我们先讲DAC(数字模拟转换器),你欣赏的音频都是数字格式,以0、1的形式存在于载体中,在变成进入你耳朵的声音之前,它需要被转换为实际的模拟电信号,后面还有功率放大等流程。但DAC负责将数字信号转换成模拟信号,可以用这张简单的图来展示DAC工作流程:

理想中的DAC会输出红色阶梯状的电压信号,现实中由于不同电压级别之间的变动必然会造成连续的变化,实际的输出的波形应该是灰色信号;DAC的分辨率够高(也就是输出的电压间隔小,电压级别多),它的信噪比就会更好。DAC是大部分音频系统中都会存在的部分,它对声音的影响是很大的。
R2R属于DAC中到一类,它的第一个R是指电阻网络中阻值为R的电阻,后面的2R指阻值为2R的电阻,R2R架构是一个电阻网络构成的DAC架构:

通过巧妙地将2R阻值电阻、R阻值电阻组合在一起。在特定开关的到组合下,2R电阻与2R电阻并联后的阻值为R,再与R电阻串联后置为2R阻值,这样得到的2R电阻又可以作为下一级并联电路的一部分。
R2R DAC在使用的电阻数量较多的情况下,拥有比常见的Delta-Sigma DAC更精准、范围更大的电压信号输出能力,不同电压档位之间间隔非常小(前提是电阻网络规模够大)。由于不需要时钟信息(模拟电路的电阻分压原理),也不会产生抖动的影响。
看起来R2R很好很强大, 但现实却是R2R DAC已经逐渐式微,常见的音频DAC市场已经被Delta-Sigma DAC占领。
这是因为R2R有着自己固有的缺点:
1、R2R DAC对电阻的一致性、温度漂移要求非常苛刻。首先电阻本身必须经过专门的配对,保证R与2R的阻值差异不能太大。不要说1欧姆/0.1欧姆的差别,实际上能容忍的误差要比这个数量级低很多,只要稍微有一点点阻值差异,输出的电压信号级别就会有误差。
2、要达到高的分辨率,就要用很多组R-2R电阻,然后你要保证它们之间特挑过后基本没有阻值差异。在分立式电阻器件的组合情况下,这又占用了大量的PCB面积,毫无疑问会挤占其他电路器件的空间。
3、分立式电阻器件的温漂问题是不可避免的,不同电阻温漂的程度也不一样。
4、R2R网络可以通过集成电路的形式来实现,代表产物就是上世纪BB出产的顶级R2R芯片:PCM 1704,坊间认为这玩意相当不错,但它已经停产了,因为制造工艺太复杂,成本高,PCM 1704内置了两个23bit的DAC来达成24bit R2R DAC输出,内部还采用了激光微调电阻,就这样也不能保证良率和效期的指标。你就应该理解R2R DAC成本有多高了。
我前面提到P6时说它采用了R2R “DAC”,故意打上双引号是为了说明其实P6是采用分立式电阻网络来实现的R2R DAC,而不是集成电路形式(毕竟PCM 1704很难搞到了,保修+供货是大问题)因此,P6这台机器应该会有很恐怖的BOM和生产工艺成本。还有值得一提的一点是,P6的整机动态做到了相当于8颗并联1704芯片的理想动态。