De methode om digitale signalen voor audio om te zetten in analoge signalen kan grofweg worden onderverdeeld in twee typen: R2R Multi-bit Ladder (Ladder) type en Delta-sigma modulator type. Allereerst is de naam “ladder” -type afgeleid van de vorm van zijn compositie. Ervan uitgaande dat 16 bits die overeenkomen met de cd-resolutie worden verwerkt, zijn in totaal 32 weerstanden die overeenkomen met elke bit in twee paren gerangschikt en nadat elke schakelaar is aangesloten, wordt de totale stroom berekend door alle schakelaars te openen en te sluiten volgens de gegevenswaarde eens per 44,1 kHz bemonsteringstijd Zo begrijp je het. Het wordt het Laddertype genoemd omdat de vorm van deze opstelling van weerstanden lijkt op een ladder.

Ladder-type DAC-chip is een traditionele ontwerpmethode die al sinds de begindagen van de gerelateerde industrie wordt toegepast, maar heeft enkele nadelen. Voor audiogebruik is een DAC van minimaal 16 bit vereist, wat betekent dat de grootste stroombron moet zijn ontworpen om precies 2 tot de 15e macht stroom te genereren in vergelijking met de kleinste stroombron. 2 tot de 15e macht is 32.000 keer, wat betekent dat het ontwerp moet worden ontworpen met een fout van minder dan ongeveer 0,003%. Daarom gebruikt elke IC tijdens het fabricageproces een laser om de weerstandswaarde één voor één handmatig aan te passen om de precisie te behouden (dit wordt lasertrimmen genoemd). Dit verhoogt natuurlijk de productiekosten. Bovendien is er, zelfs bij deze fabricage, een kwaliteitseffect op andere factoren dan de weerstandsfout, dus producten, geeuwen en defecten worden geïdentificeerd door middel van testen en producten met betere prestaties worden verkocht tegen een hogere prijs.

Omdat ladder-DAC’s vanwege procesproblemen geen 100% uniforme producten kunnen produceren, selecteren bedrijven die afgewerkte DAC’s produceren alleen die met goede prestaties door middel van zelfinspectie en voegen ze handmatig een paar onderdelen toe om verschillende afwijkingen te corrigeren. Verkocht als een set. Natuurlijk zal het onvermijdelijk veel kosten. De kosten van onderdelen zijn ook hoog, maar de productiekosten van de set gaan omhoog. Het is moeilijk om de SNR te verlagen omdat de interne signaalvervorming niet volledig kan worden voorkomen, zelfs niet als het product met zoveel zorg is gemaakt.

Toen de eerste cd-speler werd uitgebracht, werden 14-bits chips gebruikt in plaats van 16-bits chips vanwege het ontbreken van DAC-chipproductietechnologie. Gezien de moeilijkheid om een ​​krachtige 16-bit Ladder DAC te vervaardigen en de hoge kosten van de adoptie ervan, vinden we een goedkopere manier om deze te produceren met behulp van andere technologieën. Het antwoord was een Delta-sigma modulator type DAC. In 1988 werden cd-spelers met een nieuw type DAC, geadverteerd als 1-bit DAC, op de wereld geïntroduceerd. Deze CDP’s zijn uitgerust met DAC IC’s van de bedrijven Philips en Matsushita.

De 1-bits methode is een methode om een ​​signaal te genereren door middel van hoge-orde oversampling van een 16-bits signaal en het vervolgens opnieuw te kwantiseren naar 1-bit. Op dit moment wordt één weerstand gebruikt. Simpel gezegd, in plaats van tegelijkertijd 16 schakelaars parallel te bedienen, wordt één schakelaar met hoge snelheid geopend en gesloten om een ​​signaalgolfvorm in PWM-formaat te creëren. Op deze manier komt het probleem van de precisie tussen weerstanden niet vanzelf voor. Omdat er echter een grote hoeveelheid ruis wordt gegenereerd in de herkwantiseringsstap naar 1 bit, wordt een digitale signaalverwerkingstechniek genaamd Delta-sigma Modulator of Noise Shaping gebruikt om deze te verwijderen. In dit proces zijn er problemen zoals signaalverlies en beperkt dynamisch bereik, maar het is mogelijk om een ​​goedkoop fabricageproces te gebruiken, zodat de fabricagekosten kunnen worden verlaagd.

Natuurlijk zijn er in vergelijking met de multi-bit laddermethode tekortkomingen, dus werd deze toegepast bij het maken van mid-to-low-end producten in plaats van de high-end markt. Maar zelfs als dezelfde 16-bits muziek wordt afgespeeld met een DAC-chip van 18 of 20 bits of meer, blijkt dat de rechtheid wordt gecompenseerd en het geluid beter is. De Delta-sigma-methode staat weer in de schijnwerpers in HiFi-audio .

Om de 24-bits precisie van de nieuwste audiostandaard met de laddermethode te bereiken, is het noodzakelijk om het zo te maken dat het verschil in signaalniveau ongeveer 8 miljoen stappen kan bereiken. Bovendien, naarmate de bemonsteringsfrequentie toeneemt tot 192 kHz, is het ook noodzakelijk om het probleem van het openen en sluiten van de schakelaar op te lossen met een snelle timing zonder fouten. Uiteindelijk is het alleen mogelijk om de beste ontwerptechnologie te mobiliseren en met extreme moeite een productieproces te doorlopen. Natuurlijk is de prijs hoog en is er een probleem dat de vraag afneemt, en de halfgeleiderfabrikanten geen winst kunnen maken in vergelijking met de moeite die ze erin steken. Daarom gaf Analog Device, waarvan wordt gezegd dat het de beste procestechnologie heeft voor de productie van Multi-bit Ladder, het op na de productie van tot 20-bits chips, en TI, de rijkste van alle verwante bedrijven, produceerde slechts één chip en geeft nu bijna omhoog. Uiteindelijk richten halfgeleiderbedrijven zich vanwege procesproblemen en prijsvraag op het produceren van Delta-sigma.

Doordat het type Delta-sigma eenvoudig te vervaardigen is, is de prijs laag en neemt ook de vraag toe. Natuurlijk is de concurrentie hevig en de technologie vordert. Aan de andere kant, aangezien een DAC-fabrikant geen krachtige multi-bit ladder DAC-chip kan krijgen, heeft hij geen andere keuze dan de Delta-sigma-methode te gebruiken. Voor consumenten is één optie weg.

Het probleem van de Ladder DAC in het vorige artikel werd net benadrukt, wat het erg slecht maakte, maar als het gaat om de ultieme prestaties die je tegen elke prijs krijgt, is het absoluut prima. In feite gaat het niet om de methode zelf, maar om de kosten en productieproblemen. Een oplossing die geen rekening houdt met de kosten, is om alleen hoogwaardige producten met bijzonder goede prestaties te selecteren en te gebruiken door middel van zelfinspectie.

Dus, wat zijn de voordelen van een DAC van het laddertype? Het is het verschil in geluid. Mensen die de afgelopen 20 jaar naar CDP’s of DAC’s hebben geluisterd, zijn nogal eens ontevreden over het geluid van de huidige DAC’s. Het geluid van de Delta-sigma type DAC is onberispelijk. De achtergrond is schoon en de geluidstextuur is fijn en soepel. Het ritme is niet slecht, en er is een opwindend plezier bij het bereiken van hoge noten. Aan de andere kant voelt het geluid van de Ladder DAC niet alsof het elke noot perfect weergeeft. In het geval van de Delta-sigma type DAC ben ik geneigd analytisch naar de instrumenten te luisteren, en de Ladder DAC laat niet veel zien als ik niet goed luister. In dit opzicht kan worden gezegd dat de Delta-sigma-methode delicaat is.

Bij het meten van de prestaties van de DAC met apparatuur is de SNR veel beter voor het type Delta-sigma. De SPEC van apparaten die de nieuwste Delta-sigma-chips gebruiken, is verbluffend. Dit is natuurlijk omdat het delta-sigma-principe de ruis naar de onhoorbare band duwt. Daarentegen is de laddermethode numeriek inferieur hieraan.

Maar als je goed naar de muziek luistert, voel je het verschil. Bij het spelen in de Delta-sigma-methode is de dikte van de menselijke stem over het algemeen dun. In plaats daarvan voelt het dun en delicaat aan. Dit verschil in dispositie kan goed of slecht zijn, afhankelijk van de individuele smaak. 

De Ladder DAC daarentegen is veel harmonieuzer en comfortabeler in de sound. Het geluid is ook dik en luid. Het geluid van alle frequentiebanden wordt gebalanceerd weergegeven. Men geeft regelmatig aan dat als je lang naar muziek luistert, is het geluid van de Ladder DAC niet al te belastend, maar de Delta-sigma-methode zorgt ervoor dat je digitale vermoeidheid voelt, maar ook dat is vaak weer smaak en persooinlijk gebonden. Het geluid van de Ladder DAC is in zekere zin natuurlijker en muzikaler, volgens velen, de Delta sigma is meer direct en eerlijk, welke is de beste? gelukkig hoeven wij die keuze niet te maken, de beste is de dac die u als klant het mooiste vind.

en dan zijn wij ook tevreden!