Verwante onderwerpen:
Analoog en Digitaal
Het meest besproken onderdeel in de CD-speler is wel de DAC (Digital to Analog Converter). De eerste CD-spelers waren uitgerust met een 14 bits DAC. De reden hiervoor was dat er destijds nog geen 16 bits DAC's van goede kwaliteit gemaakt werden. Hier is overigens het oversamplen uit voortgevloeid, om toch een 16 bits resolutie te bereiken. Dankzij de huidige technologiën is men tegenwoordig is staat om zelfs redelijke 20 bits DAC's te produceren. Door de diverse fabrikanten werden steeds weer nieuwe trucs bedacht om de digitaal/ analoog omzetting te verbeteren (super lineair lambda, accubit, extern afregelbare MSB's en diverse modulatie technieken). Vandaag de dag concenteren velen zich op de zogenaamde 1 bitters. Deze techniek was uiteindelijk mogelijk door de steeds snellere electronica (chips). De snelheden die bereikt worden bij deze 1 bits techniek kunnen wel oplopen tot ongeveer 45 MHz (45000000 Hz). Ik beperk mij echter tot het bespreken van de 16 bits DAC. Dit stukje electronica (meestal slechts één chip) doet niets anders dan een signaal bestaande uit twee niveaus om zetten naar een signaal dat alle niveaus aan kan nemen (uiteraard binnen de beschikbare symmetrische voedings spanning). De DAC krijgt digitale woorden van 16 bits aangeboden. In de eenvoudigste vorm (zonder oversampling) zijn dit er 44100/seconde per kanaal. Hoe kort deze tijden tussen deze 16 bits woorden ook zijn, er moeten maatregelen getroffen worden tussen deze tijden. In de uitgang van de DAC is een "hold" schakeling opgenomen. Deze houdt de uitgangsspanning vast totdat er een nieuw datawoord aangeboden wordt. Nu is ook het begrip quantiserings ruis gemakkelijk uit te leggen. Dit is namelijk het verschil signaal tussen de constant gehouden uitgangs waarde en het orginele analoge signaal. De een voudigste vorm van een DA converter bestaat uit weerstanden (R-2R netwerk). Bij een 16 bits converter behoort het LSB (least significant bit) precies 32768 maal zo klein te zijn als het MSB (most significant bit). Zouden we een tolerantie van maximaal 10% van het LSB willen bereiken, moeten de weerstanden in de converter een afwijking van maximaal 0/32768 * 100%=0,0003% hebben. één stootje op een verbinding of een kleine temperatuurs verandering en het is uit met de pret. Zelfs weerstanden etsen op een chip geeft niet de gewenste kwaliteit. De MSB's zijn in deze het belangrijkst. In de praktijk ziet men dan ook dat de paar laatste LSB's bestaan uit een weerstands netwerk en de rest uitgevoerd is met actieve stroomverdelers (tweedelers). Ook hier kunnen de verdeelde stromen een kleine afwijking vertonen. Dit is als volgt opgelost; De verdeelde stromen worden met behulp van electronische schakelaars en een klok signaal periodiek gekruist. Zo worden de kleine afwijkingen uitgemiddeld.
De uitgang van de DAC kan niet zonder meer gekoppeld worden met de ingang van een versterker. Bij b.v. 4 maal oversampling is er nog een stoorproduct van een te hoog niveau dat ligt bij 176,4 kHz (44100*4). De eerste harmonischen zijn reeds onderdrukt door het digitaal filter. Hierom kan een relatief eenvoudig filter gebruikt worden. We zien hier meestal een besselfilter. Deze valt na de audioband (22 kHz) langzaam af en filtert de hogere harmonischen weg. Door zijn eenvoud tast dit filter de signalen in het audiogebied minimaal aan. Over dit filter moet echter ook weer niet te eenvoudig gedacht worden. Uiteindelijk moet het uitgangssignaal hier wel doorheen. Dat er verbetering mogelijk is door gebruik te maken van goede komponenten in het uitgangsfilter zien we in de praktijk (Eringa, J.K. PQuené ...). Voor het uigangsfilter zit nog een speciaal netwerkje. Dit is de dé-emphasis schakeling. Sommige CD's worden opgenomen met pré-emphasis. Hier worden de hoge tonen harder opgenomen dan de lage (boven 3,2 kHz). In de dé-emphasis schakeling worden deze hoge tonen weer verzwakt. Omdat ruis hoge tonen betreft worden deze ook meeverzwakt. De dé-emphasis schakeling wordt geactiveerd door een speciaal bit uit de subcode informatie van de betreffende CD plaat. Dit was het laatste stuk over de conventionele CD spelers. Wellicht zal ik het in de nabije toekomst ook nog hebben over nieuwe technieken.
Deze pagina is met toestemming overgenomen van de website van P.
Quené
.