DAC – Convertisseur numérique-analogique : fonctionnement et applications

DAC – Convertisseur numérique-analogique : fonctionnement et applications

Aujourd’hui, on va voir en détail ce qu’est un DAC, ou convertisseur numérique-analogique, un composant clé dans de nombreux systèmes électroniques modernes. Il transforme les données numériques en signaux analogiques exploitables, notamment dans l’audio, la vidéo et les capteurs.

Principe de base du DAC

Un DAC convertit une valeur numérique codée, généralement binaire, en une tension ou un courant analogique proportionnel. Cette conversion est essentielle car les systèmes informatiques traitent des données numériques, tandis que le monde réel fonctionne souvent avec des signaux analogiques continus.

Types courants de DAC

• DAC à résistances pondérées : Utilise un réseau de résistances calibrées pour générer une tension analogique. Facile à comprendre et à implémenter, mais limité en précision pour un grand nombre de bits.
• DAC à réseau R-2R : Employe une échelle de résistances en échelle R-2R. Offre une meilleure précision et une meilleure linéarité que les DAC à résistances pondérées.
• DAC à approximations successives : Fonctionne par comparaison itérative pour obtenir une tension précise. Très utilisé dans les convertisseurs à haute résolution.
• DAC sigma-delta : Utilisé principalement dans l’audio haute fidélité, il convertit un flux de données numériques en un signal analogique en exploitant la suréchantillonnage et le bruit de quantification.

Caractéristiques techniques importantes

1. Résolution : Nombre de bits qui détermine la finesse de la conversion. Plus le nombre de bits est élevé, plus la sortie analogique est précise.
2. Vitesse d’échantillonnage : Vitesse à laquelle le DAC peut convertir des données numériques en signal analogique, exprimée en échantillons par seconde (SPS).
3. Erreur de linéarité : Écart entre la sortie réelle et la sortie idéale, important pour garantir la fidélité du signal converti.
4. Plage de tension de sortie : Intervalle dans lequel la sortie analogique peut varier, souvent alignée avec la plage d’alimentation du système.

Applications typiques du DAC

Les DAC sont présents dans une multitude d’appareils :

• Lecture audio : conversion des fichiers numériques en signaux analogiques pour les écouteurs et enceintes.
• Équipements vidéo : transformation des données numériques en signaux analogiques pour écrans ou projecteurs.
• Instruments de mesure : conversion des données numériques en signaux analogiques pour contrôler des systèmes ou générer des formes d’onde.
• Automatisation industrielle : pilotage des actionneurs via des signaux analogiques issus de contrôleurs numériques.

Exemple simple d’un DAC à résistances pondérées

Supposons un DAC 3 bits utilisant des résistances pondérées pour convertir un code binaire en tension analogique :

Ce tableau montre comment chaque combinaison binaire correspond à une tension proportionnelle à la référence, divisée par la résolution du DAC.

Le DAC est donc un pont indispensable entre le monde numérique et analogique, permettant à nos systèmes électroniques de communiquer efficacement avec le monde réel. Pour approfondir votre compréhension des conversions, vous pourriez trouver utile d’explorer le fonctionnement inverse, le Convertisseur analogique-numérique (ADC).