Введение
1-битный ЦАП (иногда называемый Bitstream-конвертером Philips) используется как маркетинговый термин в потребительской электронике для описания сверхдискретизирующего цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), использующего цифровой шумоформирующий дельта-сигма-модулятор, работающий во много раз чаще частоты дискретизации и выводящий сигнал на фактический 1-битный ЦАП (который может быть полностью дифференциальным для минимизации перекрестных помех). Такая комбинация может обеспечивать высокое отношение сигнал/шум и, следовательно, эквивалентное эффективное число бит, сравнимое с ЦАП, имеющим большее количество бит (обычно 16-20). Преимуществами этого типа преобразователя являются высокая линейность в сочетании с низкой стоимостью, что обусловлено тем, что большая часть обработки происходит в цифровой области, что снижает требования к последующему аналоговому фильтру нижних частот (для подавления частот наложения и высокочастотного шума, формируемого шумоформированием). По этим причинам эта конструкция широко распространена в цифровой бытовой электронике (CD/DVD-плееры, приставки и т.п.). В то время как однобитные дельта-сигма-ЦАП имеют преимущество в виде значительно более простого внутреннего ЦАП, многобитные дельта-сигма-ЦАП обладают преимуществами более простого контура цифрового шумоформирования, меньшего количества джиттера, гораздо более простого аналогового сглаживающего фильтра и меньшей чувствительности к джиттеру тактовой частоты, поэтому, как правило, преимущества многобитного усечения перевешивают преимущества однобитного усечения.
Линейность
Многобитные ЦАП могут иметь серьезную ошибку линейности, главным образом из-за разброса параметров компонентов, с существенной ошибкой при переключении старшего бита (так называемое "искажение при пересечении нуля"). Однако 1-битный ЦАП имеет только ошибку коэффициента усиления, поскольку его передаточная характеристика имеет лишь положительную и отрицательную опорные точки полного масштаба, а промежуточные значения определяются временным усреднением. В то время как многобитные ЦАП стремятся к увеличению разрешения по амплитуде, 1-битные ЦАП компенсируют это, используя преимущества цифровой фильтрации в сочетании с высокой точностью синхронизации, обеспечиваемой кварцевыми генераторами.
Слишком много примеров
Например, Philips SAA7322/3 1991 года выпуска сначала повышает частоту дискретизации 16-битного входного аудиосигнала с частотой 44,1 кГц в 4 раза с помощью ФНЧ FIR, получая промежуточный сигнал с частотой 176,4 кГц. Затем этот сигнал повышается в частоте дискретизации еще в 32 раза с добавлением цифрового дитер-сигнала с частотой 352 кГц, и, наконец, повышается в 2 раза, формируя 1-битный выходной сигнал с частотой 11,2896 МГц (общее увеличение частоты дискретизации – 256x). Другой пример от Philips 1991 года, SAA7350, выполняет повышение частоты дискретизации в общей сложности в 384 раза. Для максимальной входной частоты 53 кГц 20-битного аудиосигнала это приводит к формированию 1-битного выходного сигнала с частотой 20,35 МГц.
"Битстрим"
Philips также использовал торговую марку "Bitstream converter" для TDA1305, который также является повышающим преобразователем (с коэффициентом 384x), но в конечном итоге выдает сигнал через 5-битный ЦАП. Таким образом, неясно, что термин "bitstream" у Philips обязательно подразумевает 1-битный выход, поскольку он может относиться и к другим ЦАП, использующим значительное повышение дискретизации с последующим преобразованием в ЦАП с меньшей разрядностью. Слово "bitstream" также является общим термином в информатике для обозначения последовательности битов и используется в самых разных контекстах, не ограничиваясь 1-битными ЦАП.