为高端音频应用开发多通道 DAC

为了构建音质最佳的音频多通道数模转换器 (DAC)，法国音频公司 TOTALDAC 在构建用于高端音频的多通道数模转换器 (DAC) 之前测试了多家供应商的 DAC IC并确定了在 3 通道配置中使用 FPGA 和每通道 96 个 VSR 串联电阻的解决方案。

行业/应用领域：高端音频

使用产品：VSR 系列 Bulk Metal ^®箔电阻器

挑战

我们的目标是创建一个不折不扣的 DAC 和具有 69 位处理能力的数字分频器。DAC 配置为 R-2R 梯形图。它是一个使用 0.01% 电阻器的 24 位网络。

解决方案

选择这些采用大块金属箔技术的超高精度电阻器可以轻松、快速和准确地设置 DAC，并保持可重复的可靠性，并具有出色的时间和温度稳定性 - 以及快速切换时间。

用户解释

在 TOTALDAC，我们为基于 FPGA 和分立电阻器的高端音频系统构建 DAC 和数字分频器。TOTALDAC 板在法国的 ISO 9001 认证工厂组装，每块板在发货前都经过检查和音质测试。

为了打造音质最好的音频DAC，我测试了几家知名公司（包括ADI、TI、飞利浦、Cirrus Logic、Wolfson和AKM）的多款量产DAC芯片所提供的音质。

其中一些是新旧库存 (NOS) 芯片，以其美妙的声音而闻名，例如 TDA1541、TDA1545（用于 CD723）、TDA1543、PCM56、AD1852（用于 Teac VRDS 25x）、CS4328（用于 Helios Stargate）、PCM1702 （过去用于许多高端 CD 播放器）和 PCM1704。

有些真的很好，但从来都不是很准确。我尽可能在有和没有过采样的情况下听他们。我使用了 Pacific Microsonic PDM100 HDCD 数字滤波器，这是目前最好的数字滤波器之一。我还特别聆听了来自 TI 和 Analog Device 的许多新 DAC 芯片。这些通常需要微控制器编程。声音通常有点金属。最后，我聆听了由简单的 1% 电阻器制成的分立 R2R DAC 的音质。音乐性在那里，但缺少一些准确性。这是我最终 DAC 解决方案的起点。

经过两年、五次 PCB 修订以及对 FPGA 的其他改进，我最终选择了 Vishay Foil Resistors 的 VSRJ 0.01% 电阻器。尽管每个通道使用了 96 个分立电阻器，但信号路径实际上非常短，通过 0.01% 电阻器，进入 CLC 滤波器，通过电容器，然后进入电位器。

图 1：每个通道使用 96 片 Vishay Foil Resistors 的 VSRJ 0.01% Bulk Metal Foil 电阻器

一旦原型按预期工作，我联系了 Vishay Foil Resistors Europe 以选择最合适的大块金属箔电阻器。虽然VAR系列电阻器——专为音频应用设计的元件——可能是绝对理想的电阻器，但 VSR 系列通孔电阻器提供了足够令人印象深刻的性能和首选的价格标签。由于每个通道使用大量电阻器，这特别令人感兴趣。

据我所知，没有其他用于高端音频市场的 DAC 使用 24 位箔梯配置。大块金属箔电阻技术是该设计成功的绝对关键因素。

图 2：3 路 TOTALDAC 板使用这些电阻器中的 288 个。

测量

图 3 显示了 DAC 对极低幅度信号（例如音乐厅长混响）的质量。图形 FFT 的本底噪声低至 -156 dB，尽管 0 dB 实际上是最大 DAC 电平 (1.6 Vrms)。

图 3：-110dBF 时 1 kHz 正弦波的频谱