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随着第三代DVD播放机的面世，支持DVD－AUDIO的24 bit 96 kHz的Δ∑音频DAC被大量使用。面对如此众多的产品，如何根据数据手册中参差不齐的动态指标进行对比和评估？又如何选择以期达到最优的性价比？这些都是每一位DVD音频部分的设计者必须面临的问题。下面，笔者就结合实践中的一些经验，谈谈自己的看法，供读者参考。
1 ΔΣ音频DAC动态指标的定义、测试方法及测试条件
大家感兴趣的ΔΣ音频DAC的动态指标包括：THD＋N（总谐波失真＋噪声）、D．R（动态范围）、IDEL CHANNEL NOISE（数字无声信号输入时的通道噪声）或SNR（信噪比），通道分离度。尽管音频DAC在许多不同的数字音频领域中广泛应用，但只有CD播放机有行业测试标准，即日本电子工业协会（EIAJ）在1985年6月制订的CP－307。当前的行业标准是CP－2404，该标准可以作为音频DAC的通用测试标准。CP－2404的测试条件是：
通带：4 Hz～20 kHz
阻带衰减：在24．1 kHz处为－60 dB
1．1 THD＋N（总谐波失真＋噪声）
THD＋N定义为除基频分量外，所有谐波分量与噪声电平的和与基准输出电平之比。图1是数字信号经DAC转换后的输出频谱。由图1可以看出，THD就是所有奇次谐波分量和偶次谐波分量之和，实际测试中一般求到7次或9次谐波；N指带内（音频频带20 Hz～20 kHz）噪声电平。总谐波失真＋噪声指标与DAC的非线性有关。人耳对音频频带内的失真和噪声非常敏感。THD＋N的测试电路见图2。
图1 谐波失真输出频谱
图2 THD＋N的测试框图
1．2 D．R（动态范围）
D．R定义为相对于基准录音电平的噪声和失真值，测试频率一般选1 kHz。与模拟音频不同，这里是通过测量比基准录音电平低60 dB的小电平信号的THD＋N值来间接评价DAC的动态范围。理论上，动态范围由DAC的分辨率决定，即D．R＝6．02N＋1．76，N是DAC的分辨率（BIT位数）。但是，由于DAC存在的非线性和内部半导体的噪声影响了DAC的实际分辨率，降低了它的位数。因此，D．R实际上受限于DAC的有效分辨率，即有效BIT位数ENOB。对于音频DAC，D．R很有价值的动态指标，因为它描述了DAC重现小电平微弱的信号的能力。而且人耳对小电平信号失真的敏感程度远大于大电平信号。D．R的测试电路见图3，由于基准录音电平（0 dB）为2 VRMS，－60 dB电平为2 mVRMS，低于一般谐波失真仪的输入电平下限，所以要经过一个增益60 dB的极低失真、极低噪声的测量放大器。A计权滤波器用来补偿人耳的听觉特性，一般来说，A计权的数据结果要比非计权的好2～3 dB。如果测得的THD＋N值为A dB，则动态范围D．R＝｜A｜＋60。
图3 动态范围D.R的测试框图
1．3 SNR（信噪比）
SNR的定义是，由基准信号产生的输出电平与播放数字无声信号所产生的A计权噪声电平之比。数字无声信号指数字信号中代表录音电平的数字量为全零（0000H），而其他编码（如同步、纠错、附加码等）均为正常编码。SNR最容易与动态范围D．R混淆。不少人错误地认为DAC的分辨率越高，位数越多，SNR指标就越高。实际上，这仅对于ADC来说是这样。ADC信噪比指标的定义类似于DAC动态范围D．R的定义，即ADC的SNR指标由分辨率决定，位数越多，SNR指标越高；对DAC来说，SNR的测试必须输入数字无声信号。此时，DAC应无音频信号输出，但全零的数码流经过DAC内部的串行数据输入接口、超取样数字滤波器、ΔΣ调制器、数模转换器、模拟低通滤波器等一系列处理，从音频输出端会输出噪声电平，这就是所谓的数字无声输入时的输出通道噪声，它包括DAC内部所有噪声源所产生的噪声，但与DAC的分辨率无关。图4是动态范围D．R与数字无声输入时的输出通道噪声的比较。从图4中可以看出，从数值上讲，D．R的值（基波分量－信号电平噪声）不会超过SNR的值（基波分量－数字无声输入时的输出通道噪声）。SNR测试电路见图5，如果测得满度输出电平（0 dB）为A，数字无声输入时的输出电平为B，则SNR＝A－B。需要特别注意的是，大多数现代ΔΣ音频DAC都有零检测或自动静音功能，即当输入连续零数据（一般8192个连续零）时，DAC内部最后一级的输出放大器就会自动与前一级的ΔΣ调制器断开。根据上面测试SNR的方法输入数字无声信号时，就会引起DAC自动静音，此时测得的SNR值将大大高于正确测试的值。例如，BB公司的PCM1717，正确测试时的SNR为100 dB，开启DAC的零检测或自动静音功能时测得SNR为110 dB。因此，在测试ΔΣ音频DAC的SNR时，一定要关闭DAC的零检测或自动静音功能。一些IC销售人员也就是利用这点迷惑了一些没有经验的用户工程师，使他们作出了错误的判断与选择。
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