – например, дельта-сигма ЦАП’ы.

Передискретизация оказалась настоящим спасением для подобных схем, так как она позволила использовать ЦАП с меньшей разрядностью для достижения большей разрядности (ничего себе парадокс). Импульсный сигнал с модулированной плотностью импульсов, формируемый отрицательной обратной связью (которая также является фильтром ВЧ, отсекающим шумы квантования), в дельта-сигма ЦАП’ах гарантирует исключительную линейность, а сама система обеспечивает необходимую скорость переключения (сотни тысяч раз в секунду). Чем выше частота передискретизации у таких схем, тем ниже требования к фильтрации НЧ и лучше подавление шумов квантования. И, наконец, дельта-сигма ЦАП’ы весьма дешевы – вот и все секреты их массового распространения!

Вторая группа ЦАП’ов – параллельные цифро-аналоговые преобразователи. Их принцип основан на суммировании токов, сила каждого из которых пропорциональна весу цифрового двоичного разряда (суммируются только токи разрядов, значения которых равны единице).Эти преобразователи дороже, так как основываются на резистивных матрицах – которые сложны в производстве. В параллельных ЦАП’ах применяются схемы с весовыми источниками тока, весовыми резисторами и многозвенные цепные схемы.

Параллельные ЦАП’ы использую следующие архитектуры (способы формирования итогового аналогового сигнала):
— бинарные, в которых соотношение двух соседних взвешивающих элементов равно 2, а веса элементов, формирующих выходной сигнал, в нормированном виде, будут равны 1, 2, 4, 8, 16 и так далее, система управляется бинарным кодом;
— унитарные — соотношение двух соседних взвешивающих элементов равно единице, а управление системой ведется унитарным кодом;
— Фибоначчи – в данном случае сигнал формируется в системе счисления Фибоначчи;
— сегментные – в них цифровой код разделяется на группы, которые обрабатываются независимо.

Вне зависимости от архитектуры, параллельные цифро-аналоговые преобразователи используют элементы, взвешивающие аналоговый сигнал – конденсаторы, резисторы или источники тока. Как правило, применяются конденсаторы, резисторы и транзисторов в роли резисторов, а также транзисторы в режиме насыщения (источники тока).

Параллельные цифро-аналоговые преобразователи разделяются на два типа:
— взвешивающие (каждому биту цифрового сигнала соответствует резистор или источник тока) – достаточно быстрые, но менее точные, так как для функционирования требуется набор различных прецизионных источников или резисторов; их разрядность ограничена восемью битами;
— лестничные (R2R-схемы) – в них значения создаются в матрице (токов или напряжений) постоянного импеданса, набранной из резисторов с сопротивлениями R и 2R.
Использование идентичных элементов существенно повышает точность и увеличивает разрядность – она может достигать 22 бит.

Зачем в аудиосистеме отдельный ЦАП?

Принятое и однозначно правильно решение – использовать в стереосистеме Hi-Fi/High End отдельный цифро-аналоговый преобразователь. Действительно, во многих современных интегральных или предварительных усилителях уже есть модуль (или он может быть использован опционально, при конфигурировании устройства при покупке) ЦАП’а. Да еще и, как правило, этот ЦАП будет использовать современный чип с отличными параметрами! Однако, главное в преобразователе – питание и независимость всех схем, а не примененная микросхема (об этом мы расскажем ниже). Поэтому, только отдельный цифро-аналоговый преобразователь обеспечит в вашей системе наилучшие параметры.

Если же рассуждать о преобразовании сигнала в целом, то проблему следует разделить на две части:
— отсутствие поддержки форматов данных – недорогие устройства могут «не уметь» работать с современными сигналами, скажем РСМ 32/768 или DSD256, что доставит неудобства в функционировании;
— набора фирменных «родовых болячек» цифрового звука – прежде всего искажений из-за потери синхронизации (эффекта джиттера, дрожания сигнала) – несоблюдения временных интервалов.

Для устранения первого момента многие производители используют современные преобразующие чипы, для нивелирования второго – работают над улучшением тактования сигнала, вводя прецизионные «часы» — задающие тактовые генераторы.

DSD или PCM?

Если говорить сигналах с разрешением выше, чем у CD, то однозначного ответа при выборе Hi-Res контента нет. Все зависит от мастеринга записи и от параметров самого преобразователя. Формат DSD (Direct Stream Digital) был разработан компанией Sony в противовес PCM и изначально использовался в студиях и при записи дисков Super Audio CD (SACD). Его файловые возможности сегодня, по мнению ряда аудиофилов, превышают параметры, которые выдает даже высокобитрейтный РМС (24-32/768) — широтно-импульсная модуляция (ШИМ) с одноразрядным кодированием на сверхвысоких частотах иногда может выглядеть лучше. Ряд производителей использует в своих ЦАП’ах схемы с автоматическим переводом всех входящих потоков в DSD-формат, другие, напротив, предпочитают только РСМ-сигналы, считая их более «правильными».

Читайте также:  Падение напряжение для сети освещения

Как выбрать ЦАП?

Определитесь с параметрами приема сигналов, которые вам нужны. В принципе, наверное, сейчас нет смысла приобретать устройство с поддержкой только форматов РСМ 16/44 – Hi-Res уже прочно вошел в нашу жизнь.
Тип преобразователя – самый сложный выбор. На рынке бытовало мнение, что только R2R-системы способны обеспечить настоящее High End качество, однако, в последнее время ряд производителей выпустил революционные устройства на базе обычных дельта-сигма микросхем (например, Lampizator Pacific). Так что, тут все зависит от конечной схемы ЦАП’а — именно она определяет звучание.

Далее, если предполагается использовать стриминг с потоковых музыкальных сервисов, следует обратить внимание на поддержку формата MQA, ориентированным как раз на такие трансляции. Если ваша медиатека состоит из большого числа файлов в DSD – конечно же, цифро-аналоговый преобразователь должен поддерживать такой формат.
В целом, нет смысла гнаться далее за параметрами основной преобразующей микросхемы – многие производители используют старые классические чипы и добиваются от них феноменального звучания. Главное в ЦАП’e – система организации питания, часы и вся прочая «обвязка», которая, по сути, и формирует звук.

На какие параметры ЦАП’а еще обратить внимание?

Во-первых, на архитектуру – балансная архитектура теоретически обеспечивает более высокое качество. Во-вторых – на набор разъемов для подключения. Помимо стандартных «оптики» и коаксиала», сейчас вам обязательно потребуется и USB-интерфейс для проигрывания музыки с компьютера. Если же у ЦАП’а есть выстроенный стример с Ethernet-разъемом и модулем для работы в домашней сети UPnP – будет еще лучше. Немаловажным является и сертификация Roon Ready (об это ниже).

Подключение ЦАП’а к компьютеру

Как уже упоминалось, для прямого вывода музыки с компьютера на ЦАП можно использовать USB-интерфейс. Однако, такое решение явно не будет лучшим, так как «персоналка», по сути, крайне шумное и некачественное для воспроизведения музыки устройство. Для «развязки» прибегают к разным ухищрениям – от установки специальных модифицированных операционных систем на РС – до введения «развязывающих» сигнал интерфейсов (которыми славится, например, компания Sonore). При работе на Mac OS X драйверы для ЦАП’а уже будут включены в ОС, при использовании Windows, возможно, придется скачать пакет с сайта производителя. Далее просто меняется устройство вывода звука в настройках системы – и, вауля!

Софт-плееры для цифро-аналоговых преобразователей

На современном рынке существуют сотни программных плееров для воспроизведения музыки. Мы рекомендуем использовать Roon – этот плеер не только обеспечивает выдающееся звучания, но и умеет автоматически каталогизировать всю вашу медиатеку – и делает это с потрясающей точностью распознавания. Получившейся коллекцией управлять исключительно удобно. В Roon можно также подключись ваши аккаунты в Tidal и других потоковых сервисах, а возможности DSD плеера позволяют использовать самые продвинутые алгоритмы апсемплинга. Если ваш ЦАП имеет сертификацию Roon Ready, Roon распознает его и активирует работу по фирменному RAAT-протоколу, что повысит качество.

Стриминг музыкального сигнала, стримеры и музыкальные серверы

В большинстве случаев, на ЦАП подается поток данных с транспорта или со стримера – устройства, которое принимает цифровой сигнал по сети (Интернет или домашней) и выводит его на преобразователь. При использовании домашней сети распространение получили UPnP-серверы, хранилища музыкальных файлов. Сейчас большое распространение получила новая операционная система Roon ROCK – будучи совершенно бесплатной она может быть использована на платформах типа Intel NUC: в этом случае вы получаете идеальный музыкальный сервер, ядро Roon и отличное звучание в «одном флаконе».

Кабели для подключения ЦАП’ов

Если о влиянии оптических и коаксиальных цифровых кабелей никто не спорит, то по вопросу воздействия USB-кабеля на звук сломано много копий. Увы и ах, тут все не так просто, как при копировании файлов на флешку. В USB-интерфейсе используются два протокола: Bulk (или варианты Control, Interrupt) – он гарантирует доставку, но не гарантирует задержку сигнала и его полосу (применяется для передачи файлов на PC. И Isochronous – в данном случае, наоборот, гарантируется задержка сигнала и его полоса – но не гарантируется доставка. В музыкальных приборах обычно применяется последний вариант – а это значит, что влияние USB-кабеля на звук ничуть не будет отличаться от другого кабеля в системе. Но самое большое влияние на ЦАП оказывают не слаботочные, а сильноточные кабели – сетевые. Мы уже писали, что именно организация питания определяет качество цифро-аналогового преобразователя, так вот, электрический кабель, точно так же, определяет звучание ЦАП’а в вашей системе. Не экономьте на нем.

Недостатки современных ЦАП’ов

Увы, но цифровой звук остается цифровым – «прерывистым». Этот характер распознается на всех системах низкой и средней ценовых категорий. Ультра-дорогие цифровые комплексы класса High End «почти» лишены подобного налета – но, лишь почти. Именно поэтому наилучшее качество звучания на сегодня обеспечивает аналоговая мастер-лента – и винил, который следует за ней. И пока даже ЦАП’ы за $100 000 не могут потягаться с этими форматами.

Как купить ЦАП?

После того, как вы определились с бюджетом и требуемыми параметрами, изучите отзывы и рейтинги на модели, которые попадают в избранную ценовую группу. Пообщайтесь с экспертами на форумах. А после – ступайте на личное прослушивание и, если модель понравилась, просите ее под залог к себе домой на несколько дней. Только так можно будет сделать выводы.

На что обратить внимание при эксплуатации цифро-аналогового преобразователя?

ЦАП’ы достаточно долго прогреваются – хорошие параметры эта техника начинает обеспечивать не менее, чем через 30-40 часов работы, а оптимальные – через 200 часов работы. Будьте готовы к этому. В процессе эксплуатации не следует допускать перегрева устройства – располагать технику в проблемных для теплоотведения местах. Для улучшения звучания на верхнюю панель ЦАП’а можно положить утяжеляющий груз. Собственно, на этом хитрости заканчиваются.

Примеры цифро-аналоговых преобразователей в различных ценовых категориях

Parasound Z-dac v2 (53 400 руб.) основан на схемах Texas Instruments TAS1020B (USB Streaming Controller), Analog Devices AD1895 (Sample Rate Converter) и Analog Devices AD1853 (D to A Converter).

Chord Electronics Qutest (135 400 руб.) – в устройстве применена схема Xilinx Artix 7 (XC7A15T) FPGA, аппарат поддерживает РСМ 32/768 и DSD512.

Mytek Brooklyn DAC+ (275 000 руб.) использует чип Sabre 9028 Pro 32/384 и поддерживает DSD до DSD256.

MSB Reference (3 199 999 руб.) – пример высокотехнологичного устройства: 4 гибридных мультибитных модуля c эффективyым разрешением 28,5 бит на канал (384 кГц), цифровой фильтр Shark DSP 80 бит, сверхстабильный тактовый генератор Femto 140 Clock.

Audio Note Fifth Element (12 300 300 руб.) – один из самых дорогих ЦАП’ов в мире, построенный на базе классического R2R-чипа Analog Devices AD1865N, ламп 1 x 5814a, 1 x 6463, 1 x EF800, 1 x 6X5 и полностью серебряных трансформаторов.

Источник