OTARION AUDIO

Les DACs à échelon de courant qui équipaient les premières générations de lecteurs CD et de convertisseurs numérique- analogique  restent très prisés des audiophiles.

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Ils étaient en général suivis :

- d'un convertisseur courant-tension conçu sur la base d'amplificateur(s) opérationnel(s), qui assurai(en)t notamment la fonction très importante de forcer la sortie du DAC à 0V ;

- d'un système de filtrage construit lui aussi autour d'AOPs. Ce filtrage était rendu nécessaire :

- d'une part en raison de la préaccentuation de certains enregistrements numériques des débuts du CD, et inspirée de la préaccentuation mise en oeuvre dans les magnétophones et la transmission en FM,

- d'autre part parce que les amplificateurs fortement contre-réactionnés et stabilisés par limitation de la bande passante de l'étage driver ou de sortie étaient particulièrement sensibles aux transitoires des échelons que produisent les DACs.

 

Quand on dispose d'un système d'amplification qui n'est pas sensible à cette forme de distorsion (amplificateur pas ou peu contre-réactionné globalement, étage d'entrée à bande passante limitée volontairement ...), on peut envisager de supprimer ces modules et s'ouvrir à la construction d'un convertisseur courant/tension simple et plus performant musicalement. Mais attention ...

La plupart des montages que l'on rencontre convertissent le courant en tension par ... une résistance bien sûr ! Eh oui, c'est l'évidence si l'on oublie que le DAC est conçu pour fonctionner correctement uniquement sous une tension de sortie nulle. Les concepteurs de ce type de module les moins scrupuleux font en réalité en sorte par le choix d'une valeur faible, que la tension développée aux bornes de la résistance soit inférieure à la tension de seuil des diodes internes montées tête-bêche qui protègent la sortie du DAC, et s'en contentent. Disons que ça fonctionne au niveau du DAC, on ne peut guère aller au-delà. Mais outre cette importante difficulté, faible résistance implique faible tension développée et donc forte amplification en tension derrière. Pas optimal !

D'autres montages reproduisent la structure d'un AOP (qui, il faut bien le dire réussit avec une rageante mais trompeuse simplicité à assurer la conversion I/V sous 0V), à partir de tubes ou de transistors (ou des deux).

Autre élément à prendre en compte, si la tension de sortie du DAC doit rester nulle, son courant au 0 numérique, lui, ne l'est pas forcément.

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Bref, les choses se compliquent singulièrement s'il s'agit de concevoir un convertisseur I/V universel ou pour le moins versatile sans AOP visible ou masqué. J'en propose ici un type simplissime qui équipe depuis plusieurs années un nombre important d'appareils dont notamment à titre d'illustration mes :

- lecteur CD YAMAHA CDX530 E équipé d'un DAC double Analog Devices AD 1865 en lieu et place des deux AD1862 d'origine ;

- convertisseur numérique - analogique DENON DA500 équipé de DACs Burr-Brown PCM1702 et d'un circuit de resynchronisation.

 

Quelques grandeurs importantes pour la fixation des valeurs des composants ( AD1865) :

- on commence par fixer la valeur de la résistance de collecteur de T1 en fonction du balayage du DAC soit +/- 1mA. La valeur 1,5 k permet le développement à pleine échelle de +/- 1,5 V. En même temps, cette résistance fixe l'impédance de sortie du convertisseur ;

- la tension au repos au collecteur de T1 étant fixée au centre de sa tension d'alimentation, soit +5V , on déduit le courant au repos à travers T1, soit 3,3 mA. Ce courant doit évidemment être supérieur au balayage du DAC. Il est ici un peu faible à mon goût ; je préfère en général que le balayage soit notablement inférieur à la grandeur, courant ou tension, au repos, disons au moins dans un rapport de 1 sur 10. Cela nécessiterait alors le recours à une alimentation positive de 30 V peu pratique à mettre en oeuvre ou la réduction de la résistance de collecteur à 500 Ohm, mais perte d'amplitude sur la tension BF de sortie. Tout est donc question de compromis ;

- le courant du DAC AD1865 étant nul au 0 numérique, la résistance menant au puits vers l'alimentation négative doit être de 3 k (3,3k) ;

- la résistance commune de base doit être suffisamment faible pour polariser énergiquement les transistors en fonction de leur gain (47 k).

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Le DAC voit à sa sortie une résistance non pas hélas de 0 Ohm mais tout de même de moins de 5 Ohm, notablement inférieure à celle couramment rencontrée dans les schémas recourant à une résistance (100 Ohm typiquement) et qui ne proposent finalement qu'un simple amplificateur en tension dont l'entrée est la tension développée aux bornes de la résistance. L'intérêt du convertisseur proposé ici est qu'il s'agit d'un montage à base commune et non à émetteur commun, bien supérieur au plan de la distorsion.

 

L'impédance de sortie du convertisseur, 1,5k,  n'est pas des plus fantastiques mais me convient dans le cadre d'un projet qui se veut simplissime. Un étage émetteur suiveur ou la réduction de la résistance de collecteur l'améliorerait. Mais ce qui est justement intéressant dans ce montage, c'est que tous ses paramètres se tiennent. Difficulté certes, mais aussi  intérêt, puisqu'un compromis performant entre niveau et impédance de sortie ainsi que maîtrise du DAC est obtenu en un seul étage.

 

L'alimentation est soigneusement filtrée par cellule en PI (4 700 µ / 500 Ohm / 4 700 µ sur le YAMAHA), non régulée ça va de soi !

 

Il peut y avoir des avantages à :

- coupler thermiquement les transistors ;

- insérer la même résistance entre l'alimentation positive et le collecteur sur T2 et T1 ;

- augmenter la tension d'alimentation pour gagner de la marge de modulation ;

- utiliser des paires Darlington ou autres assemblages à grand gain ;

- remplacer la résistance de puits par une source de courant à effet de champ, ce qui permet de ne pas avoir à tenir compte du courant du DAC au 0 numérique dans le paramétrage des composants ; 

- multiplier les transistors en parallèle afin et de réduire l'impédance vue par le DAC et le bruit intrinsèque du convertisseur.

En revanche, je n'ai pas décelé d'avantage autre que technique (je veux dire : purement intellectuel ...) à compliquer le schéma comme on le voit couramment sur les forums et sites de gourous : insertion de sources de courant tous azymuths, buffers, régulations et autres complications à la supériorité indiscutable sur le papier comme sur les simulations informatiques ... je dirais :"forcément !" Bien que je n'en fasse pas un dogme, j'en reste donc à la belle et ultra efficace simplicité du scléma proposé ici.

 

L'idée d'une version à tubes vient quant-à elle assez naturellement. Toutefois, leur moindre aptitude à maintenir la tension de sortie du DAC à 0V qui impliquerait un montage en parallèle de plusieurs éléments et la nécessité de fournir haute tension et tension de chauffage complique l'implémentation au point de m'avoir fait surseoir jusqu'ici. Par exemple, les deux sections en parallèle d'une 6080, tube pour le moins musclé, nous offriraient une impédance vue du DAC de 7,7 Ohm.

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Vu le faible encombrement du circuit et de son alimentation, l'implantation dans un appareil existant à l'instar des exemples servant d'illustration est parfaitement envisageable. On peut même conserver les circuits convertisseurs d'origine à fin de comparaison ou de retour en arrière (cas du DENON DA500). Le principal problème est l'omniprésence du bruit numérique et la difficulté à trouver un (des) point(s) de masse silencieux.

On peut donc envisager un module complètement extérieur pour résoudre cette difficulté, en extrayant soit en lieu et place soit en plus de la sortie audio de l'appareil, le courant de sortie des DACs. Il faut dans ce cas les isoler des circuits de conversion originaux.

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Voilà de quoi faire revivre à peu de frais nos "vieux" lecteurs de CD est de savourer grâce à une démarche "less is more" une musique non compressée et non filtrée (à ce stade au moins).

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