Новостной и аналитический портал "время электроники". Нужен ли вам отдельный ЦАП? Что дает наличие в плеере отдельного цап

65 нанометров - следующая цель зеленоградского завода «Ангстрем-Т», которая будет стоить 300-350 миллионов евро. Заявку на получение льготного кредита под модернизацию технологий производства предприятие уже подало во Внешэкономбанк (ВЭБ), сообщили на этой неделе «Ведомости» со ссылкой на председателя совета директоров завода Леонида Реймана. Сейчас «Ангстрем-Т» готовится запустить линию производства микросхем с топологией 90нм. Выплаты по прошлому кредиту ВЭБа, на который она приобреталась, начнутся в середине 2017 года.

Пекин обвалил Уолл-стрит

Ключевые американские индексы отметили первые дни Нового года рекордным падением, миллиардер Джордж Сорос уже предупредил о том, что мир ждет повторение кризиса 2008 года.

Первый российский потребительский процесор Baikal-T1 ценой $60 запускают в массовое производство

Компания «Байкал Электроникс» в начале 2016 года обещает запустить в промышленное производство российский процессор Baikal-T1 стоимостью около $60. Устройства будут пользоваться спросом, если этот спрос создаст государство, говорят участники рынка.

МТС и Ericsson будут вместе разрабатывать и внедрять 5G в России

ПАО "Мобильные ТелеСистемы" и компания Ericsson заключили соглашения о сотрудничестве в области разработки и внедрения технологии 5G в России. В пилотных проектах, в том числе во время ЧМ-2018, МТС намерен протестировать разработки шведского вендора. В начале следующего года оператор начнет диалог с Минкомсвязи по вопросам сформирования технических требований к пятому поколению мобильной связи.

Сергей Чемезов: Ростех уже входит в десятку крупнейших машиностроительных корпораций мира

Глава Ростеха Сергей Чемезов в интервью РБК ответил на острые вопросы: о системе «Платон», проблемах и перспективах АВТОВАЗа, интересах Госкорпорации в фармбизнесе, рассказал о международном сотрудничестве в условиях санкционного давления, импортозамещении, реорганизации, стратегии развития и новых возможностях в сложное время.

Ростех "огражданивается" и покушается на лавры Samsung и General Electric

Набсовет Ростеха утвердил "Стратегию развития до 2025 года". Основные задачи – увеличить долю высокотехнологичной гражданской продукции и догнать General Electric и Samsung по ключевым финансовым показателям.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

Трудное решение или сравнение теплого с мягким?

Любые поиски и метания в попытках улучшить звук обычно начинаются с ощущения, что привычная музыкальная система как-то «не играет». Для бывалых любителей музыки возникшее ощущение означает только новые траты. Новички часто ограничиваются приобретением хороших . Если результат не оправдывает ожидания, приходится искать иные способы улучшить звучание музыки.

Усилитель для наушников

Если источник звука недостаточно мощный, чтобы раскачать наушники, первым делом на ум приходит покупка внешнего усилителя.

Встраиваемые в смартфоны или портативные плееры усилители часто не отличаются высоким качеством. С одной стороны, ради повышения общей производительности гаджета инженеры вынуждены выбирать более энергоэффективные, но менее мощные усилители. А с другой, встроенные решения не всегда могут обеспечить стабильный звук без привнесенных искажений.

В этом случае дискретный усилитель, разработанный именно для вывода качественного звукового сигнала, может стать искомой альтернативой. При этом компактные внешние усилители обеспечивают не только необходимую громкость звука в наушниках, но и должную стабильность звучания.

И тут-то пользователей усилителей для наушников и поджидает проблема. Притом с самими усилителями она и не связана. Подключаемые в гнездо выхода для наушников усилители имеют дело с аналоговым сигналом в том виде, в какой его преобразовал встроенный в смартфон (плеер или звуковую карту) цифро-аналоговый преобразовать (ЦАП). Производители редко тратятся на качественные микросхемы ЦАП, предпочитая ставить недорогие низкоразрядные чипы. Результат работы слабеньких ЦАП упрощенно можно описать следующим изображением:

В общем случае потеряется яркость, выразительность или даже часть деталей. После такого преобразования музыку не спасут даже самые качественные наушники и усилитель.

Именно поэтому часто более оправдана покупка внешнего цифро-аналогового преобразователя.

Внешний ЦАП

Цифро-аналоговый преобразователь – устройство, конвертирующее цифровой сигнал в поток электрических импульсов для воспроизведения в акустических устройствах.

В цепочке «Источник сигнала – ЦАП – Усилитель – Акустика» итоговое качество звука зависит от каждой составляющей. На ЦАП, таким образом, приходится хотя бы четверть ответственности за то, что в конечном счете дойдет до ушей слушателя. Именно поэтому важно обеспечить наличие в звуковом тракте качественного устройства, преобразующего двоичный код в аналоговый сигнал.

Со встроенными в пользовательские устройства ЦАП ситуация аналогична усилителям. Энергоэффективность и оптимизация габаритов вынуждают производителей ставить компактные, не отвечающие задачам вывода детального звука, комплектующие. К тому же далеко не всем пользователям нужно, чтобы телефон (или ноутбук) «играл». В итоге, любители качественного звука вынуждены озадачиваться приобретением дополнительной периферии.

Благо, что рынок портативных внешних ЦАП широк. Даже в реалиях кризиса и просевшей национальной валюты, можно подобрать достойное решение по карману. Хоть для iPhone, хоть для Mac. Все что нужно – иметь возможность подключить устройство через USB-интерфейс.

К примеру, не так давно у нас на побывали два устройства от Fostex. Одно из них – внешний ЦАП Fostex HP-A3 , построенный на базе микросхемы AKM AK4390 . Эта модель, при сравнительно небольшой цене обладает всем, что необходимо требовательному меломану. HP-A3 выдает очень детальный, выверенный и очень динамичный звук. Вдобавок, к его прелестям можно отнести наличие небольшого усилителя, достаточного для использования с низкоомными наушниками.

Для раскачивания больших высокоомных телефонов потребуется оснащать свою систему дополнительным усилителем или воспользоваться универсальным решением.

Комбайн

В том же обзоре мы рассматривали старшую модель Fostex HP-A4 . Её можно отнести к так называемым комбайнам – устройствам, совместившим в одном корпусе и ЦАП, и усилитель.

Цифро-аналоговый преобразователь HP-A4 построен на базе 24-битного чипа PCM1792A и нативно поддерживает конвертацию звука в формате DSD. Ну, а мощности усилителя должно с запасом хватить для большинства высокоомных наушников.

Стоит отметить, что покупка комбайна не обязательно будет компромиссым решением. Чаще всего производитель подбирает комплектующие таким образом, чтобы ЦАП и усилительный тракт, если уж и не являлись идеальной парой, то хотя бы соответствовали характеристикам друг друга. Вдобавок, вместо двух отдельных устройств получается одно, и порой довольно компактное.

На мой взгляд, к единственному недостатку комбинированных решений можно отнести невозможность замены в тракте отдельно усилителя или ЦАП, в случае если выдаваемый системой звук не соответствует желаемому результату.

В таком случае стоит уже рассматривать покупку отдельных компонентов звукового тракта, что повлечет более серьезные финансовые вложения.

Вместо вывода

К сожалению, в вопросах качественного звука нет заведомо правильного ответа. Нет идеального сочетания устройств, и подчас невозможно добиться этого идеала. В выборе подходящего решения можно довериться только собственному слуху.

Спасибо компании Fostex за предоставленные усилители и ЦАПы .

И теперь я постиг тайну музыки, понял, почему она на голову выше всех остальных искусств: дело в ее бестелесности. Стоит ей отделиться от инструмента, она снова принадлежит сама себе. Она — обретшая независимость сумма звуков, невесомая, бестелесная, совершенно чистая и пребывающая в полной гармонии со Вселенной

Вальтер Моэрс. «Город мечтающих книг»

Большинство людей воспринимает звук, воспроизводимый сопровождающими нас каждый день устройствами - ноутбуком, смартфоном, наушниками или акустической системой - как конечный продукт. Не задумываясь о том, что этот звук можно улучшить, сделать его по-настоящему «живым», насыщенным и красивым. Музыка должна вдохновлять, радовать, приносить чувство успокоения или наполнять энергией - в зависимости от музыкальных предпочтений и настроения слушателя. Но прежде чем говорить о совершенствовании звука, стоит разобраться с технической стороной вопроса. Двумя техническими устройствами, отвечающими за качество звука, являются ЦАП и усилитель .

Современный ЦАП изнутри

Сначала стоит разобраться, что такое ЦАП. Это цифро-аналоговый преобразователь, то есть устройство, преобразующее цифровой сигнал в аналоговый звук. На жестких дисках компьютеров и на аудио дисках материал хранится в цифровом виде, а колонки и наушники воспроизводят звук из аналогового сигнала. Следовательно, где-то между носителем информации и конечным устройством воспроизведения должно произойти цифро-аналоговое преобразование, то есть конвертация нулей и единиц в электрические импульсы. Оно может происходить в звуковых картах, в проигрывателях, в ресиверах или в mp3-плеерах, потому что все эти устройства как раз и имеют встроенную микросхему ЦАП. Качество получаемого на выходе аналогового звукового сигнала зависит как от используемой микросхемы ЦАП, так и от других задействованных в процессе технологий, а также от множества других факторов, в числе которых немаловажными являются качественное электропитание и сама схема устройства. Другими словами можно сказать, что ЦАП является «мозгом» любого аудио тракта. Различия в части цифро-аналогового преобразования - это одна из причин, по которой, одни устройства звучат лучше или хуже других.

Внешние цифро-аналоговые преобразователи, как правило, воспроизводят звук точнее, чем ЦАП, установленный в звуковых картах, бюджетных ресиверах и проигрывателях, потому что являются специализированными устройствами. ЦАП удобны тем, что могут быть подключены к любому устройству, имеющему цифровой выход, а большинство ЦАП могут подключаться и по USB. Приобретение качественного внешнего ЦАП может заметно улучшить качество звука вашей системы.

Теперь стоит поговорить об еще одном устройстве, которое непосредственно влияет на качество звука - усилителе.

Ламповый усилитель Fosgate Signature

Многие интересуются, для чего нужны отдельные усилители для наушников. Ведь почти на любой звуковой карте, ноутбуке, проигрывателе или mp3-плеере есть выход на наушники, при подключении к которому наушники работают - без всякого усилителя. В действительности, наушники способны работать со всеми перечисленными устройствами как раз потому, что большинство этих устройств уже имеют в своем составе усилительную часть перед выходом на наушники. Таким образом, неправильно считать, что кто-то использует наушники без усилителя, просто многие используют в качестве усилителя тот, что предусмотрен в их источнике звука. Какие же преимущества дает отдельный усилитель?

Считается, что назначение любого усилителя - усилить звуковой сигнал, полученный от источника, не изменив при этом его структуру, то есть, не привнося в звук ничего своего. В реальности, однако, различные усилители звучат по-разному с одной и той же аппаратурой, на одном и том же уровне громкости. Точно также и наушники звучат по-разному с различными усилителями, хотя степень этой разницы может сильно варьироваться в зависимости от конкретных наушников и усилителей. Тем не менее, разница между очень хорошим и очень плохим усилителем хорошо слышна на большинстве наушников, а наиболее массовыми представителями очень плохих усилителей для наушников являются как раз выходы большинства бюджетных проигрывателей, звуковых карт, плееров и телефонов. Другими словами, покупка отдельного качественного усилителя для наушников всегда позволяет выдать лучший звук из уже имеющихся наушников. За счет повышения силы тока в усилителе, повышается детализация и атмосфера звучания. Этот немаловажный фактор играет важную роль при прослушивании музыки, так как большое количество материала в композициях записывается на очень слабом уровне громкости (так называемые призвуки, реверберации и т.д.) и нормально услышать их можно только с помощью усилителя. Покупка отдельного усилителя зачастую является более оправданным вложением средств, нежели смена наушников на более продвинутые. Кроме того, встречаются и особенно требовательные к усилению наушники, которые без хорошего усилителя в принципе показывают очень небольшую часть своих реальных возможностей, в основном это касается высокоомных наушников (или любых наушников в паре со слабым усилителем плеера/смартфона). Рекомендуется перед покупкой послушать желаемые наушники с различными усилителями, чтобы понять, какой звук они способны выдавать и на какой уровень усиления надо рассчитывать.

Применение

ЦАП применяется всегда, когда надо преобразовать сигнал из цифрового представления в аналоговое, например, в проигрывателях компакт-дисков (Audio CD).

Типы ЦАП

Наиболее общие типы электронных ЦАП:

Характеристики

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 1 ) уровня, а восьмибитный - 256 (2 8 ) 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 Шенона-Найквиста (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 (обычно от 16 до 20 000 Гц), 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.

• Монотонность - свойство ЦАП увеличивать аналоговый выходной сигнал при увеличении входного кода.

• THD+N (суммарные гармонические искажения + шум) - мера искажений и шума вносимых в сигнал ЦАПом. Выражается в процентах мощности гармоник и шума в выходном сигнале. Важный параметр при малосигнальных применениях ЦАП.

• Динамический диапазон - соотношение наибольшего и наименьшего сигналов, которые может воспроизвести ЦАП, выражается в децибелах . Данный параметр связан с разрядностью и шумовым порогом.

• Статические характеристики:
  • DNL (дифференциальная нелинейность) характеризует, насколько приращение аналогового сигнала, полученное при увеличении кода на 1 младший значащий разряд (МЗР), отличается от правильного значения;
  • INL (интегральная нелинейность) характеризует, насколько передаточная характеристика ЦАП отличается от идеальной. Идеальная характеристика строго линейна; INL показывает, насколько напряжение на выходе ЦАП при заданном коде отстоит от линейной характеристики; выражается в МЗР;
  • усиление;
  • смещение.

• Частотные характеристики:
  • SNDR (отношение сигнал/шум +искажения) характеризует в децибелах отношение мощности выходного сигнала к суммарной мощности шума и гармонических искажений;
  • HDi (коэффициент i -й гармоники) характеризует отношение i -й гармоники к основной гармонике;
  • THD (коэффициент гармонических искажений) - отношение суммарной мощности всех гармоник (кроме первой) к мощности первой гармоники.

Ссылки и книги

• Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП), теория и принципы работы с сайта Рынок Микроэлектроники.
• Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) для задач цифровой обработки сигналов .
• R-2R Ladder DAC explained содержит схемы.
• INL/DNL Measurements for High-Speed ADCs объясняет, как вычисляются INL и DNL.

Литература

• Жан М. Рабаи, Ананта Чандракасан, Боривож Николич Цифровые интегральные схемы. Методология проектирования = Digital Integrated Circuits. - 2-ое изд. - М.: «Вильямс» , 2007. - С. 912. - ISBN 0-13-090996-3
• S. Norsworthy, Richard Schreier, Gabor C. Temes, Delta-Sigma Data Converters . ISBN 0-7803-1045-4.
• Mingliang Liu, Demystifying Switched-Capacitor Circuits . ISBN 0-7506-7907-7.
• Behzad Razavi, Principles of Data Conversion System Design . ISBN 0-7803-1093-4.
• Phillip E. Allen, Douglas R. Holberg, CMOS Analog Circuit Design . ISBN 0-19-511644-5.

Wikimedia Foundation . 2010 .

• ЦАС
• ЦАО

Смотреть что такое "ЦАП" в других словарях:

ЦАП - Центр автомобилестроительных программ авто Словарь: С. Фадеев. Словарь сокращений современного русского языка. С. Пб.: Политехника, 1997. 527 с. ЦАП центральный артиллерийский пост на корабле воен., морск. Словари: Словарь сокращений и… … Словарь сокращений и аббревиатур

ЦАП - ЦАП, в знач. сказуемого (прост.). Цапнул. «Кто то цап за плечо: держи вора! кричит.» Некрасов. «Мещанин цап его да и швырнул за перегородку.» Лесков. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

Цап - I предик. разг.; = царап, цап царап Обозначение быстрого хватательного движения как действия. II межд. разг.; = царап, цап царап Употребляется при обозначении, при передаче быстрого хватательного действия. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф.… … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой