Van digitaal naar analoog
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 rede 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 technologien 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 shakelaars en een clock
signaal periodiek gekruist. Zo worden de kleine afwijkingen
uitgemiddeld.
De uitgang van de DAC kan niet zondermeer 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.
Via de vele audio links kunt u alle informatie over audio krijgen die
u wenst. U kunt kiezen uit vele honderden audio links, verzameld door P.Quené, via het postkantoor van P.Quené op de HOME PAGE