穷总谈DAC（已恢复）
本帖最后由 greg1973 于 2016-2-8 22:03 编辑里面有很多穷总谈论dac的干货，信息量极大，在别处已经很难找到了
本帖最后由 greg1973 于 2016-2-9 16:43 编辑
136185925 大喊：r2r就是牛逼，红红火火恍恍惚惚
看起来很没有道理的样子。。。
1，sigma delta调制不能完整表达信号的振幅信息仅限于单比特的情况，也就是dsd的情况。那是由于单比特的调制器中量化器的增益不能被严格确定，因为单比特量化器只有一个阈值；多比特sigma delta因为有调制器中的量化器有多个阈值，整个调制环路的环路增益可以被完全确定，多比特sigma delta不会损失信号的幅度信息；
2，至于R2R，如果一定要说“好听”，“自然”，那也值局限于NOS的情况，如果在电阻阵列之前加上数字滤波，该有的问题还是会有，但是如果是纯NOS，R2R模块的冲击响应会有一个sinx/x的包络，高频损失得比较厉害，如果要对这个包络进行补偿，就会在阶跃响应中引入新的振铃信号，因为数字均衡器也是一种数字滤波，无论有没有过采样；
3，至于测试结果，R2R的一般都只给出小信号的测试结果，因为大信号的测试结果从来就不会好看，噪底会大很多，因为小信号时，只有几个LSB的电阻在起作用，贡献噪声，大信号的时候，所有的电阻都在贡献噪声，噪底会上升得非常厉害；
4，有一点必须承认，sigma delta调制处理小信号的能力不如R2R，因为积分器需要经过反馈环路不断积分才能达到量化器的阈值，R2R没有这个问题；
5，最后一点，R2R模块如果clock tree做不好，那就直接等完蛋，控制电阻的开关一般是D触发器阵列，如果这些触发器接收到的时钟信号不能严格一致，那会是很致命的。
MSB就不用说了，最新的selected DAC公布了一个-190dB的噪底，请楼主继续相信它。
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136185925 大喊：1、多比特sigma delta不会损失信号的幅度信息？那要多少bit才叫多？2、高采样的NOS估计你还没见识过，3、电阻绝不可能贡献噪声，4、敢申请专利才叫牛，你听过...
1，只要调制环路不是单比特量化，就可以唯一确定环路增益，信号的幅度信息不会损失，sigma delta架构的DAC也许会听感不自然，但这不是因为信号幅度没有完全表达的原因，再说一次，信号幅度不能被完全表达仅限于单比特量化的情况，具体请自行研究sigma delta调制器的工作原理，理解一下带内零极点的分布对于信号传输函数和噪声传输函数的影响，sigma delta调制器对于信号是低通，对于噪声是高通，两者共用一组零极点分布，改变零极点的分布会改变整个传输函数，零极点的分布由调制器中积分器的前馈系数，反馈系数和反馈环路的个数决定；
2，只要是NOS，就会有sinx/x的包络，和采样率无关，采样率高了只是把衰减推到了更高的频率，48K的时候，20KHz处衰减大于3dB，即使是192K的采样，在20KHz处的频率响应的衰减也大于1dB，除了在数字域用均衡器去做pre-compensation之外，没有任何办法；
3，电阻贡献噪声这是常识，这是物理学中最基本的概念，电阻产生的噪声在极低频处叫做flicker noise，其它频率处是白噪声，电压噪声功率谱密度是4KTR，其中K是玻尔兹曼常数，T是绝对温度，R是电阻值，具体频带内的噪声电压或者噪声功率自行积分计算，不贡献噪声的电阻只有在绝对零度的情况下才存在；
4，Jeff申请了什么专利我不知道，不过我可以明确告诉你，rockna没有选用你说的什么高品质开关，就是普通D触发器，rockna的两个版本的解码模块中，普通版的开关电压是3.3V, 高阶版本是5V，rockna解决glitch的关键在于开关的timing。说glitch是R2R解码唯一的问题，这实在是非常幼稚的说法，R2R因为需要一个固定电压去做reference，它对于电源的依赖性远大于sigma delta。
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136185925 大喊：矮油，按照你的说法4399用了5bit，9018用了6bit就是浪费啊，你知不知道2bit会损失...
sigma delta调制器采用多比特量化主要有几个原因，仅仅考虑信号幅度是不是会损失这是极其片面的。
1，多比特量化可以降低对于过采样率的依赖。sigma delta的性能决定于过采样率和调制器的量化比特数，量化比特数提高，可以用更低的过采样率来达到相同的性噪比；
2，还可以减少量化噪声的功率，更小的量化噪声功率就可以实现更高的调制器阶数，进一步提高噪声整形的效果，不会由于噪声过大而造成调制器过载；
3，同时还可以更好地在调制器反馈环路中实现dynamic element matching，或者叫做mismatch shaping，反馈环路可以实现多阶整形；
4，sigma delta调制器中量化器的比特数不是越多越好，存在一个最优值，比特数过多，会引起量化器对于参考电压过于依赖，同时会给反馈环路的线性度要求带来更大的负担。经验值是，16bit的分辨率，用2或者3比特，配合3阶或者2阶调制，20比特以上分辨率，适合于4到5比特的分辨率。
以上原因和信号幅度会不会损失毫无联系，从2bit量化开始，就不再存在信号幅度损失的问题。
建议深入了解一下sigma delta调制的细节，很多细节上的东西不是靠想象就可以分析出个所以然的。
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136185925 大喊：你说的没错，R2R的bit越多，越依赖参考电压，但是你不要忽略了，sigma delta除了要依赖参考电压，还依赖时钟...
1，sigma delta的确非常依赖时钟的精度，因为时钟抖动走的是信号路径，它[时钟]不能被调制；
2，信号幅度是否损失决定于调制器环路增益是否被唯一确定，我上面已经说过，这个增益由积分器的前馈&反馈系数，以及量化器的增益来决定，和时钟无关；
3，时钟引起的负面影响和抖动的能量分布，以及抖动和信号的相关性有关，绝大部分情况是抬高噪底，只有在时钟和信号相互调制导致相关系数不为0的情况下，会引起失真。
时钟对于任何解码的影响都是一样的，sigma delta和R2R没有区别，之所以R2R对于时钟依赖程度比较低，是因为sigma delta调制基于一个两相非交叠时钟（two tone non-overlap clock），它的时钟处理比R2R复杂很多很多。
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136185925 大喊：sigma delta振幅信息都损失完了，你竟然还说没损失，我都笑了。你再强行解释也掩盖不了sigma delta损失振幅信息这个先天缺陷...
我没有在强行解释，所有的东西都有理论依据，sigma delta设计的基本原理就是这样的，我一直承认单比特量化会丢失振幅信息，但是多比特不会，而且时钟抖动也不会引起振幅信息的丢失。
136185925 大喊：你不用扯什么环路调制器增益，振幅信息的准确度和增益毫无关系。增益只能改变振幅大小，并不能改...
我没有扯，实际上就是这样的，这是调制器的基础理论。
请注意我说的是环路增益，不是前馈增益，环路增益不是用来放大用的，而是用来确定调制器的传输函数用的，只要传输函数被唯一确定，就不会有丢失振幅信息的情况，单比特之所以会丢失就是因为传输函数不能被唯一确定，和信号相关；
事实上，对于单比特调制器来说，大信号时，环路增益小，小信号时，环路增益大，所以在信号振幅的两端会被同时压缩，这就是为什么DSD听起来更“柔和”的原因，事实上是因为丢失了幅度信息。很多人会觉得PCM转DSD以后电平低，其实这是不正确的，因为信号本身不是被等比例压缩，所以DSD损失的是6dB的动态，当然这种损失可以通过数字的方法补偿回来。
136185925 大喊：DSD压根就没有丢失振幅信息的说法，DSD记录的是绝大多数的时域信息，换言之就是没有采集到足够的...
DSD记录的可不是时域信息，真正记录时域信息的是PCM，DSD属于PDM调制，DSD没有任何绝对振幅的信息，有的只是相邻两个采样点之间差别的量化值。没采集那么多的说法是没有任何根据的。
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136185925 大喊：还是那句话，sigma delta丢失振幅信息，这个问题不是单单靠增加两个bit就可以弥补的，否则像MSB这种hi-e...
各个厂商的设计理念不同罢了。
MSB不用sigma delta不代表sigma delta有问题。我从来没有否定过R2R听感自然，可是这是基于NOS的基础上，MSB对信号进行了升频处理，听感不如NOS那么自然。没有NOS作为基础，该有的问题R2R都会有。
dCS也算是大厂了，照样是用FPGA做5比特调制然后开关电阻滤波，最后用时域的moving averaging滤波器。
目前我知道的纯NOS的R2R只有totaldac一家，他也提供了FIR滤波去补偿由于sinx/x造成的损失，并且给出了加上补偿后的振铃情况，有兴趣可以去看看。
Sigma Delta和R2R没有哪个好哪个不好的说法，做这样的比较没什么意义，顶级HiEnd厂家都是R2R这更是没有的事情。
我还是那句话，深入了解一下sigma delta调制器的理论和设计细节，有条件的话做几个项目，设计一下就什么都明白了。
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136185925 大喊：SDM环路增益可以确定量化误差，但它没法确定振幅信息啊，反正我找不到SDM增益能确定振幅信息的任何证据，而且电阻不会贡献噪声...[搬出了一根公式]
这样吧，我来问你几个调制器基础的问题，如果能够完全正面回答，那我觉得你对SDM调制还是有一定了解的...
1，这个公式中的H(z)是什么？ 为什么x(k)和n(k)的系数会有一个H(z)的差别？
2，你贴的这些公式适用于几阶调制的情况？更高阶数的调制传输函数怎么样由低阶数的调制器传输函数递归得到？
3，1/代表什么？这个公式是理想的还是考虑到了实际误差？如果考虑实际误差，这个公式应该如何修正？修正后对整个传输函数有什么影响？请量化表示一下。
4，single loop和MASH结构稳定能谁好一些？
5，传输函数零极点的分布在调制器频谱中是如何表现出来的？对频谱的形状会有什么影响？
6，SDM中哪些非理想因素可以被调制，哪些不可以？
7，调制以后的噪声总功率是变大了还是变小了？大小变化和量化比特数，调制器阶数和过采样率有怎样定量的关系？
8，离散时间SDM和连续时间SDM对于滤波器的要求有什么不同？
大概就这么多吧。这些是任何一个有相关专业背景的学生，或者工程师所具备的最基本的知识。
不要去百度，不要去Google，不要随便贴公式，说一下自己的理解，如果回答不出来，我可以来回答。
如果你有什么类似的问题，可以列出来，我一定会正面回答。
顺便补充一下
电阻的热噪声从来引起的结果就是noise floor[噪底]抬高，因为电阻的热噪声是一个宽带白噪声。
THD的原因是非线性，和电阻热噪声没有任何关系。
这是最最基础的常识。
我也没有居高临下，更不敢拷问任何人，我只是觉得没有必要去讨论了，之前我的发言完全是在阐述SDM设计过程中需要考虑到的结构设计以及细节问题，这是我这么些年来设计过程中的一些经验，不是翻书可以翻到的。楼主贴贴图，抄抄书，没有任何原创的东西，我觉得没有讨论下去的必要了。
你也可以提出问题来验证我是不是真的懂这些东西，看我是不是具备和你讨论的资格，如果你觉得我不具备，那就更没有讨论的必要了，请不要打嘴仗。
发烧本来就是乐趣，没必要总是一副教育人的姿态。高手很多，但是你肯定不是其中一个，因为你认为电阻不会贡献噪声。纯技术讨论没问题，吵架就没有必要了。
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136185925 大喊：我承认电阻能带来噪声！但是！如果sigma delta不加噪声整形，信噪比会比R2R更糟糕！参考2bit DSD！
没有2bit DSD的说法，DSD只是一比特编码，DSD的最大优势在于没有非线性失真，而且我从来都承认DSD编码没有记录振幅信息。
Sgima Delta只有single bit和multi bit的说法，而没有在multi bit当中再分"more bit"和"less bit"的说法，因为单比特和多比特是有本质区别的，就在于单比特的传输函数不能唯一确定，而多比特可以。
先正面回答我的问题吧，要不就别讨论了，该散就散了吧。你可以随意的说我这个不懂那个不懂，但你也得拿出点实际东西出来吧。
H(z)是filter，这句话也能说得出来，我不觉得你对SDM的具体细节有什么了解。
懂技术不是一件什么了不起的事情，也不是什么值得炫耀的事情，这只是一个专业而已，学了这个专业，所以懂一些，然后工作中有了一些实践经验，理解的会更加深刻一些，就这么简单。术业有专攻，高手千千万，不懂的东西，未知的领域还很多。花这么多时间不好好讨论，光在这说来说去不如多看看书，或者做点自己喜欢做的事情。
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136185925 大喊：你的原话是，只要超过1bit就可以完整的记录振幅信息，你自己瞧瞧自己说过的话！
2bit的sigma delta码流，和DSD是有本质区别的，我从头到尾没有说过“2bit DSD”这种说法；
我说过，环路增益完全确定的情况下，不会丢失振幅信息，我现在还是这么说；
从头到尾你没有对我的问题正面回答任何一个，而我对于你提出的问题都正面回答了，从昨天的为什么要用4或者5比特到现在你说的2比特DSD；
正面回答下我的问题，别去扯别的，要不就别回贴了，我也不会再回了，到此为止吧。
总结一下吧，这个话题没有继续讨论的必要了，我可以负责任的说，楼主没有做过什么SDM方面的基础研究，也没有真正的做过设计，讨论下去纯粹浪费时间。
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136185925 忍不住大喊：4490可以完美支持DSD256，最终会得到DSD16384，比那些渣渣1bit dac不知道高到哪里去了！！
最后我还是忍不住要科普几个基本概念。
1，AK4490 datasheet中被楼主高举出来的那个256叫做过采样率，是对输入信号进行过采样用的，过采样是在进行SDM调制之前必须的一个步骤，过采样的目的是把量化噪声分散在更宽的频带中，这样在调制以后才可以把大部分噪声功率转移到音频频带之外。
2，所谓的DSD64 DSD128这样的名称，指的是把模拟信号经过ADC量化成DSD信号时，采样率和量化成PCM信号时（44.1KHz）采样率的比值，所谓DSD64，就是说产生这个DSD编码文件的时候，使用的采样率为44.1K*64=2822.4KHz.
3，再来看一下信息量的问题。信息量可以简单的理解为比特数和采样率的乘积，他的物理意义就是相同时间内的比特数的多少，很明显，被量化的模拟信号的信息被保存在数字信号内，具体一些是保存在数字信号的数字比特内。那么，对于CD信号，他的信息量是44.1K*16bit，对于DSD64，他的信息量是44.1K*64*1bit，信息量是CD格式的4倍，这就是为什么把DSD做PCM转换时，会转成176.4KHz采样率信号的原因，因为176.4正好是44.1的4倍。
4，最后我根据楼主说的什么AK4490是DSD256来质疑一下。对输入信号进行了256倍升频就是DSD256吗？DSD256的意义是，产生DSD信号时，使用的采样率是11.2MHz。按照这个说法，输入信号是DSD64的时候，升频以后就变成了DSD(64*256)=DSD16384？这是很明显的概念混淆。我说的多比特，指的是调制器内部量化器的比特数，估计楼主应该还没有完全理解我究竟在说什么。
另外，我不是什么大公司的VP，我从工程师做起，到现在还是每天做电路。我可以不谦虚的说，我对于SDM的理解，不是你可以比的。
ps，我刚才说楼主没有完全理解，已经是一种比较委婉的说法了。
不好意思，有一个概念我需要纠正一下，我说的信息量指的是"数据存储量"，而不是所谓的音乐中的信息量，这个需要说清楚，避免混淆。
穷总是什么人物，中间有很多漏掉了，有完整的对话吗 mbegin 发表于 2016-3-3 22:25
穷总是什么人物，中间有很多漏掉了，有完整的对话吗
136185925 大喊：还是那句话，sigma delta丢失振幅信息，这个问题不是单单靠增加两个bit就可以弥补的，否则像MSB这种hi-e...
比如这里。明显最后应该是hi-end ，之后应该还有
但后面的话都没有了 mark一下
这是很明显的概念混淆。我说的多比特，指的是调制器内部量化器的比特数，估计楼主应该还没有完全理解我究竟在说什么。
xx 结论是啥？
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