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楼主: wansien
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关于R-2R和Delta-Sigma音质差异的疑惑

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发表于 2017-5-23 14:50 | 只看该作者 来自 重庆市
wansien 发表于 2017-5-23 11:26
那个ACKS位应该是个自动识别采样率的开关,倒是跟缓存没有太大关系。

是吗,这个不太懂只记得上面一个写的256fs,一个是512fs。随便改一下就声音巨变
有一种声音是高频几乎压倒最后面去了,那种旧上海的失真味。
。倒是4495自带的几个滤波效果不明显。没有厂机的效果那么明显
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22
发表于 2017-5-23 15:59 | 只看该作者 来自 浙江省
wansien 发表于 2017-5-23 11:24
在这个地方上,MSB位电阻后边的磁珠处。

你是这个老的版本 新的直接就没有磁珠
这个的R2R构架类似1704那种 双电源平衡R2R(消除过0失真) 真的没有直流偏置的
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23
 楼主| 发表于 2017-5-23 16:14 | 只看该作者 来自 天津市
蓝子风 发表于 2017-5-23 11:32
官方公布的DF指标里没有这么说的。
话说,你哪里看到的呢?求给出处!

没有,纯粹靠猜。


我是依靠同时代的产品性能几乎等于DF超采样性能决定而判定的。
电容滤波器就是这个部分:


片载模拟滤波器基本都是电容滤波器,鉴于制程的升级和结构调整,对电容滤波器的性能进步没有任何帮助(从这些年各个厂家的公开报道看),可以认为已经停滞。而DAC芯片各家的卖点,基本都是基于各式各样的DF设计,所以……。
当然,这个逻辑链条也可能是错的,但公开资料也没有能推倒的,所以……就这样了。



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24
发表于 2017-5-23 16:18 | 只看该作者 来自 四川省成都市
wansien 发表于 2017-5-23 09:26
不需要频谱仪,示波器就行。

国内的EE简直飞了。
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25
 楼主| 发表于 2017-5-23 16:33 | 只看该作者 来自 天津市
phoexi 发表于 2017-5-23 15:59
你是这个老的版本 新的直接就没有磁珠
这个的R2R构架类似1704那种 双电源平衡R2R(消除过0失真) 真的没 ...

正负电压是给后边的运放的,解码本身的595供电只能+5V,0输出时单频道的偏置电位是1/2个AVCC,没有直流偏置的信号只能过耦合电容或用运放做平衡转单端之后。
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26
 楼主| 发表于 2017-5-23 16:42 | 只看该作者 来自 天津市
cloud119 发表于 2017-5-23 14:50
是吗,这个不太懂只记得上面一个写的256fs,一个是512fs。随便改一下就声音巨变
有一种声音是高频几乎压 ...

这个256fs和512fs,是Delta-Sigma型DAC的工频时钟,就是那路MCLK的频率。比如说44.1K的工作频率下,默认的LRCK是44.1k,而每一个Bit的时钟(SCK)就是2.822M,这个时候你的DAC如果是Delta-Sigma的,必须需要一个高速的MCLK去提供给DAC做超采样,44.1K的256fs倍MCLK就是11.2896M,512FS就是22.5792M,这个倍数越高,Delta-Sigma的精度也就越高,性能就越好,这基本也是你听感区别的由来。

早年的许多DAC芯片宣称的8X超采样,指的就是芯片可以工作在2.822M的8倍,22.5792M主频下去做超采样,或者48K的8倍,12.288(SCK)x8=24.576M。没办法,那个年代的Delta-Sigma大多只能上到27M左右。

现在就不一样了,大多数DAC芯片可以在48K时工作在大概768fs下,就是33.8M的一个高频,所以性能也就更高了。


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27
 楼主| 发表于 2017-5-23 16:44 | 只看该作者 来自 天津市
albrecht 发表于 2017-5-23 16:18
国内的EE简直飞了。

不知道你在说什么,最便宜的示波器看一下就能看出来原因了,给个扫频信号,在5K以上增益开始减少。
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28
发表于 2017-5-23 16:52 | 只看该作者 来自 福建省福州市
本帖最后由 蓝子风 于 2017-5-23 16:57 编辑
wansien 发表于 2017-5-23 16:14
没有,纯粹靠猜。

只能说没有理由的猜测。
你给出的图中最低只到-100DB的信号对应。而实际上你看看其他几家厂家的EVM板的对应指标(到其他家去找下,很容易找到的),这个已经算很好的了。


还有很多东西不用太过想当然,看看现在ESS的9018/9028/9038都有保留电流输出模式就可见一些东西实用中的优势。

DAC片内做法不同会导致输出的方式不同,这点上来说,电流输出型更有可塑性。但是电压输出型更简单。不过扯这个没用

数字滤波的指标和延迟特性等等,在PDF中还是很容易看到的。我就打个比方吧,正因为AK4395的片内滤波是目前AKM家DAC 最强的,所以也导致了就算使用同样时钟下,AK4497听感素质也不见得比使用AK4395的8XR强。但是4497的DF可玩性很高。而近年来各个厂家也都在寻求新的宣传噱头,于是就看上了DF,这也是无可厚非的,只是我们看待问题要保持足够的理性。

而作为TI家最强的PCM1792/1794,内带的DF性能就算现在来说也是十分强大的。而这个也为其优秀的输出水平提供了一个基础,关键还是看设计使用的人。最少当初也有一代高端产品中大量使用的1792,比如WEISS的DAC2
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29
发表于 2017-5-23 17:07 | 只看该作者 来自 福建省福州市
本帖最后由 蓝子风 于 2017-5-23 17:08 编辑
wansien 发表于 2017-5-23 16:42
这个256fs和512fs,是Delta-Sigma型DAC的工频时钟,就是那路MCLK的频率。比如说44.1K的工作频率下,默认 ...

纠正一下,早年的8X超采样的缘由是为了把PCM的量化噪音推到更高频率,比如44.1K的8X就是352.8K,这时候量化噪音是从352.8K开始,对于模拟LPF来说,可以大大降低设计压力。而对于超采样滤波器需要一路参照的时钟,这就是MCLK。(要知道R-2R时代不用DF都可以出声的NOS架构可是有的)
一般DF芯片或者DAC芯片会给出需要什么要求的MCLK。
而DELTASIGMA结构的DAC,要看具体厂家的不同设计了,比如AKM是直接使用128X的超采样的DF进行超采样后对数据进行转换大概是5.6448M的频率。也需要一路时钟进行参照,也叫MCLK。而ADI/TI等厂家公布的框架结构来说,是8X超采样后进行DELTASIGMA转换。DELTASIGMA转换期间的具体步骤不太清楚,但是这个MCLK是给DF用的倒是毋容置疑(不排除DELTASIGMA转换中也会用到)。
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30
发表于 2017-5-23 18:55 | 只看该作者 来自 浙江省
wansien 发表于 2017-5-23 16:33
正负电压是给后边的运放的,解码本身的595供电只能+5V,0输出时单频道的偏置电位是1/2个AVCC,没有直流偏 ...

难道新旧版本的电路还不一样?

我那个dam1021 是78/7905输出正负5V 然后用sot封装的运放输出成正负4V供给R2R电阻阵列
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31
发表于 2017-5-23 18:57 | 只看该作者 来自 浙江省
本帖最后由 phoexi 于 2017-5-23 18:59 编辑
wansien 发表于 2017-5-23 16:14
没有,纯粹靠猜。

你参考一下AK4495的宣传

开关电容滤波器有升级的(SCF)


当然。。SCF仍旧是音质差的罪魁祸首之一
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32
 楼主| 发表于 2017-5-23 19:09 | 只看该作者 来自 天津市
蓝子风 发表于 2017-5-23 16:52
只能说没有理由的猜测。
你给出的图中最低只到-100DB的信号对应。而实际上你看看其他几家厂家的EVM板的 ...

我不太明白这个和电流电压输出有什么区别,还是说回THD+n

1794/2的THD+n在0dB是0.004%,换算过来就是-108dB,挺高的,同时代的AD1955是-110dB,CS43122是-102dB,SM5866是-109dB,但这个意义不大:




由于基本没有几个厂家给出这个线,所以我们只能自己手算这个斜率了。
1794这个斜率的第二个点,在-60dB:

这个点可以计算的值是多少呢?图上可以读出:0.05%,换算一下dB是-66dB,这是一个很惊人的数字。
须知,只有刚刚问世的AK4497和ES9018才在这个地方和PCM1794勉强一致是0.05%(-65dB)。
-110dB就没法给了,只有我自己的测试值,这个我真没法证明了。
那么,如果循着这个斜率,似乎能够证明,当以1%THD+n点为参考的话(没有任何厂家给出这个数值),则几乎没有任何一个厂家的产品能达到,1794是-85dB,而在这一点上,ES9018是-87dB(实测0.0045%,从DAC引脚),AK4497也没有达到。

但我们看这两个图:
1794:



1955:



我吃饭去了。


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33
 楼主| 发表于 2017-5-23 19:11 | 只看该作者 来自 天津市
phoexi 发表于 2017-5-23 18:57
你参考一下AK4495的宣传

开关电容滤波器有升级的(SCF)

嗯,同意,近年来都在用开关电容滤波器的,都有中间发空的倾向。
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34
发表于 2017-5-23 19:38 | 只看该作者 来自 福建省福州市
本帖最后由 蓝子风 于 2017-5-24 00:23 编辑
wansien 发表于 2017-5-23 19:09
我不太明白这个和电流电压输出有什么区别,还是说回THD+n

1794/2的THD+n在0dB是0.004%,换算过来就是- ...

现在人在外面,没法翻台机上的文档,只能说,那个失真和电平的曲线我记得各家的evm板说明书pdf档上有的,只是你有没有用心找而已。一般测试动态都是用-60db的指标来分析。所以各家的datasheet上都可以看到-60db的指标。而你给出的最后两张就是-60db下的失真频谱,不知道怎么看出来到了20k就thd+n急剧上升的说法。另外你都不看一下两个测试图的频谱范围,ADI的是到22K,而TI的是到100K,如果只在22K内看的话,1794无疑也是十分优秀的
另外不要绕弯子了,请给出PCM11794的DF哪点不行的证据吧。造成DAC最终模拟输出失真变化的可能性很多,包括DELTASIGMA转换过程的算法等等的影响。

DF的作用其实可以参考下ADI的这个技术文档
http://www.analog.com/media/cn/training-seminars/tutorials/MT-017.pdf

实际上个人理解来说,性能优秀的超采样数字滤波器是一个好声的基础。着重的指标实际上从多比特的R2R时代就差不多定下来了,早年虽然也有一些着重响应速度的低滤波斜率的数字滤波器,不过当时都被淘汰了。只能说明实际市场证明了适合音频DA的超采样数字滤波器需要的是什么样的指标。不知道怎么得到的PCM1794的那些测试结果都是因为DF不行而造就的?
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35
发表于 2017-5-24 09:04 | 只看该作者 来自 浙江省
本帖最后由 phoexi 于 2017-5-24 09:13 编辑
wansien 发表于 2017-5-23 19:09
我不太明白这个和电流电压输出有什么区别,还是说回THD+n

1794/2的THD+n在0dB是0.004%,换算过来就是- ...

对于这个 或者说这种类型的图的解读

其实比较复杂

因为这是THD+n  也就是说 有可能是THD 还有可能是n

例如说的输出-60dB信号  相比0dB信号 -60dB信号的失真峰肯定会降低(甚至被底噪淹没不见) 但是噪声是否会比输出0dB减少呢? 不一定


对于一个理想DAC(失真固定或为0 底噪固定不为0)他的THD+n VS 幅度的曲线 应该是一条斜率为-1的直线

从1794的图看 0到-10dB范围 THD+n并没有明显增加 而是起伏的 假定他底噪不变的话 他的输出失真是急剧减小的

也就是说 这个芯片虽然理论的满幅失真指标相比9018之类的不好 但是在信号减小的情况下 失真会显著降低




PS 我想说其实 工业DAC的SFDR指标 为啥音频DAC不用呢。。。那个指标很有意义
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36
 楼主| 发表于 2017-5-24 17:26 | 只看该作者 来自 上海市
蓝子风 发表于 2017-5-23 19:38
现在人在外面,没法翻台机上的文档,只能说,那个失真和电平的曲线我记得各家的evm板说明书pdf档上有的, ...

可以理解,可以理解,今天忙了一天,快下班时有空闲了,我回在下边我的看法。
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37
 楼主| 发表于 2017-5-24 18:13 | 只看该作者 来自 上海市
phoexi 发表于 2017-5-24 09:04
对于这个 或者说这种类型的图的解读

其实比较复杂

对于这个 或者说这种类型的图的解读

其实比较复杂

因为这是THD+n  也就是说 有可能是THD 还有可能是n

例如说的输出-60dB信号  相比0dB信号 -60dB信号的失真峰肯定会降低(甚至被底噪淹没不见) 但是噪声是否会比输出0dB减少呢? 不一定 ————————————
我把我的想法,包括对蓝子风的回复,都发在这里,咱们一起探讨。
几个前提:
1·传统的R-2RDAC,当内部的latch移位寄存器不工作时,我们知道,输出的信号如果能做到没有直流偏置,则基本就是电源噪音,是吧,当然,可能还有一些电阻造成的噪音(4uV/1K)。
2·超采样滤波器interpolar filter,或者说是升频(虽然不一样),可以讲,升频本身就是一个滤波的过程,对吧,这个可以从示波器里看到,16bit/44.1k的信号,而是一截一截的网格状,而升频成96k之后,就变得顺滑了很多。
3·在没有做超采样或升频的前提下,传统的16/44.1k信号,在5K以上时,正弦波已经变得和松树差不多了,表现出来就是谐波靠近低频,而且非常大。
4·开关电容滤波器的性能相对固定,不太受制程和设计的影响,如果这一块有很大的技术进步,现有的Delta-sigma DAC没有必要不吹,是吧。

好,让我们来看看1704的技术说明:
This is done, however,at the expense of signal-to-noise performance, and thenoise shaping techniques utilized by these converters createsa considerable amount of out-of-band noise. If the outputsare not properly filtered, dynamic performance of the overallsystem will be adversely effected.
在那个时候,BB认为已有的技术还不足以对付那些高频的、高摆幅的噪音(事实上也不太可能)。而PCM1704的单片两个R-2R,正是为了解决:However, even the best of these suffer from potential lowlevelnonlinearity due to errors in the major carry bipolarzero transition.非线性的失真。
1794呢,刻意保留了6bit的R-2R,目的是什么呢?This architecture has overcome the various drawbacks of conventional multibit processing and also achievesexcellent dynamic performance.保持了高的动态范围。
仅由上边的那段叙述,我们可以知道两点:1·当小动态小信号时,R-2R因元件不匹配失真明显。2·Delta-sigma的在小动态时,比较给力,但会产生大量高频噪音。3·R-2R的动态范围大(完全没有高频噪音)。

OK了。

由于高位6bit即覆盖了全频段66dB的动态范围,而低位+MSB仅仅覆盖了4dB,就是说,微弱动态的比例变小了,对噪音的贡献也变小了。是否可以认为,那个年代的超采样滤波器,BB并没有给出特别好的解决方案,所以采用了这种两段式架构,所以得到了很高的SNR信噪比,但THD+n,却仅仅比同时代的CS4398高了1dB,不足1倍能量呢?

对于一个理想DAC(失真固定或为0 底噪固定不为0)他的THD+n VS 幅度的曲线 应该是一条斜率为-1的直线

从1794的图看 0到-10dB范围 THD+n并没有明显增加 而是起伏的 假定他底噪不变的话 他的输出失真是急剧减小的

也就是说 这个芯片虽然理论的满幅失真指标相比9018之类的不好 但是在信号减小的情况下 失真会显著降低

PS 我想说其实 工业DAC的SFDR指标 为啥音频DAC不用呢。。。那个指标很有意义


————————
所以喽,所以Schiit使用了工业DAC,但工业DAC高bit的噪音大速度慢,bit少的速度快噪音才小……,价格还贵。
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38
发表于 2017-5-24 18:34 | 只看该作者 来自 福建省福州市
wansien 发表于 2017-5-24 18:13
对于这个 或者说这种类型的图的解读

其实比较复杂

1794呢,刻意保留了6bit的R-2R,目的是什么呢?This architecture has overcome the various drawbacks of conventional multibit processing and also achievesexcellent dynamic performance.保持了高的动态范围。
仅由上边的那段叙述,我们可以知道两点:1·当小动态小信号时,R-2R因元件不匹配失真明显。2·Delta-sigma的在小动态时,比较给力,但会产生大量高频噪音。3·R-2R的动态范围大(完全没有高频噪音)。


这里你本身的理解就是错误的,1794属于多比特DELTASIGMA架构,我之前给出的那个文档已经说明了这个架构的基本构造,不是你说的那样。其实之前WOLFSON有一个更详细的多比特DELTASIGMA架构的说明文档(不过我现在没找到了,有兴趣可以找找),基本是用多个DELTASIGMA来分别调制信号,到最后输出的时候再合成。这样可以在一定程度上兼顾1BIT和多比特的有点。(当然了,这里是经过超采样滤波器之后进行deltasigma转换时候的处理方式了,不在1794的DF差在哪里的问题上)。个人认知的很多高频段的噪音是在这个阶段产生的。因为降位处理必须使用到抖动噪音调制。

====================================================

由于高位6bit即覆盖了全频段66dB的动态范围,而低位+MSB仅仅覆盖了4dB,就是说,微弱动态的比例变小了,对噪音的贡献也变小了。是否可以认为,那个年代的超采样滤波器,BB并没有给出特别好的解决方案,所以采用了这种两段式架构,所以得到了很高的SNR信噪比,但THD+n,却仅仅比同时代的CS4398高了1dB,不足1倍能量呢?


这里明显偷换了概念,之前对多比特DELTASIGMA理解的补足,做出了错误的判断也是有可能的。其实对于SNR的说法,我个人的理解是因为多比特D/A调制合并后,再用电流进行叠加,可以在有限的供电电压下实现足够大的动态。其实这点看1955/9018(这两个是同一位设计师的作品)系列的做法就明白了。而这也是当初多比特是大爱电流输出型DAC也是因为这个方面原因。

对于1794的THD+N VS SIGNAL LEVEL的曲线,希望你能找到其他敢于公布这个曲线的厂家来对比下才知道好坏。就我目前试验过的来说,算是很优秀了
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39
发表于 2017-5-24 19:23 | 只看该作者 来自 广东省深圳市
wansien 发表于 2017-5-23 16:42
这个256fs和512fs,是Delta-Sigma型DAC的工频时钟,就是那路MCLK的频率。比如说44.1K的工作频率下,默认 ...

这个引脚,确实会影响性能,记得是提高低采样3db的SNR

另外,西格玛的DAC芯片调音,LPF不同频率下的相位裕量很重要,跟着DATASHEET走绝对是一路瞎到黑

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40
 楼主| 发表于 2017-5-24 19:44 | 只看该作者 来自 上海市
蓝子风 发表于 2017-5-24 18:34
1794呢,刻意保留了6bit的R-2R,目的是什么呢?This architecture has overcome the various drawbacks o ...

1794的这种测试图,只有BB自己才会测,如果用Asahi Kasei的,使用内置的音量的话,会比1794指标高很多。

Multibit Delta-Sigma DAC不是1794这种架构,而是这个,某个多年前的专利图,基本上大多数原理图都是这个:

由图可见,multibit dac是计入反馈网络的,和1794的计权相加,并非是一回事:

为什么要三阶呢?三阶比较简单,已经足够上推一些噪音了。

R-2R似乎是一个很不好的东西,尤其是Glitching:

没办法,音频用的是伪码,MSB是区分正负数的,因此1794把这个玩意同后边的低有效位一起去做Delta-Sigma了。

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