音频DAC的架构分析与设计

音频数字-模拟转换器（DAC）是将数字音频信号转换为模拟信号的关键组件，广泛应用于消费电子产品中。欧胜微电子公司的新一代音频DAC着重于提供高电压线驱动器输出，以满足现代音频系统的需求。本文主要探讨了音频DAC的架构及其设计原则。 增量累加调制（SDM）是音频DAC中常用的一种调制技术，其基本原理包括过采样和噪声整形。过采样意味着在远高于奈奎斯特频率的速率下采样信号，这样可以将量化噪声分散到更宽的频带上，从而降低在音频频段内的噪声。同时，SDM作为一个低通滤波器，能够滤除高频噪声，并通过高通滤波器将量化噪声移出音频频带，提高了音频质量。 在SDM DAC的设计中，阶数、分辨率和架构拓扑是重要的考虑因素。一阶和二阶SDM结构简单，但可能会导致较大的带内噪声；而高阶SDM虽然能提供更好的带外噪声抑制，但对时钟抖动更为敏感。欧胜微电子的最新DAC架构采用了二阶SDM调制器，通过高速驱动时钟来降低带内噪声，并增强了对时钟抖动的抗干扰能力。 DAC的分辨率直接影响其信噪比（SNR）。每增加一位分辨率，理论上最大SNR可提升约6dB。欧胜的24比特DAC设计，实际上是基于较低比特数的转换器结合SDM架构实现的，旨在接近理论上的最大SNR。 音频DAC的架构通常包括插入滤波器、增量累加调制器、数模转换器和低通滤波器等部分。插入滤波器如欧胜使用的三阶级联积分梳状滤波器，有助于衰减高频镜像分量，提高时钟抖动容忍度。数模转换器通过开关电容技术生成模拟输出，并利用噪声整形器进一步提升精度。低通滤波器确保只有音频频段内的信号得以保留，以实现精确的音频再现。 在实际应用中，音频DAC的输出电平需要满足特定的标准，如5V电源下1.0 Vrms～1.1Vrms的全尺度信号。这个输出通常会通过有源电路进行低通滤波和放大，以达到2Vrms的标准线电平，这是为了符合行业标准，增强噪声耐受性，以及与各种音频设备的兼容性。 音频DAC的设计是一个复杂的过程，涉及到多种技术，如过采样、噪声整形、SDM调制器的选择和优化，以及输出电平的调整。欧胜微电子的创新设计方法旨在提供高性能、高稳定性的解决方案，以满足消费电子市场对高质量音频体验的需求。