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» 2012年07月25日 13時00分 公開

オーディオ機器の要「D-AコンバータIC」の機能と構成デジタルオーディオの基礎から応用(4)(4/4 ページ)

[河合一,EDN Japan]
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DACデバイスのスペック

 オーディオ用DACデバイスは、冒頭に説明した通り、デジタルオーディオ機器のアナログ性能と音質を決定する重要な要素である。電気的特性で規定されるスペックは、DACデバイスの素性を表わす重要なものであるが、規定されている仕様は非常に多いため、ここでは着目すべき点に絞って解説する。

オーディオ特性

 オーディオ特性はほとんどの場合、20kHzの低域通過フィルタ(LPF)によって通過帯域を制限した条件で規定されていることが前提である。主要なオーディオ特性としては、THD+N特性やダイナミックレンジ特性、SN比特性、チャンネルセパレーション特性などがある。THD+N特性とダイナミックレンジ特性は、測定周波数帯域が同じであっても、データの量子化分解能(16ビットデータか24ビットデータか)とサンプリングレート(fs=44.1kHz、fs=192kHzなど)に大きく依存するので、この点を確認する必要がある。

デジタルフィルタ特性

 デジタルフィルタの通過周波数に対する阻止帯域の周波数と減衰量がアナログオーディオ出力のスペクトラムの大小に影響を及ぼす。従って、デジタルフィルタ特性はポストLPFの設計に深く関係する特性である。図5に、PCM1792Aにおけるデジタルフィルタ特性を示した。また、フィルタ特性としてのロールオフ特性(シャープロールオフ/スローロールオフ、遮断特性カーブの急峻(きゅうしゅん)度の大きいものがシャープ、小さいものがスローで定義)は、短形波応答に対するリンキング発生量と時間に影響する。過渡応答特性の観点においては、フィルタ設計方式によるインパルス応答に対するプリエコー/ポストエコー(単一パルス信号に対する応答性で、フィルタ設計方式により単一パルスの前後に発生する過渡波形のこと)の発生量と時間にも影響する。これらの特性は、実際の聴感に強く影響を与える。

図 図5 デジタルフィルタ特性例 (クリックで拡大します)

帯域外雑音スペクトラム

 帯域外雑音スペクトラムは、主に内部ΔΣ変調器の周波数特性で決定される。この特性は電気的特性として規定されていない場合がほとんどであり、製品データシートに参考資料あるいは標準特性カーブとして記載されていることが多い。図6に、PCM1792Aにおけるデータシート記載の帯域外雑音スペクトラム特性(fs=48kHz、測定帯域幅条件100kHz)を示す。オーディオ帯域である20kHz以内の周波数領域では雑音レベルは非常に低いものの、周波数が高くなるに従って雑音レベルが上昇していることが分かる。この例では、100kHzでの雑音レベルは約−110dBであり、簡単なポストLPFとの組み合わせで十分対応できる。

図 図6 帯域外の雑音スペクトラム特性例 (クリックで拡大します)

Profile

河合一(かわい はじめ)

 オーディオを専門とした評論家、ライター。日本オーディオ協会会員、AES(Audio Engineering Society)正会員。

 山水電気に1976年4月に入社。サービス部や技術管理部などでオーディオ機器および電子回路の設計、半導体評価といった基礎・応用技術の開発に携わる。1985年1月に日本バーブラウンに転職し、高精度リニアーICのアプリケーションエンジニアを担当した。業界トップクラスの性能のアナログIC(オペアンプ、計測アンプ、絶縁アンプ、対数アンプなど)や、コンバータICの応用技術と高精度アナログ信号処理技術を取得。1980年代後半以降、デジタル・オーディオ用コンバータICの専任となり、多くのデバイス開発に携わる。アプリケーションエンジニアマネジャーとして全世界の顧客対応を担当した他、フィールドアプリケーションエンジニアに対する技術トレーニングも実施。

 Texas InstrumentsがBurr Brownを買収したことに伴い、2001年1月に日本テキサスインスツルメンツに移籍。デジタル・オーディオ用コンバータ製品のアプリケーションマネジャー、オーディオ・エキスパートとしてシステム/アプリケーションの開発支援業務を幅広く担当した。これまでに、オーディオ関連の技術資料や技術記事を多数執筆。2009年6月にフリーランスの評論家、ライターとして活動を開始した。



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