Les appareils audio numériques, tels que les lecteurs MP3, les lecteurs de CD et les cartes son, s'appuient sur les DAC pour transformer les données binaires stockées sur un disque ou diffusées sur Internet en variations de tension ou de courant qu'un haut-parleur peut reproduire.
Un DAC reçoit un flux d'échantillons binaires et produit une forme d'onde analogique correspondante. En interne, l'appareil génère d'abord un signal « escalier » :chaque échantillon numérique est mappé à un niveau de tension discret. Pour transformer cela en une onde sonore douce et continue, le DAC applique une interpolation (estimant la tension entre les étapes successives) afin que la sortie ressemble au signal acoustique d'origine.
Alors qu'un DAC convertit un flux audio binaire en tension analogique, un ADC effectue l'opération inverse, transformant une onde sonore physique en une représentation numérique. Ensemble, les ADC et les DAC forment l'épine dorsale de l'enregistrement, de la lecture et des télécommunications audio modernes.
Lors d'un appel téléphonique typique, votre voix est capturée par un microphone, convertie en signal électrique analogique, numérisée par un CAN, transmise sous forme de paquets de données et enfin reconvertie en signal analogique par le DAC d'un récepteur.
Les paramètres de performances clés de ces convertisseurs sont la fréquence d'échantillonnage et la résolution. Le taux d'échantillonnage, mesuré en échantillons par seconde, détermine la précision avec laquelle la forme d'onde peut être capturée. La résolution, exprimée en bits, détermine le nombre de niveaux discrets disponibles; un convertisseur 8 bits propose 256 étapes, tandis qu'un convertisseur 24 bits propose 16 777 216 niveaux.
Dans de nombreuses conceptions DAC, la tension de sortie est calculée comme suit :
V_out =(V4*G4 + V3*G3 + V2*G2 + V1*G1) / (G4 + G3 + G2 + G1)
où V1…V4 sont les tensions d'entrée et G1…G4 sont les conductances des différents étages d'atténuateur. D’après le théorème de Thévenin, la résistance équivalente du réseau est R_t =1/(G4 + G3 + G2 + G1). La loi d'Ohm (V =I*R) peut ensuite être appliquée pour déterminer le courant de sortie.
Les topologies ADC courantes incluent :
Deux architectures DAC largement adoptées sont le réseau en échelle R‑2R. et la résistance à pondération binaire tableau. L'échelle R‑2R utilise deux valeurs de résistance, l'une deux fois l'autre, pour simplifier la mise à l'échelle. Les conceptions à pondération binaire attribuent des valeurs de résistance proportionnelles aux puissances de deux, offrant un contrôle numérique simple sur la sortie analogique.
Les convertisseurs numérique-analogique font partie intégrante des lecteurs de CD, des lecteurs de musique numérique, des cartes son d'ordinateur, des consoles de jeux et des flux audio réseau. Ils activent des signaux analogiques de niveau ligne qui peuvent être amplifiés ou envoyés directement vers des haut-parleurs USB. Alors que de nombreux DAC grand public fonctionnent avec une tension de référence fixe, les unités industrielles peuvent prendre en charge des références variables pour s'adapter à différentes alimentations.