飞利浦TDA1541A数模转换器
有关Philips TDA1541A d / a转换器的所有信息
TDA1541A是立体声16位数模转换器（DAC）。电子电路的巧妙设计确保了高性能和卓越的音质。因此，TDA1541A非常适合用于高端高保真数字音频设备，例如高质量光盘播放器或数字放大器。
特征-高音质
-高性能：低噪声和失真，宽动态范围
-可以进行
4´或8´过采样-可选的两通道输入格式
-TTL兼容输入。
功能说明
TDA1541A在时分复用模式或同时模式下接受输入样本格式，最大字长为16位。最高有效位（MSB）必须始终位于第一位。灵活的输入数据格式可轻松与信号处理芯片（例如插值滤波器，纠错电路，脉冲编码调制适配器和音频信号处理器（ASP））进行接口。最高的最大输入比特率和快速设置有助于通过简单的模拟滤波功能（低阶，线性相位滤波器）在8´过采样系统（44.1 kHz至352.8 kHz或48 kHz至384 kHz）中应用。
台湾制造的飞利浦TDA1541A S2双表冠：
荷兰制造的飞利浦TDA1541A S1双表冠：
每个通道使用三个2位有源分频器（基于动态元素匹配原理）与10位无源电流分频器（基于发射器缩放比例）组合，可实现真正的16位性能。所有数字输入均兼容TTL。
TDA1541A / S2TDA1541A / S1TDA1541ATDA1541A / R1
典型值 THD + N在0 dB时满量程97 dB95 dB95 dB95 dB
典型值 60 dB时的THD + N-47分贝-47分贝-42分贝-43分贝
通道分离98分贝98分贝98分贝98分贝
典型值 信噪比112分贝112分贝112分贝112分贝
满量程输出电流4.0毫安4.0毫安4.0毫安4.0毫安
包DIL28DIL28DIL28DIL28
选择”版本TDA1541A S1演变为TDA1541A S2，具有更严格的选择标准和所谓的双冠标记。实际上，通过改进设备的制造工艺和制造精度，已经超出了以前的“精选”产品级别。TDA1541A S2与SAA7220P / B一起安装在Marantz CD-95Ltd中。后来，马兰士成功地将TDA1541A S2 16位D / A转换器用作马兰士项目D-1的画龙点睛。SAA7220P / B数字滤波器的生产在此之前就已经停止了，因此Marantz技术人员将8x过采样数字滤波器电路编程为用作高速DSP。具有传奇色彩的16位CD播放器Marantz CD-7仍然是受到好评的，它是最后一款配备TDA1541A S2的Marantz CD播放器。由于TDA1541A S2的实际生产早已停止，因此从一开始就限制了使用该设备可以生产的播放机数量。Marantz使用其宝贵的TDA1541A S2库存以与Marantz Project D-1相同的方式设计带有高速DSP的数字滤波器电路。但是，Marantz CD-7使用了相当于SAA7220P / B的4倍过采样和一个模拟在数字滤波器SAA7030的次级噪声整形电路中的初级噪声整形电路（与第一个14位DAC TDA1540一起使用），但配有一个/关闭功能。实际上，由于还可以计算相位特性，因此使用数字滤波器来计算模拟低通滤波器的通过特性及其相位校正。换句话说，该单元是在CD播放器输出的信号完全线性且不接收相位校正的前提下设计的。此外，在将数字信号转换回模拟信号的过程中，还使用了多种其他技术。总结了飞利浦多位数字音频DAC的历史。
飞利浦TDA1541原型这是飞利浦TDA1541原型芯片。它于1984年在奈梅亨的Philips Anton Niko 3（A / N3）工厂生产。
飞利浦TDA1541戳印编码
1541代码ABC 1234（Y）：
A：硅加工设备
B：组装设备
C：测试设备
12：年
34：周
Y：开发芯片（未使用标准芯片问过）
这些设备的名称为：
A
H：奈梅亨荷兰
J：卡昂法国
R：新竹/台湾台积电台湾
B
：奈梅亨
S：高雄台湾
B：汉堡德国
C
奈梅亨荷兰因此，TDA1541A HSH9236在奈梅亨加工，在台湾高雄组装，在荷兰奈梅亨测试。它生产于1992年，第36周。TDA1541A S2 RSH9713在台湾新竹（TSC）加工，在台湾Koashiung组装，在荷兰奈梅亨（Nijmegen Holland）测试。它生产于1997年，第13周。
飞利浦TDA1541常见问题解答什么是TDA1541 DAC？TDA1541系列是采用DEM（动态像素匹配）电路的多位DAC。
什么是DEM？简而言之，DEM（由R. van der Plassche专利）是飞利浦技术人员开发的高级系统，该系统在DAC内部采用4至5个电流源，依次施加以实现DAC转换减少1/4至1/5错误。最初，TDA1541与飞利浦制造的SAA7220P / A 4x过采样数字滤波器结合使用（不需要并不需要噪声整形电路）。
TDA1541的生产时间和地点？TDA1541（非-A）于1985年至1988年推出，没有等级。TDA1541被指定具有出色的1/2 LSB线性度。TDA1541A生产于1988年至1998
年。TDA1541的硅晶片是在Philips Nijmegen生产的。最终组装是在荷兰，台湾，中国或印度的工厂进行的。
TDA1541A具有什么等级？TDA1541A具有4个等级：标准，R1，S1单冠和S2双（或金）冠。
成绩是什么意思？（标准）TDA1541A的THD + N指定为0.8％（-42 dB）。TDA1541A S1和TDA1541A S2等级的额定THD + N在-60 dBFS时为0.45％（-47 dB）。另外，S2被指定为全水平的0.0014％（-97 dB）的THD + N，而不是非S2等级的0.0018％。飞利浦保证为该性能提供S版本，但这并不意味着非S级不能达到相同的性能水平。除了S级，还有R1级。但是，飞利浦文档对此有些混乱？有时它的规格要比未标记的TDA1541A稍好，有时则要差一些。
由于IC生产过程中各种掩模对准的公差，DAC线性仍然存在固有误差。由于无法对DAC进行进一步的微调，因此飞利浦采用了分级流程以挑选出性能最佳的产品。当成品掺杂和蚀刻的硅晶圆从半导体工厂出来时，它会携带数十个单独的DAC。然后，由28个针形探针组成的计算机控制测试仪将连接到每个原始DAC裸片上的适当焊盘，从而提供电源并从CD播放器提供串行数据。如果DAC在此通过/不通过测试中无法工作，结果是没有模拟音乐输出，则将其标记为画点。
在这一阶段，由计算机控制的测试站将完成的TDA1541 IC分为三类。
Philips TDA1541-单片双路16位D / A转换器IEEE固态电路杂志，卷。SC-21号 1986年6月3日，
HANS J. SCHOUWENAARS，EISE CAREL DIJKMANS，BEN MJ KUP和ED JM VAN TUIJL描述了单片双路高速16位D / A转换器。在二进制加权电流网络中，动态分流器用于获得所需的六个最高有效位的高精度，而无需任何调整程序或微调技术。为了构建十个最低有效位，一种新方法用于基于晶体管的发射极密封来构建无源分压器级。由于bk开关针对快速建立和低毛刺电流进行了优化，因此两个转换器都可以在最高200 kHz采样频率下使用，而无需额外的采样保持或去噪电路。该转换器在?? 20至+70ºC的温度范围内具有0.5 LSB的差分线性度。转换器的高线性度会导致音频频带上的0.001％失真。
芯片采用标准的双极工艺处理，管芯尺寸为3.8 X 5.5mm²。一，引言在诸如光盘播放器和数字磁带或盒式录音机之类的高性能数字音频设备中，D / A转换系统的总体动态行为起着非常重要的作用。这对D / A转换器设计提出了一些强烈要求，例如过采样功能和立体声信号处理。过采样技术允许进行数字滤波，从而消除了对高阶模拟低通后置滤波的需求。相位失真会影响音频频段高端的立体声信息。此外，过采样增加了转换器的动态范围，从而允许音调控制系统的数字实现。与具有额外采样保持功能的时分复用系统相比，采用了双通道D / A转换器方法。必须施加额外的采样和保持，以避免高频下两个通道之间的相位差。最近，引入了几种技术来构建单片高分辨率D / A转换器。其中一些需要高速内部数字电路，这些电路会在可接受的功耗范围内干扰四倍的过采样能力。另一种技术是使用激光修整，有时结合增加工艺的复杂性以获得所需的精度。然而，也已经报道了一种低成本的，未修剪的，对元件老化不敏感的，基于动态元件匹配的二进制加权电流D / A转换器。该原理将被动除法与动态系统相结合，以提高标准过程的准确性。该原理仅需要一些非关键的外部滤波电容器，非常适合满足D / A转换器设计的要求。此外，可以很容易地优化位电流开关，以利用低毛刺能量快速建立稳定状态，从而无需外部采样保持或去毛刺电路就可以使用两个转换器。在新的双16位D / A转换器中，此动态元素匹配原理用于获得六个最高有效位所需的精度。为了最大程度地减少外部电容器所需的引脚数，采用了一种非常不寻常的方法来构造剩余的十个二进制加权位电流。该原理使用晶体管的发射极定标，并且基于基本的统计规则，即相对精度随所涉及数字的平方根而提高，假设晶体管匹配之间的分布不相关。双D / A转换器的另一个重要目标是设计一种灵活的串行数据输入格式，该格式允许在以不同字长运行的各种数字信号处理设备之间轻松实现接口。
二。通用转换器图图1显示了双16位D / A转换器最重要部分的框图，并清楚地显示了双通道方法。两个相同转换器共有的参考电流源被馈送到三个2位动态分频器级，这些级对六个最高有效位执行所需的精度。最后一个动态分压器的一个输出电流被馈送到10位无源分压器。16位电流通过由数据锁存器控制的位开关切换到D / A转换器的输出线。为了最小化时序误差，转换器包含片内数据锁存器。为了获得低电容馈通，数据输入处于串行模式，该模式仅需要四个输入引脚。数字输入是TTL兼容的，并且该电路接受两种不同的数据输入格式。内部发射极耦合振荡器为动态分频器级提供必要的控制信号。在内部数字部分，低压摆幅不饱和电流模式逻辑（CML）用于速度和低干扰噪声。三，参考电流源低噪声参考电流源I ref基于硅的带隙，并显示了众所周知的抛物线温度行为。使用集成的电流设置电阻器，可以获得200 ppm /ºC的温度系数。但是，在数字音频应用中，参考源的直流稳定性不是那么重要，因为这种温度差异仅会导致100ºC温度范围内输出电流的0.2dB增益变化。
IV。二进制加权电流网络当需要高采样率时，二进制加权和电流原理为构建高性能D / A转换器提供了最佳可能性。但是，在高分辨率转换器中，该原理对位电流的相对精度提出了很高的要求。为了获得六个最高有效二进制加权位电流的所需精度，使用了动态元素匹配。图2显示了双D / A转换器的二进制加权电流网络的基本结构。参考电流通过使用电阻匹配的无源分压器分为四个几乎相等的部分。在内部移位寄存器控制的相等时间间隔内，四个电流互换。该动态分压器级alll的输出电流具有相同的平均值，但具有相对误差，这使得电阻匹配精度乘以交换网络的时序精度成为可能。可以轻松获得0.5 LSB的16位D / A转换器中两个MSB电流之间所需的加权精度。动态电流分配的更完整描述在中提供。将这些交流电流中的两个相加，以构成最高有效位电流。第三个电流直接馈入位开关，而第四个电流流经第二个相同的动态级。需要三个动态分压器级来构建六个MSB电流。交换网络由达林顿差分对组成，这些差分对针对基本电流损耗和交换频率进行了优化。互换移位寄存器的时钟频率与采样频率无关，而是由自由运行的发射器钳形振荡器产生的，该振荡器在约250 kHz的频率下工作而不会影响精度。一个简单的低通滤波器用于消除因互换操作而引起的位电流的纹波，从而获得精度，此处仅针对MSB进行了描述。这种方法每个通道需要七个非关键的外部陶瓷电容。此外，通过滤波操作，位电流上的热噪声降低到转换器最大输出电平以下120 dB。达林顿级将滤波器操作与位开关的开关瞬变隔离开。最后一个动态分频器的一个输出电流被馈送到新的10位无源分频器。图。图3示出了基于晶体管的发射极缩放的无源分流器的基本概念。该概念用于其余十个最低有效位。它仅由1024个达林顿晶体管组成，不需要任何调整或调节程序，并且可在较大的温度范围内工作。由于所有晶体管都具有相同的基极-发射极电压，所以它们都具有相等的集电极电流。这样输入电流Iin被分为1024个相等电流，其值为1 LSB。该无源分压器的MSB位的输出电流由512个集电极电流的组合构成。只能通过在无源分压器表面上仔细地使晶体管随机化来消除温度梯度并使掩模误差最小化，才能获得所需的精度。根据统计数据，假设晶体管的偏置电压之间为高斯分布，则共轭电流的相对精度将随所涉及的晶体管对数量的平方根而提高。在N位无源分流器中，所需精度由下式给出：
其中
2- （N + 1） -两个二进制加权输出电流之间的所需相对精度（= 0.5 LSB）；
2- （x） -两个单集电极电流之间可获得的相对精度；和
2 （N-1）/ 2 -缩放网络并入晶体管对的数目的平方根。在10位二进制电流网络中，两个MSB电流之间要求的精度必须<0.5x 10 -3。由于缩放网络由512个晶体管对组成，因此单个晶体管对的集电极电流之间的相对误差必须小于1.1％，这意味着275 µV的失调电压。V.位开关位开关针对快速建立和低毛刺电流进行了优化，从而避免了额外的采样保持或去毛刺电路。由于偏移二进制编码，最大的毛刺出现在模拟输出信号的零交叉处。一个小故障的电荷由表达式表示
现在，毛刺电流的频率依赖性为
为了将二进制加权电流切换到D / A转换器的输出线，根据要切换的位电流的值，使用了三种不同类型的开关。为了避免由于位电流的不同而引起的基本电流损耗的差异，使用一个快速的二极管晶体管开关来切换六个最高有效位，如图4所示。二极管晶体管开关由数据锁存器控制，并由驱动差分放大器。在开关的发射极节点处，存在一个集电极摆幅一半的电压摆幅。为了避免由于寄生负载Z out而造成的长建立时间，增加了共源共栅级。为了进一步减小这种寄生负载并保护当前的发电网络免受开关瞬变的影响，增加了一个额外的级联级。接下来的四位电流用补偿的二极管晶体管开关进行切换，如图5所示。添加该补偿以消除电流源连接处的电压摆幅，这会导致建立时间较长，因为这些位电流很小，因此无法释放寄生电流。电容器。当位电流消耗到V ref时，额外的电流I comp将添加到电流源连接，这会导致电阻R上产生额外的电压降，从而消除发射极节点处的电压摆幅。此外，增加了一个共源共栅级，以使寄生负载上剩余电压摆幅的影响最小，该寄生负载主要是无源分压器的集电极-基片电容。
在开关瞬态期间，少量补偿电流流入转换器的输出线。根据补偿电流的大小和电流瞬变的持续时间，可能会引入位电流误差。可以将这一电流瞬态的电荷贡献与一个采样周期内一个LSB电流的电荷贡献进行比较
位开关中的补偿电流与位电流本身的大小大约相同。对于位号N，电流I comp可以写为
假设充电误差贡献<0.5 LSB，则得出
对于5 µs的采样周期和5 ns的瞬态时间，该补偿方法最多可以使用到第十位。为避免输出电流出现较大毛刺，此切换方法不用于六个最高有效位。六个最低有效位通过差分对切换到输出线，这些差分对已补偿了基本电流损耗。为了正确切换位开关，需要将D / A转换器的输出线保持在确定的水平。通常，将为此目的应用运算放大器。同时，该运算放大器可以用在有源高阶滤波器网络中，因为必须对D / A转换器的输出进行频带限制，以将带外信号dow，l衰减到足够低的水平，以便避免音频放大器和录音机中的互调失真。VI。输入格式为了使在以不同字长操作的各种数字信号处理设备之间易于接口，可以使用两种不同的数据输入格式。图6示出了基于IC间信号（IIS）标准的第一输入数据格式，其中两个输入通道被时间多路复用。该标准提供了在各种字长下运行的数字信号处理设备之间的便捷接口。在该标准中，使用了三个信号。第一个是DATA信号。它由右声道的一个样本，然后是左声道的一个样本组成。尽管MSB必须是第一个，但允许任何位长。第二个是位时钟信号。它不仅用于将DATA位输入输入锁存器，而且还可以准确确定采样值出现在输出端的时刻。第三个是WORD SELECT信号，它将数据位引导到左或右通道输入锁存器。一个新的采样周期从WORD SELECT信号的负斜率开始。
图7显示了第二种可能的输入数据格式。在此模式下，左右通道的DATA信号同时施加到两个不同的输入引脚。仅使用一位时钟信号将两个数据信号输入转换器。锁存使能信号的正斜率用于指示数据输入动作的结束，并确定输出更改其采样值的时刻。这种输入格式特别适合那些在DAC前面的电路使用非标准串行格式的情况。七。实用的D / A转换芯片该电路采用标准的双极技术进行双面隔离和双层互连。双D / A转换器的芯片面积为3.8 X 5.5mm²，并安装在28引脚双列直插式塑料封装中。
八。测量图9显示了最困难的位转换（从O111.1到1000.0）的照片，其中出现了最大的毛刺。转换器的输出电流直接馈入50欧姆1 GHz CRT输入。总毛刺电荷在0.4 pC之内。毛刺电流对D / A转换器的输出电流的贡献为0.25 I LSB（f in = 19 kHz，I LSB = 62 nA），因此无需额外的去毛刺滤波器电路。
图10示出了用于测量信噪比和总谐波失真的测试装置的框图。真正的16位数字生成的正弦波将应用于双D / A转换器的数据输入。运算放大器的反馈电阻将转换器的输出电流转换为电压和低通输出电平。滤波器用于衰减带外信号。HP 339A测量装置用于测量信噪比和总谐波失真。该正弦波发生器使用存储在PROM ?? S中的64K满量程正弦波样本。地址生成器根据所需频率选择后续采样，以使量化误差与正弦波不相关。带O的13阶对称滤波器。模拟低通测量滤波器使用20 kHz通带中的1 dB纹波和23 kHz以上的110 dB阻带衰减。此外，滤波器必须具有足够低的失真，以避免影响测量结果。
图11示出了信噪比加上总谐波失真，它是D / A转换器的信号输出电平的函数。采样频率为44.1 kHz，测量带宽为20 kHz。在全尺寸下，几乎没有发现相对于16位理论曲线的信噪比下降。图12显示了在不同输出电平下，信噪比加上总谐波失真随频率的变化。转换器以176.4 kHz的采样频率进行四次过采样。测量带宽为20 kHz。在满量程下，可以获得在输入频率范围内的信噪比加上95 dB的THD。在20 dB时，测得的信噪比大于80 dB。这意味着动态范围超过100 dB。
表I给出了双16位D / A转换器的一些其他数据。九。结论在一个标准的双极性过程中，已经实现了一个低成本的未经整理的双16位D / A转换器，该双极性过程使用6位动态分频器和10位无源分频器来构建二进制加权电流网络。高线性度和低失真以及非常灵活的输入格式的结合，使该转换器非常适合应用于高性能数字音频设备，例如光盘播放器，数字磁带或盒式录音机。低于最高输出电平120 dB时的非常低的热输出噪声以及位电流的快速建立允许使用过采样和噪声整形技术来扩展转换器的动态范围。参考文献
-WD Mack，M。Horowitz和RA Blauschild，“用于数字音频系统的14位双RAM DAC；” IEEE J.固态电路，第SC-17卷，第1118-1126页，1982年12月。
-JR Naylor，“完整的高速电压输出16位单片DAC，” IEEE J.固态电路，第1卷。SC-1.8，第729-735页，1983年12月。
-P. Hollowav。??无tnm的16位数字式Dotefitiurneter。在ISSCC Dig。科技 论文，1984年2月，第66-67页。
-RJ van de Plassche和D. Goedhart，“单片14位D / A转换器”；IEEE J.固态电路，第1卷。SC-14，第552-556页，1979年6月。
飞利浦TDA1541A分为标准，R1和S1等级的分级过程分级标记图章
最低有效位（LSB）底部的10位控制晶体管在硅芯片上开关，每位开关的晶体管数是其下一个的两倍。因此，第16个最低有效位（LSB）切换一个晶体管，第15个LSB切换两个晶体管，一直到切换512个晶体管的第10个LSB。假设所有晶体管在导通时都承载相同的电流，则该布置将准确地从DAC产生与输入字中10 LSB的值成比例的电流输出。但是，片上晶体管之间的匹配不能保持比此更好的精度，因此，六个最高有效位是以不同的方式处理的。
分级标记图章
最高有效位（MSB）同样，它们切换控制电流的晶体管，但是现在电流的大小由电阻器控制。通过以非常高的频率在每个晶体管开关之间切换电流控制电阻器来进行匹配。因此，通过该“动态元件匹配”，将在所有开关之间将由每个晶体管控制的单个电流中的任何误差平均化。评分过程由于IC生产过程中各种掩模对准的公差，DAC线性仍然存在固有误差。由于无法对DAC进行进一步的微调，因此飞利浦采用了分级流程以挑选出性能最佳的产品。当成品掺杂和蚀刻的硅晶圆从半导体工厂出来时，它会携带数十个单独的DAC。然后，由28个针形探针组成的计算机控制测试仪将连接到每个原始DAC裸片上的适当焊盘，从而提供电源并从CD播放器提供串行数据。如果DAC在此通过/不通过测试中无法工作，结果是没有模拟音乐输出，则将其标记为画点。在这一阶段，由计算机控制的测试站将完成的TDA1541 IC分为三类：TDA1541A-无后缀从1位到16位，标准等级的DLE保证小于1 LSB。飞利浦自己定价合理的播放器中使用了此功能。TDA1541A-R1从位1到位16，R1（R表示“松弛”的R）仅保证具有小于2 LSB的差分线性误差（DLE）。该等级将在便宜的播放器中使用，并提供给某些第三方制造商。TDA1541A-S1一小部分DAC满足更严格的性能标准，第1-7位的DLE小于0.5 LSB，第8-15位的DLE小于1 LSB，第16位的DLE小于0.75 LSB。这些被称为“ S”级，并刻有小冠。该顶级性能芯片将用于飞利浦最好的CD播放器中。
飞利浦TDA数模转换器的历史“绝望是发明之母。” 谚语不是这样吗？当然，十年前在飞利浦工程师从事光盘系统开发的情况下，它就适用了。给定一个包含14位数据字长的规范，他们适当地开发了14位DAC芯片TDA1540，直到那时才知道在索尼与荷兰公司合作后CD标准决定了16位数据字。（谢天谢地！）飞利浦已经将14位设计投入到硅片上，他们将无法及时准备16位DAC来于1982年秋季推出该产品。因此，他们面临着将分辨率从现有技术压缩四倍的问题。 14位DAC。结果是一个巧妙的数字滤波器，将4x过采样和噪声整形结合在一起-后者实际上是一个数字反馈环路，当滤波后的数字数据被截断为14位时产生的错误被反馈到开始-给出具有完整16位分辨率的数字系统。飞利浦（Philips）真正的16位DAC芯片TDA1541于1985年问世，但显然已经播下了独创性的种子：如果过采样和噪声整形的组合可以使用很少的位来提高DAC的分辨率，那为什么不去呢？一路实现一个使用简单1位DAC的系统，并通过限制过采样，噪声整形过程来弥补分辨率的不足？结果是一个D / A系统，该系统在Philips内部被称为“ DAC3”（当然，较早的两个系统是DAC1和DAC2），该系统于1989年夏天推出。我详细讨论了该系统的设计。 1989年6月（Vol.12 No.6，p.57），但简短地讲，SAA7321 DAC3芯片以256x速率对输入数据进行大规模过采样，对新的采样值进行插值，以产生以11.02MHz采样的17位数据流（脚注1）。然后，将数据字反馈到1位DAC，并在噪声整形环路中反馈16位误差。从数学上讲，这应该并且确实导致DAC输出的脉冲流具有常规16位系统的完整96dB +动态范围。但与多位系统不同，此“位流”飞利浦去年曾告诉我，Bitstream DAC因此打算用于低成本和便携式播放器，该公司表示将保留其基于TD1541的高性能播放器芯片组。但是，一旦设计人员尝试了比特流方法，很快就会发现，正确实施该方法可以在保留低级细节方面超过传统的D / A转换。（甚至飞利浦现在也推出了比特流播放器LHH500。）
类型描述
0dB（dB）时的 典型THD + N
-60dB（dB）的 典型THD + N典型SNR（dB）通道
分离最大差异
线性误差
TDA1541A高性能
16位DAC-95-4211298位1-16 EdL <1 LSB
TDA1541A / R1高性能
16位DAC-95-4311298位1-16 EdL <2 LSB
TDA1541A / S1单冠
16位DAC-95-4711298位1-7 EdL <0.5 LSB
位8-15 EdL <1 LSB
位16 EdL <0.75 LSB
TDA1541A / S2双冠
16位DAC-97-4711298不适用
DAC和数字滤波器的发展多位DAC飞利浦TDA1540数字滤波器和DAC的使用演变也极大地影响了超级音频CD / CD播放器的音质，这也是一个有趣的话题。在定义CD标准的红皮书中，分辨率被引用为16位。但是，第一台Marantz CD播放器，Marantz CD-63和Philips LHH-2000中使用的第一个DAC是14位分辨率的Philips TDA1540。由于日本CD播放器均采用16位分辨率的DAC，因此Marantz / Philips规范似乎较差，但根据实际性能情况以及对音质有良好了解的发烧友的数据，TDA1540 CD播放器的性能与14位DAC的额定值极高。实际上，由TDA1540内置的Philips SAA7030数字滤波器产生的出色音质的秘诀一开始并不明显。具有4倍过采样滤波器容量的SAA7030利用了称为次级噪声整形器的高质量噪声整形电路。当Marantz CD-63投放市场时，噪声整形的效果（将频率特性施加到量化噪声的分布上，以便将噪声分量转移到肉眼难以听到的超高范围）是未知的。SAA7030和TDA1540的组合使用了噪声整形，以实现相当于16位的分辨率。那不是全部。将DAC设置为平滑的3阶斜率后，将模拟滤波器内置到模拟输出电路中，尤其要注意相位特性的规律性。当时，日本产品的滤波特性被设置为第9或11阶，而Marantz产品的一流音质令人压倒。马兰士CD-34的声音质量几乎与飞利浦LHH-2000超高端产品相同。飞利浦TDA1541在TDA1540之后开发的下一个DAC是发烧友中众所周知的16位分辨率多位DAC TDA1541。与TDA1540一样，TDA1541系列是采用DEM（动态元件匹配）电路的多位DAC。简而言之，DEM是飞利浦技术人员开发的高级系统，该系统在DAC内部采用4至5个电流源，依次施加这些电流源以将DAC转换误差降低1/4至1/5。最初，TDA1541与飞利浦制造的SAA7220P / A 4x过采样数字滤波器结合使用（不需要并不需要噪声整形电路）。飞利浦TDA1541ASAA7220P / A数字滤波器和TDA1541略有改进，并重新发布为SAA7220P / B和TDA1541A。这些新型数字滤波器符合28kHz DAT采样率，并已实施计划以提高DAC的精度。这些在最初发行后被合并到Marantz CD-94中，也用于Marantz CD94ltd和Marantz CDA-94中。飞利浦TDA1541A S1飞利浦多位DAC的价值每天都在增加，但马兰士（Marantz）技术人员正在努力实现更好的音质。大约在同一时间，制造设备的飞利浦提出了一种特殊的“精选”版本的TDA1541A，该版本具有很高的转换精度。（制造商通常会发布这类特殊的“选择”设备。）因此，最终的16位分辨率多位DAC TDA1541A S1诞生并安装在Marantz CD-80，Marantz CD-中。 95，马兰士CD-99SE和飞利浦LHH-1000。自然，用于其中的数字滤波器是SAA7220P / B，它已经赢得了很高的声誉。从发烧友的角度来看，TDA1541A S1是一项独特的实验，测试了当前设备技术的性能极限。飞利浦TDA1541A S2“选择”版本TDA1541A S1演变为TDA1541A S2，具有更严格的选择标准和所谓的双冠标记。实际上，通过改进设备的制造工艺和制造精度，已经超出了以前的“精选”产品级别。TDA1541A S2与SAA7220P / B一起安装在Marantz CD-95Ltd中。后来，马兰士成功地将TDA1541A S2 16位D / A转换器用作马兰士项目D-1的画龙点睛。SAA7220P / B数字滤波器的生产在此之前就已经停止了，因此Marantz技术人员将8x过采样数字滤波器电路编程为用作高速DSP。具有传奇色彩的16位CD播放器Marantz CD-7仍然是受到好评的，它是最后一款配备TDA1541A S2的Marantz CD播放器。由于TDA1541A S2的实际生产早已停止，因此从一开始就限制了使用该设备可以生产的播放机数量。Marantz使用其宝贵的TDA1541A S2库存以与Marantz Project D-1相同的方式设计带有高速DSP的数字滤波器电路。但是，Marantz CD-7使用了相当于SAA7220P / B的4倍过采样和一个模拟在数字滤波器SAA7030的次级噪声整形电路中的初级噪声整形电路（与第一个14位DAC TDA1540一起使用），但配有一个/关闭功能。实际上，由于还可以计算相位特性，因此使用数字滤波器来计算模拟低通滤波器的通过特性及其相位校正。换句话说，该单元是在CD播放器输出的信号完全线性且不接收相位校正的前提下设计的。此外，在将数字信号转换回模拟信号的过程中，还使用了多种其他技术。总结了飞利浦多位数字音频DAC的历史。1位DAC1位DAC（也称为位流DAC）基于与多位DAC完全不同的概念。多位DAC很大程度上依赖于LSI的制造精度，因此，比特流DAC基本上不受这些因素的影响，并且其特点是电路简单。尽管16位DAC的线性度无可挑剔，但生产成本却是一个很大的缺点。因此，当前世界范围内降低成本的趋势支持Bitstream DAC的发展。飞利浦SAA7320和飞利浦SAA7321飞利浦开发了第一款具有数字滤波器电路的比特流DAC SAA7320。但是，任何Marantz CD播放器均未使用此功能。他们的下一个比特流DAC SAA7321具有4倍的过采样和次级噪声整形数字滤波器电路。这在飞利浦LHH-300和飞利浦LHH-500中使用。Marantz开始认真使用SAA7350的位流DAC，该ADC集成了次级噪声抑制电路。该DAC与Marantz CD-42，Marantz CD-52，Marantz CD-72和Marantz CD-72a中新开发的定制飞利浦18位输出和8x过采样数字滤波器SM5840FP结合使用。飞利浦DAC7 TDA1547比特流DAC技术的进步与外围设备的发展保持同步。Marantz CD-15，Marantz C-16，Marantz CD-16SE使用了SM5803APT（8倍过采样数字滤波器，能够提供20位输出）以及新开发的“ DAC 7”开关电容器类型的位流DAC TDA1547，马兰士CD-23，马兰士CD-17，马兰士CD-17D和飞利浦LHH-700。二次噪声整形电路SAA7350位于数字滤波器和DAC 7之间。这为多位DAC带来了深厚的立体感，并获得了比特流DAC广受赞誉的平滑度和宽广度，从而使其更加出色。理想的。飞利浦DF7 TDA1307马兰士比特流系统CD播放器的最后一批使用了新开发的飞利浦TDA1307数字滤波器，该滤波器结合了8x过采样和次级噪声整形电路（所谓的“ DF7”）以及DAC7（TDA1547），例如马兰士CD-14和马兰士CD-16D。即使在超级音频CD时代，TDA1307和TDA1547的这种结合也可以显示真实的音频质量。这种组合被用于第一台Marantz超级音频CD / CD播放器SA-1。但是，SA-1每个通道使用四个TDA1547电路，每个电路都执行一个时钟数据移位，以便将量化的噪声成分移到听觉频率之外。此外，TDA1307数字滤波器仅用于CD播放。
在Super Audio CD播放期间，将2.8MHz的1位delta sigma调制DSD数据直接发送到DAC 7。西锐逻辑CS4397当前，被称为CS4397的Cirrus Logic（Crystal Semiconductor）超级DAC是新型Marantz Super Audio CD / CD播放器中使用的主要DAC。CS4397 DAC内置数字滤波器，不仅可以输入超级音频CD DSD流，还可以输入高达192 kHz / 24位的PCM数据。它还包含一个三角积分调制器和DEM（动态元素匹配）电路，该电路继承自辉煌的高保真16位DAC TDA1541A S2。最后阶段使用了开关电容DAC电路，每个阶段的抗抖动性能都超过了以前的1位（比特流）DAC。每个CS4397具有双通道结构。显然，参与TDA1541开发的相同的飞利浦工程师也参与了CS4397 DEM电路。因此，CS4397是一款超级DAC，它继承了飞利浦技术的传统。（来源：有关Marantz的所有信息-立体声）
数字滤波器fs /噪声整形器（n / s）数模转换器用于模型
SAA70304fs.secondary n / sTDA1540（14位）CD-63（1982），CD-73（1983），CD-34（1985），（LHH2000（1981）
SAA7220 P / A4fs（无n / s）TDA1541（16位）CD-65（1985），CD-75（1986），CD-94Ltd，CD-50（1989）
SAA7220 P / B4fs（无n / s）TDA1541A（16位）CD-94（中产），CDA-94Ltd，CD-60（1989年）
SAA7220 P / B4fs（无n / s）TDA1541A S1（16位）（LHH1000 <1987>）， CD-80
SAA7220 P / B4fs（无n / s）TDA1541A S2（16位）CD-95有限公司
数字信号处理器8fs（无n / s）TDA1541A S2（16位）（D-1项目<1998>）
数字信号处理器4fs（可选择开/关，主要n / s）TDA1541A S2（16位）CD-7（1998）
SM5840FP8fs（16bit in 18bit out）SAA7350（第二个n / s BS）CD-42，CD-52，CD-72（1991）
SM5803APT8fs（16bit in 20bit out）SAA7350 + TDA1547（DAC7）（LHH-700 <1991>），CD-15，CD-23（1994），CD-23D
TDA1307（DF7）8fs（次要n / s）TDA1547（DAC7）CD-17Da（1994），CD-16D
TDA1307（DF7）8fs（次要n / s）TDA1547（DAC7）SA-1（1999）
Cirrus Logic CS4397（超级音频CD DAC）SA-14（2001），SA-12S1（2001），SA-17S（2002），SA8260（2003）
DEM-TDA1541和TDA1541A的动态元素匹配TDA1541的每个通道均包含一个10位无源电流分配器和一个6位动态电流分配器。动态电流分配器使用动态元件匹配来达到所需的精度。粗分流器由两个单元的级联分频组成，两个单元的占空比必须精确到50％，才能互换。现在，对无源粗分流器的误差进行平均，这是一阶噪声整形。飞利浦半导体数据手册和“集成的模数和数模转换器”中给出了完整的解释。由Rudy van der Plassch撰写。DEM振荡器。驱动有源分流器（DEM电路）中的移位寄存器的振荡器是发射极耦合的多谐振荡器。在该多谐振荡器的发射极之间是一个电容器。进入DEM振荡器的串扰会使该振荡器的占空比偏离要求的50％。用电流探针测量流经DEM电容器的电流，表明这种串扰与数据有关。在TDA1541中，此电容器内置于内部，这降低了成本，但并未解决此问题。为了我们的利益，DEM电容器引脚仍被粘接并位于引脚16和17上。这些引脚在数据手册中标记为nc，但它们已连接。可以用显示预期的振荡器三角波的示波器来检查。DEM振荡器频率原始频率选择为100-200kHz。由数据引起的该频率干扰会产生空闲音。将DEM频率设为采样频率的倍数会导致所有误差在DC处折返。这就是DEMclocking改善声音的原因。DEM频率应设置为在一个采样周期内使用所有ALL DEM状态。这使我们可以选择4fs或8fs，具体取决于电路的速度。由此可以清楚地看出，对DEM电路进行计时对于过采样和非过采样电路都是有用的。过采样的DAC需要更高的DEM时钟频率，而这并非总是可能的。但是，DEM时钟总是可以改善声音。电路该电路必须接管集成发射极耦合振荡器的尾电流，该尾电流为200uA。10k电阻将提供500uA，从而提供所需的驱动器。之所以选择交流耦合，是因为200uA取决于工艺和温度。pnp ?? s的集电极电源是从我的飞利浦CD960中现有的-6V中选择的。在TDA1541数据表中指定了-5V。DEM引脚的dc值约为-9V，在启动时仅产生4V反向偏置。开关晶体管的集电极没有饱和，我使用了pnp开关晶体管，但希望也可以使用BC558？s。如果有DEM引脚处的电容器，则将其移除。TDA1541（A）中200uA的电流源会在1200pf电容上造成一些锯齿。锯齿可能不会超过原始DEM振荡器的阈值电压，测验除了听音乐，这是终极考验，还可以衡量。使用大约-40dB的测试信号会同时使用无源和有源分压器。如果此处存在非线性，如果误差与测试信号具有固定相位，则可以将其测量为交叉失真。否则将在DEM和采样频率之间产生串扰调制的差频。右边的图片是计算得出的，但已使用示波器进行了测量。TDA1541（A）具有一定的温度影响，但20秒后芯片处于等温状态，没有发现影响。使用同步DEM时钟，在我尝试过的所有芯片上都看不到或无法测量到交叉失真。由于所需的低分辨率带宽，使用频谱分析仪或波分析仪测量自由运行的DEM振荡器的伪像是一个问题。取决于数据的串扰调制频率。结果是在低带宽中捕获的能量更少。基于飞利浦TDA1541的CD播放器概述这是所有基于Philips TDA1541的CD播放器和d / a转换器的概述。
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MICRO CD-M2飞利浦TDA1541飞利浦CDM-1
MICRO CD-M100飞利浦TDA1541A-S1（单冠）飞利浦CDM-1
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任务PCM II飞利浦TDA1541A飞利浦CDM-4 / 11
任务PCM4000飞利浦TDA1541-S1飞利浦CDM-2 / 10
任务PCM7000飞利浦TDA1541-S1飞利浦CDM-2 / 10
国防部棱镜飞利浦TDA1541 ?? SAA7220飞利浦CDM-2
MOD小二棱镜飞利浦TDA1541A-R1 ?? SAA7220P / B飞利浦CDM-4 / 19
音乐保真度数字飞利浦TDA1541A数模转换器
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中口1000p2 x飞利浦TDA1541A-S1（单冠）数模转换器
中口CDC-3A飞利浦TDA1541A ?? CXD1088先锋PWY1009 / PWY1010
中口CDC-4A飞利浦TDA1541A-S1先锋PWY1009 / PWY1010
中口DA-101p2 x飞利浦TDA1541A-S1（单冠）数模转换器
中口DA-111p2 x飞利浦TDA1541A-S1（单冠）数模转换器
中町DAC-101手机2 x飞利浦TDA1541A-S1 ?? YM3414 ?? PD0037数模转换器
中口OMS-20飞利浦TDA1541A ?? CXD1088KSS-152A
中口CDP-2E飞利浦TDA1541A ?? CXD1088
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NEC CD-620飞利浦TDA1541KSS-150A
日电CD-720飞利浦TDA1541KSS-150A
日电CD-7302 x飞利浦TDA1541AKSS-150A
日电CD-8162 x TDA1541A-S1（单冠）KSS-150A
日电CD-830DS2 x TDA1541A-S1（单冠）
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奥勒尔CD-160飞利浦TDA1541A-S1（单冠）飞利浦CDM-4 / 19
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飞利浦CD2471飞利浦TDA1541-R1 ?? SAA7220P / A飞利浦CDM-2 / CDM-4 / 11
飞利浦CD-60飞利浦TDA1541A ?? SAA7220P / B飞利浦CDM-4 / 19复合材料
飞利浦CD-80飞利浦TDA1541A-S1（单冠）飞利浦CDM-1 Mk II
飞利浦CD-85飞利浦TDA1541A-S1（单冠）飞利浦CDM-1 Mk II
飞利浦CD160飞利浦TDA1541 ?? SAA7220P / A飞利浦CDM-2 / 10
飞利浦CD207飞利浦TDA1541 ?? SAA7220P / A ?? TDA1542飞利浦CDM-2-P
飞利浦CD304 Mk II飞利浦TDA1541 ?? SAA7220P / A ?? SAA7210P飞利浦CDM-1
飞利浦CD360飞利浦TDA1541 ?? SAA7220P / A飞利浦CDM-2 / 10 / CDM-2 / 29
飞利浦CD371飞利浦TDA1541飞利浦CDM-2 / 29 / CDM-4 / 11
飞利浦CD372飞利浦TDA1541飞利浦CDM-2
飞利浦CD373飞利浦TDA1541飞利浦CDM-2 / CDM-4 / 11
飞利浦CD380TDA1543 ?? SAA7220飞利浦CDM-4 / 19
飞利浦CD450飞利浦TDA1541 ?? SAA7220P / A飞利浦CDM-2
飞利浦CD460飞利浦TDA1541 ?? SAA7220P / A飞利浦CDM-2 / 10 / CDM-4 / 25
飞利浦CD465飞利浦TDA1541
飞利浦CD470飞利浦TDA1541飞利浦CDM-2 / CDM-4 / 11
飞利浦CD471飞利浦TDA1541-R1 ?? SAA7220P / A飞利浦CDM-2 / CDM-4 / 11
飞利浦CD472飞利浦TDA1541 ?? SAA7220P / A飞利浦CDM-2 / CDM-4 / 11
飞利浦CD473飞利浦TDA1541飞利浦CDM-2 / CDM-4 / 11
飞利浦CD480飞利浦TDA1541 / TDA1543 ?? SAA7220飞利浦CDM-4 / 19
飞利浦CD560飞利浦TDA1541 ?? SAA7220P / A飞利浦CDM-2 / 10 / CDM-4 / 25
飞利浦CD580飞利浦TDA1541
飞利浦CD581飞利浦TDA1541飞利浦CDM-4 / 19
飞利浦CD582飞利浦TDA1541A ?? SAA7220P / B飞利浦CDM-4 / 19
飞利浦CD584飞利浦TDA1541A ?? SAA7220P / B飞利浦CDM-4 / 19
飞利浦CD620飞利浦TDA1541A ?? SAA7220P / B飞利浦CDM-4 / 19
飞利浦CD630飞利浦TDA1541A ?? SAA7220P / B飞利浦CDM-4 / 19
飞利浦CD640飞利浦TDA1541 ?? SAA7220P / A飞利浦CDM-2
飞利浦CD650飞利浦TDA1541 ?? SAA7220P / A ?? SAA7210P飞利浦CDM-2 / 10 / CDM-4 / 25
飞利浦CD660飞利浦TDA1541 ?? SAA7220P / A飞利浦CDM-2 / CDM-4 / 11
飞利浦CD670飞利浦TDA1541 ?? SAA7220P / A飞利浦CDM-2 / 10 / CDM-4 / 11
飞利浦CD680飞利浦TDA1541A ?? SAA7220P / B飞利浦CDM-2 / 10 / CDM-4 / 11
飞利浦CD770飞利浦TDA1541 ?? SAA7220P / A飞利浦CDM-2 / 10 / CDM-4 / 11
飞利浦CD771飞利浦TDA1541 ?? SAA7220P / A飞利浦CDM-2 / CDM-4 / 11
飞利浦CD780飞利浦TDA1541 ?? SAA7220飞利浦CDM-2 / CDM-4
飞利浦CD820飞利浦TDA1541A ?? SAA7220P / B飞利浦CDM-4 / 19复合材料
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