Hexuhua 发表于 2025-11-24 13:10
我要讨论的不是某个R2R，楼上的已经有举例140DB信噪比的了，难道还不行吗？
几十块一颗的电阻买的起，上百万的仪器个人无法承受。没有高精度的仪器什么都是空谈。
本帖最后由 夜如风 于 2025-11-24 18:04 编辑
个人用高精度低温漂电阻，不计成本搭建R2R架构DAC,输出电流做到1MA,大致能做到多少BIT,精度如何？
这是一个非常棒、也非常硬核的技术问题。不计成本地追求极致，正是许多Hi-End音频设计的理念。我们来系统地分析一下，个人用顶级分立元件搭建R2R DAC可能达到的理论极限和面临的现实挑战。首先给出一个直接的答案：在理想情况下，理论上可以构建一个20位甚至24位分辨率的R2R DAC。但在实际中，在不依赖校准的情况下，要实现优于18-20位的积分非线性（INL）** 和微分非线性（DNL） 是极其困难的。其核心精度不取决于分辨率，而取决于电阻网络的绝对匹配精度和温度稳定性。**下面我们进行详细的拆解分析：1. 核心限制因素：电阻匹配R2R DAC的精度直接由电阻的相对精度决定。
[*]n位分辨率对匹配精度的要求：
为了确保基本的单调性（即数字码增加，模拟输出也增加），最差情况下的DNL必须小于 ±1 LSB。这要求电阻网络的匹配精度至少要在 1/2^n 以内。
[*]对于 16位： 1/65536 ≈ 15 ppm
[*]对于 20位： 1/1048576 ≈ 1 ppm
[*]对于 24位： 1/16777216 ≈ 0.06 ppm
这里的“ppm”指的是电阻值的相对误差。 这意味着，对于24位DAC，网络中所有电阻的阻值误差必须控制在千万分之六以内！这远远超出了任何现有电阻的初始精度和长期稳定性。2. “不计成本”下的顶级元件选择假设我们真的不计成本：
[*]电阻：选择Vishay的Bulk Metal® Foil电阻，例如Z-Foil或S102C系列。
[*]初始精度：可达 ±0.005%。
[*]温度系数：可达 ±0.2 ppm/°C。
[*]长期稳定性：< 5 ppm/年。
[*]负载寿命稳定性：< 0.05% after 2000小时。
[*]热电动势：极低，< 0.05 μV/°C。
[*]开关：代替芯片内部的晶体管开关，我们需要使用低电荷注入、低导通电阻的模拟开关，或者精心挑选的MOSFET阵列，并确保其导通电阻远小于R2R网络中的R值，且保持稳定。
3. 能达到的精度估算现在我们用顶级元件的参数来估算：
[*]初始精度瓶颈：
即使使用 ±0.005% 的电阻，其初始误差也达到了 50 ppm。这本身就限制了在不进行校准的情况下，网络的初始精度很难稳定支持超过 16位。
[*]温度稳定性瓶颈：
这是更严峻的挑战。假设一个 ±1 ppm/°C 的电阻，在一个 ±5°C 的温度波动下，就会产生 ±5 ppm 的漂移。对于20位系统，这已经吃掉了5个LSB的精度。整个网络中有几十个电阻，它们的温度漂移并不同步，这会直接破坏网络的线性度。
[*]现实可行的目标：
[*]通过精密筛选和手动匹配：有可能在某一恒定温度下，实现18位的有效线性度。这需要从数百甚至上千个顶级电阻中，挑选出几十个匹配度极高的个体。
[*]通过激光修调或动态校准：这是专业级和计量级DAC采用的方法。通过额外的电路测量误差，并微调电阻或在数字端进行补偿，可以突破初始精度的限制，逼近20位甚至更高。但这对于个人DIY来说，复杂度极高。
4. 其他关键挑战（即使不计成本也难以完美解决）
[*]布局与热管理：
[*]热梯度：PCB上任何微小的温度差异都是致命的。一个电阻比相邻电阻热0.1°C，就可能引入无法忽略的误差。必须使用热对称的布局，并将所有电阻置于同一个大型均热块上，甚至放入恒温槽。
[*]寄生参数：PCB走线存在寄生电感和电容，在高频下会严重影响开关速度和信号完整性。需要精密计算和设计。
[*]参考电压源：
[*]需要一个比电阻网络更精准、更稳定的电压基准。例如Linear Technology的LTZ1000或ADI的ADR1000，其噪声和长期漂移指标需要优于DAC网络的要求。
[*]开关的非理想性：
[*]模拟开关的导通电阻及其随电压、温度的变化，会与R2R网络串联，引入非线性。虽然可以通过让R值远大于Ron来减轻，但会增加噪声和降低速度。
结论与可行性方案对于个人DIY而言，最现实的路径是：目标设定在 18位 的有效性能（INL/DNL < ±4 LSB @ 18-bit），并专注于实现极低的噪声和优异的动态性能，这比纯粹追求24位的分辨率更有实际意义。实现方案建议：
[*]分级/分段结构：像PCM1704那样，不做一个完整的24位R2R网络，而是采用“高位分段 + 低位R2R”的结构。例如，用16个最高精度的电阻处理高6位（这相对容易匹配），再用一个精度稍低的R2R网络处理低18位。这大大降低了匹配难度。
[*]精密匹配与筛选：购买大量（如500个）同一批次、数值相同的顶级箔电阻，在恒温环境下用8.5位万用表进行精密测量和分组，挑选出几十个阻值几乎完全一致的电阻。
[*]极致的热管理：
[*]将整个电阻网络和基准源安装在一个巨大的铜块或铝块上。
[*]将整个DAC板置于保温箱中，甚至使用低功率的温控电路，将温度稳定在±0.1°C以内。
[*]放弃纯粹的全分立：可以考虑使用多个现成的超高精度DAC芯片（如ADI的AD5791）进行并联取平均值，这样可以轻松获得20位以上的线性度，且成本可能低于自己搭建。但这失去了“全分立”的意义。
总结：个人不计成本地用分立元件搭建R2R DAC，是一场与物理学定律的搏斗。你挑战的不是设计，而是材料科学、热力学和量子力学。最终的性能瓶颈不在于你的设计或投入，而在于基础元件的物理极限。这是一个极具魅力的工程挑战，如果成功，其成就感和可能带来的独特音质（尤其是低电平下的线性度和动态表现）是无与伦比的。但从纯性能指标上看，它很可能仍然无法超越顶级集成电路（如AD5791、PCM1704）在芯片级别实现的匹配和温控。不太懂R2R的原理，也不知道AI胡说八道的对不对，懂行的大哥来点评点评。
放弃纯粹的全分立：可以考虑使用多个现成的超高精度DAC芯片（如ADI的AD5791）进行并联取平均值，这样可以轻松获得20位以上的线性度，且成本可能低于自己搭建。但这失去了“全分立”的意义。这个不错
本帖最后由 new1510 于 2025-11-25 14:43 编辑
zxhdoop 发表于 2025-11-23 21:50
是的这就是让人疑惑的地方，如果产品某一项参数很优秀的话商家绝对会当成卖点宣传。问题是连视频UP主都没 ...
我们可从某款分立R2R 解码器官方自己指标案例去分析。
一、官方发布图1
1、从官方提供的信噪比测试图可见：该 R2R 解码器的标称信噪比为 123dB，左侧示波器显示其噪声电平接近为 20μV。
由于器材底噪一般为固定不变的，按传统测试标准以 1V为基准，大家可通过公式反向验证其实际信噪比SNR=20lg (基准信号电平 / 噪声电平)是多少。
2、核心疑问：这一差距源于技术层面的实质性进步，还是测试标准、计算方式的优化？
二、官方发布图2
1、从同一解码器官方的另一张 FFT图可见：该解码器右上图1kHz的FFT测试时，其产生的N次谐波多多，且尖峰接近为 - 100dB；这里已经能看出实际信噪比是多少了。
再看看左中图其测试状态是输出电平为 5.02Vrms（有效值），右下图的SINAD（这个英文单词请自行翻译，这是要点）为 97dB。
大家再以此计算信噪比是多少吧。
2、由此引申：该解码器的真实信噪比是否实现了行业性技术突破？还是标称指标在测试条件实现了指标的突破？
三、为什么“视频UP主都没有测试”？
至于UP主不说，原因无非就是：一是他没测试仪器；二是他有仪器，如果实话实说指标不好，以后还会有谁愿意接盘呢？;P
至于网上这类纯主观感觉的评测，和过去港台音响杂志的小骗枪手一样，谁爱买就买，我决不反对，反正损失的又不是我荷包。:victory:
new1510 发表于 2025-11-25 14:28
我们可从某款分立R2R 解码器官方自己指标案例去分析。
一、官方发布图1
还是版主经验丰富，噪音图这么小对于没接触过AP的人来说根本不会注意到。我是看到有些网站实测图才质疑官方数据作假。以前的声卡类设备评测都有RMAA图的，反观现在的只字未提。
夜如风 发表于 2025-11-24 18:01
个人用高精度低温漂电阻，不计成本搭建R2R架构DAC,输出电流做到1MA,大致能做到多少BIT,精度如何？
谢谢哥，这才是我最想看到的内容。
看来R2R不能成为潮流并不是结构上的不行，而是目前材料技术达不到要求。
或许N年后材料技术的发展，R2R或者是个不错的选择。
Hexuhua 发表于 2025-11-25 17:28
谢谢哥，这才是我最想看到的内容。
看来R2R不能成为潮流并不是结构上的不行，而是目前材料技术达不到要 ...
高精度r2r解码是有的，分立的有，集成芯片的有，就是价格比较贵，五位数以上，一般人不愿意买
ΔΣ ，一机也不能代表一切；R2R，也一样。同架构的DAC声音还相差甚远，建议同价位上录音比一下，大家评判。
qqsj1968 发表于 2025-11-25 19:26
ΔΣ ，一机也不能代表一切；R2R，也一样。同架构的DAC声音还相差甚远，建议同价位上录音比一下，大家评判 ...
这个道理明白，因为我的机器价格段基本都不重合，录音对比貌似也不太合适，而且有的是别人借来玩的已经还了，就更无法录音了。同价位段只有台双1794的U盘播放器，找机会开个小B号录音看看。
我是第一次听R2R，觉得声音很有特色，而论坛又很少讨论这个，所以发帖一问大家不玩R2R的原因。不针对机型，只讨论R2R的声音特色，听过不少ΔΣ了，都没有这种感觉。
说起录音，目前还在构建中，DIY了个ISK的录音声卡，MPS的4芯卡农线，艾博逊绝版HKM180高灵敏度电容枪麦20-20K +-2DB，最初的目的是用来测试喇叭音箱频响DIY音箱用的（论坛的音箱套件我在WIN11下无论如何都无法正常使用起来）。因为买数据线时都选择了TYPEC，结果现在电脑接口打架了，还要再搞个扩展卡才行。
cqxl 发表于 2025-11-25 19:01
高精度r2r解码是有的，分立的有，集成芯片的有，就是价格比较贵，五位数以上，一般人不愿意买
所以论坛不怎么玩R2R绝大部分原因还是因为要达到高精度成本就超高，所以买的不多，DIY的基本没有，也就没怎么讨论了。
国产r2r在国外卖的很多，denafrips，最近歌诗德r30也受欢迎
买了个用电子管做缓冲输出的R2R，价格只有他家出的AK4499那台一体机开售时的五分之三，听感好过他家那台AK4499解码。播放表现，没听过贵价机，感觉细节不差，三频顺滑，中高频相对那台4499真是晶莹华丽的多，人声、弦乐都觉得好听，主要是没听过好的机器，没对比纯自嗨:L。
Hexuhua 发表于 2025-11-26 09:54
所以论坛不怎么玩R2R绝大部分原因还是因为要达到高精度成本就超高，所以买的不多，DIY的基本没有，也就没 ...
DIY的难度是没有高精度的测量仪器，所需仪器估计打底几十万。TI为什么放弃估计是无法突破物理极限。
cqxl 发表于 2025-11-22 10:03
电阻有不错的，但是做的分立r2r解码，信噪比也有可能连pcm56都干不过
赞同，分立电阻精度一旦要求高后，焊锡（锡浆）的影响都要考虑，更别考虑人工手焊了
ninefinger 发表于 2025-11-28 15:47
赞同，分立电阻精度一旦要求高后，焊锡（锡浆）的影响都要考虑，更别考虑人工手焊了
这个的确值得考究，分立的变数比较多，而且随着网络发展，以后的音频格式会对分辨率要求越来越高，那就更难处理了。
zxhdoop 发表于 2025-11-28 13:31
DIY的难度是没有高精度的测量仪器，所需仪器估计打底几十万。TI为什么放弃估计是无法突破物理极限。
放弃的主要原因估计还是成本，造价比德尔塔西格玛芯片贵很多，民用需求量又不大。
工业用20bit r2r现在都还在生产销售
cqxl 发表于 2025-11-28 18:11
放弃的主要原因估计还是成本，造价比德尔塔西格玛芯片贵很多，民用需求量又不大。
工业用20bit r2r现在 ...
工业用上千万的仪器也用的起，可怜我们DIY连台8位半的万用表也买不起。
我也对现在流行的分立R2R心存疑惑
对于分立R2R 解码（包括那家DCS）我一直当笑话看
本帖最后由 丰年好大雪 于 2025-12-2 05:03 编辑
国内牌子开始搞分立R2R，主要基于几个原因：
1·疫情断供被吓怕了，2021年在深圳戴着口罩开会，亲眼所见芯片代理商请吃个饭的工夫，几个电话打进来要9038Q，加价到200多一片也得买下1500片，不然公司要断顿了。疫情后，大家先后摆脱了对芯片商的依赖，ESS和AKM都是做声卡芯片出身的，总感觉不太瓷实。
2·没噱头了。9038后是9039，再后边是9040么？AK4499后边是AK4500么？ESS的片子做出来的东西就没有好听的，音响展每间屋子都轰隆隆响，我从门口走过一听就知道用的是不是ESS的DAC，都搞成这样了，除了完全没有能力开发分立DAC的，从业者都想逃跑。
3·消费者不傻。绝大多数做分立R2R号称总谐波失真能超过100dB的都是吹牛逼，包括那个泉，目前的R2R几种逻辑架构，用万分之一精度电阻加低离散度模拟开关，模拟出的理想模型是极难超过100dB的，欲够到边，必须把DEM加进去，每个声道8组R2R，每个LRCK周期随机选两组并联，才能实现低温漂。那又怎么样？消费者最终还是回到指标不好看的R2R那里去了，听感骗不了人。
4·成本低廉。大多数分立R2R都是用国产CPLD做核心时序逻辑，最多移位寄存器和模拟开关用个德仪的，电阻千分之一也没几个钱，画完板子代工厂或者自己的小作坊贴片呗！都不用细算，这堆元件成本加一块也不够个AK4499的一根毛。
R2R的DAC听感优势是极其明显的，原因其实同行有几个都知道了，Delta-Sigma照方抓药也能把声音做到很好，不过……时代终究是变了。