音响ic资料-我們真的需要18、20bit的daconverter嗎？

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1、我們真的需要18/20bit的D/AConverter嗎?文/何志誠這篇文章很專業，大致說明了為什麼同是數位元件卻有如此人的品質差異，何博上的數位造詣極深，本文已經是他最平易近人的一篇文章，我們希望他再接再勵，提供更多淺顯易懂的文章給我們。編者在科技研發界與發燒友之間發生了一件「不太協調」的事情'那就是對△•工D/AConverter（唸Delta-Sigma，俗稱位元流或onebit）的看法，有許多資深的發燒友只要一捉到△・S，評語就只有一個字，「爛」。最近幾年，音響論壇有位鄭澤孝先生更是堅持此以「位元流殺手」而聞名，其堅持之程度簡直可

2、以用「至死不渝」四個字來形容，然而，在科技界卻認為△・S之D/AConverter與A/DConverter為明日之星，因其能突破傳統A/D、D/A製作上的困難（這一點後面會說明），計算精準、成本低、雜訊免疫力強，……。這一點似乎與前述的「爛4S」不太符合，最近更有某名牌推出20萬新台幣等級之D/AConverter更是大肆宣揚其引進了「128XDelta-Sigmaj的新科技……說到這裡，相信不只是看彳官老爺您搞不清楚這是怎麼回事？至連音響器材評論員能夠知道怎麼回事的大概也沒幾人，在探討這個問題與本文的標題之前我們先來看看元件製作的特性

3、。為什麼好的DA很難做圖1A與圖1B為傳統D/AConverter常用的兩種架構（註1）'唸過Millman電子學的人都知道在PCM（PulseCodeModulation）轉PAM（PulseAmplitudeModulation）的過程中，圖1A與IB中的電阻值（即R，2R，2NR）的精準度扮演著十分重要的角色，我們都知道要找到兩顆電阻值十分接近的電阻是非常困難的，這一點在同一片IC上製作問可能會少一點，但仍然十分困難，加上目前全世界擁有這項技術的IC廠數都數得出來，難怪Burr-Brown的PCM63PK會賣得這麼貴'或許老朽這樣的

4、解釋您還是無法體會傳統的D/AConverter製作有多麼困難，咱們觀察圖1A或圖1B‘其中的MSB即最高位元（在20bit中代表2,8‘在16bit中代表2必），在D/A轉換過程中，乃由通過該電阻的電流來決定，假設該MSB之電阻為r，則通過該電阻之電流I=V/r，如果該電阻在製作的過程中如果不是那麼精準，咱們就以一般精密電阻1%的誤差來說明，即I=V/（0.99R）=1.01011，因此其誤差為1.01%，所以，在16bit系統中其誤差為2,4X1.01%二165.5，27<165.5<28，因此其解析度損失8bit，如果在20bit系

5、程中，其誤差為218X1.01%二2647.9，2"<2647.9<2,2，因此其解析度損失12bit，因此，只要在MSB上的電阻有1%的誤弄,就足以將20bit或16bit的D/AConverter，降為8bit的解析度'加上傳統之D/AConverter對電源的要求極為嚴苛（從前述之說明，咱們很容易了解電壓與電阻值嚴重影響解析度，以PCM63PK為例，儘管PCM63PK有極優越的特性，而且附有MSB與LSB校正之接腳（註2），但由於對電源與雜訊的要求特高，一不小心就容易設計出很爛的產品，不像△•工系列，雜訊免疫力強，只要多下點功夫，不

6、難設計出不錯的成果'UNISTARDAC-01與王克剛先生的DAC・03（都是採用CS-4328與CS-8412）就是最好的證明。(A)D/Aconverterwithbinaryweightedresistors.圖一：在D/A舛換中，某些電阻數值關鍵著全系統的解析度及埶態範.圍，因此妥製作出優異的D/A轉楼系統不是想像中那麼容易的爭情°因此，看馆老爺您如果希望利用PCM63PK設計出頂極Hi-End的數位產品，老朽誠心誠意地建議您多在電源的設計與PCB的Layout下功夫，咱們不難理解傳統的D/AConverter的製作與使用有多麼的

7、困難，尤其是高位元的D/AConverter，這也就是為什麼△•工技術會進步神速的主要原因。當然，△•工也並非完全沒有困難，以CS-4328為例，其系統架構如圖2所示，其困難點主要有兩項，第一，每當其輸出之解析度增加一個bit，其systemclock就必須增快一倍（請參考233期黃克強博士的大作），因此要達到16bit以上不是很容易；第二，最後一級的類比低通濾波器乃由數個電容（交換式電容）與數個OPAmp所構成（見圖3A與3B）它的困難點在於需要數個超低雜音0P，這一點找們可以加以解釋，我們假設輸出電壓為lVolt，輸出為20bit，我

8、們都知道每增加一個bit，其解析度變為原來的2倍，因此20bit為220=1048576倍，所以雜訊電壓必須小於10'6volt，換句話說，也就是說SNR必須大於120dB。談到這一點，順便跟