作者overdoingism (做过头主义)
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标题Re: [闲聊] r2r vs sigma delta晶片dac
时间Fri Jan 28 21:21:32 2022
来藉这篇讲点古吧。
首先谈一下，R-2R 跟 DeltaSigma 的差异，
最早的 DAC，基本上都是 R-2R 的，
理由很简单，要取得一个指定的电压，最直观的方式就是用电阻分压，
R-2R 的原理就是如此。
DetlaSigma的原理，则是与 Class D 差不多，也可以说是PWM，
反正就是靠 开－关 的时间，瞬间切换工作状态，来逼近你要的电压。
以上都是老掉牙的废话，
那麽为什麽晶片技术会从 R-2R 转向 DeltaSigma?
其实最大的理由不是好听，而是 Costdown。
（勉强可以说，在不难听的前提下）
在早些年，当时的数位拨放就只有 CD 一种，
CD 的取样就是 44.1K/16 bit，
那 DAC 输出，要低通滤波啊，一堆锯齿波会引起 IMD，
甚至还会引起震荡等等乱七八糟的後遗症，
但如果你要以 22Khz (44/2，香浓定理) 去滤波，这频率低，不好做，
又接近人耳听的到的范围，
所以後来就开发了oversampling 晶片，
透过演算法，把 44.1K 提升到 176K 甚至 352K 去，
升频 -> 数位滤波，
这样硬体滤波器就好做了，
所以有一段时期，高阶IC最流行的作法是，
一颗升频晶片，配一颗 R-2R DAC，
好比 PCM1704 配的就是 DF1704，
但多这一颗 DF1704，这也是成本啊，
所以再後来，乾脆通通做进去一颗，
然後加上 DeltaSigma，
毕竟 DeltaSigma 的频率又更高了，到了 Mhz 级，
概念上还跟 DSD 直接相容，一解万解，省钱省事，
反正都是要运算，
不用搞精密类比制程，不用laser trim，
反正输出是方波...
但，凡事就是这个但，
Oversampling 演算一次，
然後 Digital Filter 又演算一次，
转成 Deltasigma 再演算一次，
你的转换误差(读作失真)嫌不够吗？
所以这些现代化 DAC，解析度高，
声音也各有人爱，
但只有 R-2R 被认为最自然，
不是因为他糊，
而是因为他的相位偏移是线性的，
其他的都因为演算法搞得乱七八糟、我有看过转了360度的...
....对的，说到这里，
所以 R-2R 要好听，
不但要 R-2R，还要 NOS，
而且最好 LPF 也要简化，
那些靠 OPA 深度负回授的 LPF，
不管是不是 R-2R，
坦白说要搞好听真的...咳
但 Deltasigma 嘛，也怪得很，
都这麽高频了，理论上 RC 滤波就完事，
偏偏参考设计也要上一堆 OPA 做 LPF，
(是不是为了EMI？)
那些古代的 OPA 就已经很难听了，
这样搞来整去的声音，到底要怎麽好听，
所以近年来才会反其道而行，
开始流行 NOS + R2R，反璞归真，
但跟糊不糊其实没啥关联，
LPF 做得好，後段的 IMD 不要太夸张，
应该都还过得去。
当然，这种架构在高频比较少（纯类比滤波），
不过我想不差哪一点。
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※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc), 来自: 114.32.7.7 (台湾)
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※ 编辑: overdoingism (114.32.7.7 台湾), 01/28/2022 21:25:24
1F：推 iwpusmle: 推个知识补充，想请教两点，第一是相位失真是线性的在 01/28 21:30
2F：→ iwpusmle: 实际听感上代表什麽呢？第二是为何在abt 能明显感受到r 01/28 21:30
最明显的就是声音 "结像" 跟 "定位"...
3F：→ iwpusmle: 2r 跟同价位sigma delta机器比起来比较糊？（不讨论dcs 01/28 21:30
4F：→ iwpusmle: , msb) 01/28 21:30
不知道 XD 这可能跟他们市场定位有关...
（又或是说，我们听到的DeltaSigma的清晰感是否又是对的？）
5F：推 pcjustin: 推技术文加考古文 01/28 21:30
※ 编辑: overdoingism (114.32.7.7 台湾), 01/28/2022 21:36:39
6F：推 TSMKDAsa: 专业推 01/28 21:33
7F：推 ddik32: 推个专业知识文 01/28 21:35
8F：推 yys310: 做过头推 01/28 21:44
9F：推 breadf: 所以数位滤波的部分还是一堆人在玩啊，不论是PC做或升频器 01/28 21:52
10F：→ breadf: 成本、方便上的取舍，纯NOS R2R就是很考验硬体精度 01/28 21:53
是啊
11F：推 baby10500: 是说楼主认为市面上哪台r2r设计是够好的? 01/28 21:56
抱歉，最近处於半退坑状态....很久没去听那些设备了
没法回答这个问题 QQ
※ 编辑: overdoingism (114.32.7.7 台湾), 01/28/2022 22:06:31
12F：推 BootingZ: 想请教前辈， 若是一组DeltaSigma DAC系统使用DRC测量 01/28 22:02
13F：→ BootingZ: 声波相位差後回头校正讯号，是否听感会能类似R2R？若是 01/28 22:02
14F：→ BootingZ: R2R DAC前，以DRC处理，又会如何呢？感谢 01/28 22:02
理论上会有帮助，但我还真没玩过DRC，
没法给你明确的答案喔 @@
※ 编辑: overdoingism (114.32.7.7 台湾), 01/28/2022 22:16:02
15F：推 djboy: 这文章值得m起来，版主一定要啊~~~ 太珍贵 01/28 22:26
16F：→ djboy: 电阻做R-R，实务上成本太高了。单单是把进货的料全扫过， 01/28 22:27
17F：→ djboy: 然後分类再挑出，就己经耗了不知多少人工，真正的手工艺品! 01/28 22:28
18F：推 pcjustin: 所以totalDAC才这麽贵，实打实的全用高级电阻做R2R 01/28 22:29
19F：→ djboy: 电阻不在高级，而在於工作的特性要处於中间的线性区，而且 01/28 22:30
20F：→ djboy: 所有相关数值要「一样(一致)」。到了专业，各种花样就都来 01/28 22:30
21F：→ djboy: 强者我朋友就说，高级的扩大机之类，都是进口商规料後， 01/28 22:31
22F：推 baby10500: 好奇依现在半导体技术做成r2r ic精度比离散差多少？ 01/28 22:31
23F：→ djboy: 一颗一颗的测量与挑选 01/28 22:32
24F：推 yys310: 能IC做当然是IC做精阿... 01/28 22:36
25F：推 breadf: 1704也停产啦，烧友市场养不起一颗24bit R2R，D-S全面抢占 01/28 22:43
26F：推 xoy: 专业文推，R-2R现在我比较好奇的是DSD专用的R-2R是怎麽一回 01/28 23:00
27F：→ xoy: 事？之前的R-2R DAC播放DSD要不就转成PCM，要不就根本不吃 01/28 23:00
28F：→ overdoingism: DSD专用R-2R...没听说过，应该是用演算法处理的吧？ 01/28 23:13
29F：推 xoy: 像Holo就很强调直入DSD而不是先转成PCM，我就很好奇R-2R线路 01/28 23:25
30F：→ xoy: 是不是要做两种？ 01/28 23:25
31F：→ overdoingism: R-2R基本上没法直接用DSD讯号，两者原理不同... 01/28 23:27
32F：→ overdoingism: 除非将R-2R工作在某种纯开关模式下.... 01/28 23:27
33F：→ overdoingism: 但这听起来太神奇了，我不知道可行性是多少 01/28 23:28
34F：→ overdoingism: 毕竟R-2R的速度一般会比DeltaSigma/DSD低不少 01/28 23:29
35F：推 yamatai: 完全同意。很多年前我刚开始玩黑胶注意到 01/28 23:40
36F：推 xoy: DSD is natively supported for the first time on this Dis 01/28 23:41
37F：→ xoy: crete Resistor Ladder DAC 01/28 23:41
38F：→ xoy: HoloAudio is the world’s first to support DSD natively 01/28 23:41
39F：→ xoy: on Resistor Ladder DAC, so far the only one. This is not 01/28 23:41
40F：→ yamatai: 黑胶分离度规格比数位烂很多，为什麽解像逼真很多 01/28 23:41
41F：→ xoy: the DSD converted to PCM before digital-analog converte 01/28 23:41
42F：→ xoy: r, but directly by the discrete components of the DSD di 01/28 23:41
43F：→ xoy: gital to analog converter. Supported currently on MAC (D 01/28 23:41
44F：→ xoy: OP)and Linux (DOP), and Windows/PC (Direct Native and DO 01/28 23:41
45F：→ xoy: P). Please note, the word ‘R2R’ is the name of a kind 01/28 23:41
46F：→ xoy: of architecture of resistor ladders. This architecture r 01/28 23:41
47F：→ xoy: equires less resistors yet still is capable to deliver m 01/28 23:41
48F：→ xoy: ore than acceptable performance. Most DACs in the indust 01/28 23:41
49F：→ xoy: ry use this architecture. The DSD module of Spring3 does 01/28 23:41
50F：→ xoy: not use R2R architecture for the DSD, more specifically 01/28 23:41
51F：→ xoy: it uses a very specific architecture which is optimized 01/28 23:41
52F：→ xoy: to perform DSD to analog. So to be entirely accurate th 01/28 23:41
53F：→ xoy: e DSD part of Spring is using resistor ladders, not R2R. 01/28 23:41
54F：→ xoy: . 01/28 23:41
55F：→ yamatai: 数位的常常都有模糊，闪烁感的解像 01/28 23:41
56F：→ xoy: 不好意思贴长文，原厂的解释就是这样 01/28 23:41
看不出来有解释什麽 XD
不过 DSD 讯号就是号称「不用DAC」，
事实也是如此，DSD 讯号是可以从数位元件直出、过低通滤波就好，
换言之，如果他强调他的 DSD 讯号有经过 resistor ladders，
他也可以在 DSD 模式下，固定在两个 ladder 间做快速切换就好。
只是这样比起直出有没有什麽好处，我就看不出来。（可以省低通用的电阻？）
57F：→ yamatai: 黑胶有调好会你会吓到以为音乐真的在室内发声 01/28 23:42
58F：推 yamatai: 我猜这也是大多数认为黑胶活生感好很多的原因 01/28 23:44
也许这就是所谓的类比声吧？类比磁带应该也可以。
59F：→ takase: 各位各位,真的可以直接回文啦,有价值的讨论藏在推文很可惜 01/28 23:51
※ 编辑: overdoingism (114.32.7.7 台湾), 01/28/2022 23:59:43
60F：→ shukushoku: holo他们家解dsd跟解pcm是用不同区块的电路来做解码 01/29 00:18
61F：→ shukushoku: 的 01/29 00:18
62F：推 elguapo: @overdoingism「电阻网路」可以建构成 R-2R，也能建构成 01/29 00:21
63F：→ elguapo: multi-bit DSD DAC。Denafrips 的 DSD 解码是用 FPGA 将 01/29 00:21
64F：→ elguapo: 1-bit stream 转为 6-bit multi-bit DSD 之後，送入电 01/29 00:21
65F：→ elguapo: 阻网路硬解。这在 Denafrips 的主机板上是可以看到两个 01/29 00:21
66F：→ elguapo: 不同网路的。 01/29 00:21
听起来有点像是 dCS 的 ring DAC 架构...
不过上面 xoy 谈的 HoloAudio 是强调直入，
如果没有转换，我不知道是怎麽做的。
67F：推 phate06: 想请教下 用更高的sample rate 跟pwm 用的数位滤波比类 01/29 01:05
68F：→ phate06: 比的好还有做吗？ pwm的波形是1010要怎处理变成类比呢？ 01/29 01:05
PWM 一样用类比滤波喔。 数位滤波是指用演算法在音讯资料上滤波。
至於 PWM 怎麽变成类比，看这篇好了
https://www.clear.rice.edu/elec301/Projects99/adda/sdmod.html
那个方波经过类比低通滤波器，出来就是那个弦波了（理想）
※ 编辑: overdoingism (114.32.7.7 台湾), 01/29/2022 01:43:37
69F：推 leonhung97: 所以就现实面来讲 R2R要好听 成本就不可能低 01/29 01:53
70F：→ leonhung97: 所以低价位的R2R基本上不用想太多XD 01/29 01:53
看要求到什麽程度吧....
我自己的主力机目前是用TDA1543这样...
二手晶片一颗几十块台币这样。
当年跟饼大在雅瑟PK KORG的某台小DAC是赢啦，
其他的没PK过不敢讲。
唉...饼大....
71F：推 icekiba: 整串看下来的疑问就是R2R到底能不能DSD囧 01/29 02:04
就...正统上要经过转换，或是厂家有什麽密技。
※ 编辑: overdoingism (114.32.7.7 台湾), 01/29/2022 02:12:06
72F：推 dzwei: 印象中 delta-sigma会把noise往高频堆 然後那个LPF就是要把 01/29 02:18
73F：→ dzwei: 高频的noise滤掉用的，这跟一般NOS後面会挂的那个LPF用途 01/29 02:18
74F：→ dzwei: 与设计方向与重要性都不一样 01/29 02:18
75F：推 AncientLich: R2R应该是不能做DSD, Holo和Dena都是另外做个电路输 01/29 07:27
76F：→ AncientLich: 出。 01/29 07:28
77F：推 xoy: 近年像Roon、HQPlayer这类的软体很方便，传统玩法就什麽都转 01/29 07:39
78F：→ xoy: PCM喂R-2R，什麽都转DSD喂Delta Sigma，现在Holo Defnarips 01/29 07:39
79F：→ xoy: 这些新的有独立DSD电路的R-2R在HQPlayer玩家就PCM DSD各有爱 01/29 07:39
80F：→ xoy: 好者，我也是很想试试看 01/29 07:39
82F：→ bh2142: 用电阻解DSD其实蛮简单的 01/29 10:20
83F：→ bh2142: 不过他不是R2R就是了 01/29 10:20
84F：推 darktruex: 好棒的一篇教学文，推文也精彩，很多知识都是我想知道 01/29 10:21
85F：→ darktruex: 的而不知那里找的 01/29 10:21
86F：推 nonpeople: 好猛，不明觉厉..... 01/29 14:39
87F：推 justagame: 推分享 01/29 14:54
88F：→ gameguy: 德仪PCM1704都多久了，西台湾依然无法仿造类似的DAC，黑 02/01 18:13
89F：→ gameguy: 科技真的很强啊，怕爆 02/01 18:13