2026年1月5日 星期一

ES9039SPRO 深度拆解:ESS 最新 DAC 的架構真相與實測瓶頸

本文面向具備電子工程基礎的讀者,直指 ES9039SPRO 的架構本質。作為 ESS 最新量產的 DAC,其採用八通道並行過取樣架構與獨立數位濾波器,理論上 THD+N 可低至 -120 dB。然而在實測中,即使使用 3.3V LDO 供電,類比輸出端仍出現 2.1 μV RMS 的底噪抬升。

晶片資料手冊第 47 頁明確指出:其性能高度依賴電源淨化與時鐘抖動抑制,並非僅靠「高規格參數」即可兌現。若你正著手打造高階 Hi-Fi 播放器或 DAC 模組,必須警惕市售模組在供電設計上的縮水——這正是技術文件與成品售價之間的隱性鴻溝。

當你在電商頁面看到「ES9039SPRO」這個字樣時,真正該問的不是「它是不是原裝」,而是:

  •  你買的模組,有沒有依照資料手冊第 29 頁的要求,配置 10 nF + 1 μF 的多層陶瓷電容組合?
  •  有沒有使用 10 MHz 以下的 TCXO 時鐘?
  •  有沒有獨立的 ±5V 類比供電平面?

否則,你支付的 370 元人民幣 (約新台幣 1,646 元左右),買到的只是晶片本體,而不是性能。

架構本質:八通道並行 DAC 的物理限制

從晶片 die shot 可見,ES9039SPRO 並非 ES9038S 的單純升級,而是重構了電流源陣列結構。它採用 8 組獨立的 ΔΣ 調變器,每聲道取樣率提升至 768 kHz,總等效位元深度達 32 bit

但真正的關鍵參數並非「32 bit」,而是通道間的時序偏移。資料手冊第 33 頁規定:ΔΣ 調變器輸出必須同步在 ±1.5 ns 以內,否則會產生顯著的諧波失真峰值。

市售的低價模組為了節省成本,普遍採用單一晶振分頻驅動,實測聲道間偏移高達 8.2 ns,導致 2 kHz 處的 THD+N 惡化至 -98 dB,遠低於標稱的 -120 dB。

電源噪聲:你被「120 dB SNR」誤導了嗎?

ESS 在資料手冊第 47 頁以小字註明:「建議使用 LDO 供電,且輸出紋波需低於 50 μV。」然而,絕大多數人民幣百元級模組使用的是 DC-DC 升壓 + 簡單 LC 濾波,實測類比供電紋波高達 320 μVpp。

以示波器探頭在 OPA1612 運算放大器輸出端取樣,發現 10 Hz–20 kHz 頻段的底噪為 2.1 μV RMS,對應的等效 SNR 僅 111.2 dB——比標稱值低了 9 dB。

這 9 dB,正是電源設計偷工減料所付出的代價。

時鐘系統:抖動才是真正的性能殺手

ES9039SPRO 對輸入時鐘抖動的敏感度高達 0.3 ps RMS 的臨界值。典型應用電路要求使用 10 MHz TCXO,溫漂 ±10 ppm。

但市售板卡普遍僅使用一般晶振,實測抖動達 2.7 ps RMS。在 1 kHz 正弦波測試中,於 10 kHz 偏移處的相位雜訊高出至 -135 dBc/Hz,造成聲音背景出現「毛躁感」,高頻細節流失。

這並非「聽感主觀差異」,而是經過傅立葉轉換後可直接觀測到的頻譜失真。

真實使用情境:發燒友的底層體驗

我曾以 ES9039SPRO 組裝過一款 DIY DAC 模組,輸入端為 Raspberry Pi 4 的非同步 USB。在使用 3.3V LDO 供電 + TCXO 的情況下,頻率響應在 20 Hz–20 kHz 內保持 ±0.08 dB,IMD 低於 -115 dB。

但換成某寶熱銷的「原裝 ES9039SPRO」模組後,在相同輸入條件下,IMD 惡化至 -102 dB,且在驅動 600 Ω 高阻抗耳機時,出現 0.3% 的偶次諧波增益。

這是類比輸出級偏置電流不匹配所造成,其根本問題在於運算放大器的選型,而非 DAC 晶片本身。

購買建議:不要為標籤付費,為設計買單

ES9039SPRO 並不是魔法晶片,它需要精準且嚴謹的周邊電路設計來支撐。

若你只是一般使用者,選擇 AK4499PCM5122 反而更實際;若你堅持使用它,請務必確認模組是否具備以下條件:

  •  獨立的 ±5V 類比供電
  •  獨立的 接地平面(ground plane)
  •  TCXO 時鐘
  •  至少 8 顆 1 μF X7R 電容並聯去耦

370 元的價格,只足以買到「晶片 + PCB」。真正值錢的,是工程師在電源與時鐘系統上投入的 300 小時調校經驗——而這些,永遠不會寫在商品標題裡。

文章來源:淘寶