Les DAC Delta Sigma sont l’architecture de conversion numérique-analogique la plus utilisée aujourd’hui en raison de leur faible coût et de leur capacité à prendre en charge des fichiers très haute résolution 32Bit/768KHz. Les DAC en échelle sont un ancien type de projet qui utilise une architecture purement analogique pour effectuer la conversion du signal, le DAC R-2R étant le type de convertisseur le moins cher de la catégorie.
La grande majorité des puces DAC modernes utilisent l’architecture Delta Sigma. Ces convertisseurs reconstruisent le flux binaire à l’aide d’un taux d’échantillonnage élevé (exemple : 768 kHz) et appliquent des filtres de bruit pour obtenir une sortie fluide et précise. Cependant, cette traduction est potentiellement plus sujette aux erreurs, provoquant un crénelage numérique, qui est la mauvaise identification (ou mauvaise reconstruction) d’un signal, provoquant une distorsion ou une erreur. On essaie de réduire cela grâce au dithering (ou ditering), qui ajoute du bruit à un signal, et vise à atténuer le bruit généré par le bruit de quantification, qui se produit lorsqu’un bit tombe entre deux niveaux et que le système arrondit à une valeur qui est plus proche.
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Comment fonctionne le DAC R-2R ?
Image de l’intérieur du DAC R-2R Denafrips Terminator Plus. Crédit : SoundNews/Reproduction
Appartenant à l’architecture en échelle DAC, le DAC R-2R utilise un ensemble de résistances de haute précision au lieu de filtres numériques, où chaque résistance est utilisée un peu dans un octet. Le bit le moins significatif a une résistance plus élevée et à mesure que le nombre augmente, la résistance des résistances diminue. Exemple : Si le bit 1 est le moins significatif, il aura une tension de sortie basse et une résistance élevée, tandis que le bit 8, le plus important, aura une tension plus élevée et une résistance plus faible.
- Bit 1 = (0 ou 1) * 1
- Bit 2 = (0 ou 1) * 2
- Bit 3 = (0 ou 1) * 4
- Bit 4 = (0 ou 1) * 8
- Bit 5 = (0 ou 1) * 16
- Bit 6 = (0 ou 1) * 32
- Bit 7 = (0 ou 1) * 64
- Bit 8 = (0 ou 1) * 128
Plus le bit est élevé, vous multipliez par le facteur 2 et additionnez. Pour 8 bits vous additionnez toutes les valeurs (1 + 2 + 4 + 8 + 16 + 32+ 64 +128) et vous obtenez 255.
Comme les CNA en échelle fonctionnent uniquement sous forme analogique, il n’y a pas besoin de filtres passe-bas pour lisser une onde « carrée », car la sortie de cette architecture est déjà sinusoïdale et il n’y a aucun problème avec le repliement numérique. Cependant, du fait que les résistances doivent avoir des valeurs extrêmement précises, le coût pour obtenir un bon résultat est élevé, principalement parce qu’elles ne peuvent pas être fortement affectées par la température et la capacité, qui modifient la propagation de la tension.
Pour tenter de créer un produit proche des vrais DAC en échelle, les développeurs ont créé des DAC qui simulent cette opération, les DAC dits à résistance pondérée binaire, ou simplement les DAC R-2R. Ceux-ci ont une plus petite quantité de résistances, en plus d’avoir moins de précision, ce qui est nécessaire pour l’architecture des DAC en échelle.
Image de l’intérieur du DAC R-2R Denafrips Terminator Plus. Crédit : SoundNews/Reproduction
Pour qu’un DAC R-2R fonctionne, seules deux valeurs de résistance sont nécessaires ou une seule valeur si les résistances sont placées en parallèle (côte à côte) ou en série (l’une après l’autre).
Les DAC Delta Sigma hautes performances
Bien qu’il existe des DAC Ladder très chers, il existe un moyen d’obtenir un bon résultat avec les DAC Delta Sigma. Grâce à l’utilisation d’une puce FPGA (Field Programmable Gate Array) [1]les entreprises peuvent concevoir leur propre micrologiciel et spécifier comment la conversion sera effectuée en fonction de ce qu’elles pensent être l’idéal. Exemples d’entreprises qui utilisent des DAC avec des puces FPGA : Chord Electronics et dCS Audio.
[1] Article « Qu’est-ce qu’une puce FPGA »
Quel est l’avantage subjectif d’un DAC en échelle ?
Selon les utilisateurs de DAC à échelle hautes performances, lorsqu’on quitte un DAC Delta Sigma et qu’on migre vers une architecture à résistance, on constate une amélioration des timbres des instruments, apportant des sons plus réalistes.
