DAC-AMP: cosa sono e come funzionano

Che DAC-AMP scegliere? #

I miglioni DAC-AMP sotto i 100 euro

Prima di iniziare, hai davvero bisogno di un DAC AMP? #

Aggiungiamo una nota doverosa a questa guida: non tutti hanno bisogno di un DAC-AMP.
Questa piccola combo di elettronica non migliorerà magicamente l’audio delle nostre cuffie da gaming solo attaccandole ad esso. Lo scopo di un DAC-AMP è collaborare con cuffie difficili da pilotare in modo da fornire un suono pulito e più chiaro possibile.

Per esempio, gli headset da gaming hanno difficilmente bisogno di un DAC-AMP!

Come funziona un DAC in breve #

Nel dettaglio, ogni DAC o ADC (analog-to-digital converter) Delta-Sigma - la tipologia più comune - svolge la sua funzione mediante il campionamento digitale PCM (sigla per “Pulse Code Modulation”) in diverse fasi: innanzitutto si prendono - idealmente - dei punti a intervalli costanti nella sinusoide che rappresenta il segnale audio (analogico, ovviamente) da campionare con frequenza di campionamento (esattamente quella che vediamo nelle specifiche di ogni DAC o DAC-AMP, nella maggior parte dei casi con finalità di marketing) almeno doppia di quella della frequenza massima udibile (20KHz) per fare sì che il chip possa tagliare con dei filtri passa-basso sufficientemente lineari tutte le frequenze al di sopra e al di sotto del range 20Hz-20KHz per evitare, di concerto con i filtri appositi, il fenomeno dell’aliasing, in cui il DAC non riesce a distinguere tra il punto situato ad una data frequenza e quello a frequenza doppia.

Il passo successivo è quello di limitare in ampiezza il segnale, stabilendo un determinato numero di livelli di tensione tra gli infiniti livelli di tensione che il segnale può assumere. Questo procedimento avviene in maniera diversa a seconda del formato del file audio e dell’algoritmo di compressione a esso associato, e alla fine ci restituirà, ovviamente, un insieme di segnali digitali sotto forma di 0 e 1 nel tipo di file audio desiderato. Il valore in bit che corrisponde al livello di tensione (detto “livello di quantizzazione”) è chiamato anche “profondità di bit” (o anche “risoluzione” o “range dinamico”) ed è esattamente quel famoso numero che solitamente vediamo accompagnato dalla frequenza di campionamento - benchè, se misurato o calcolato dividendo per 6 il valore del SINAD, tende ad essere inferiore del dichiarato.

In teoria, più questo numero è alto più livelli di tensione ci saranno e quindi più preciso sarà il segnale; ma, in pratica, avendo i DAC una tensione di uscita relativamente bassa (massimo 4V nei DAC bilanciati, 2V negli sbilanciati: li vedremo più nel dettaglio dopo) ed essendo la risoluzione della maggior parte dei DAC è sufficientemente alta (anche i peggiori DAC - tra cui, paradossalmente, gli R-2R ladder) arrivano a 10bit) da rendere l’errore insignificante. Di conseguenza è molto più importante, piuttosto, attenzionare il rumore di fondo o la distorsione derivante dalle linee di alimentazione del chip.

R-2R Ladder, costoso ma un po’ superato #

Un’altra tiplogia di DAC comunemente in commercio è la R-2R ladder (resistor-to-resistor) citata prima, che come suggerisce il nome sono DAC costituiti essenzialmente da una scala di resistenze una di valore doppio dell’altra su cui vengono fatti passare i bit del segnale tutti insieme in blocco. Ogni resistenza fará passare un diverso livello di corrente proporzionale alla resistenza stessa. Il risultato, poi, viene sommato e convertito in tensione da uno stadio corrente-tensione (I-V).

Come anche nei DAC Delta-Sigma, questo segnale che otteniamo alla fine viene aumentato di intensità dall’amplificatore al livello desiderato dalla cuffia che colleghiamo tramite il gain, che è il numero di volte massimo che un amplificatore è in grado di aumentare la tensione del segnale (in questo caso, il segnale in uscita dal DAC, che “muove” le membrane dei driver della nostra cuffia)

A cosa fare attenzione per scegliere bene #

Sono diversi i parametri tecnici che caratterizzano un buon DAC-AMP!

SINAD #

È un acronimo che sta per “Signal, Noise And Distortion” e che si ottiene dividendo la somma dell’ampiezza del segnale, del rumore di fondo e della distorsione totale armonica (THD) per la somma dell’ampiezza del rumore e della THD.

Di conseguenza, è un ottimo parametro per valutare nel complesso le prestazioni della sezione DAC e amplificatore cuffie di ogni DAC-AMP e fare comparazioni. Ove il valore di SINAD dell’amplificatore cuffie o del DAC non fosse disponibile, nelle caratteristiche dei prodotti inseriamo la THD+N (distorsione totale armonica più il rumore di fondo).

IMD #

Anche questo parametro è un acronimo, che in questo caso sta per “Intermodulation Distortion”. Misura, quindi, la distorsione del segnale in uscita da un DAC quando questo riproduce due toni combinati insieme (nel caso delle misurazioni di audiosciencereviews, in cui viene usato lo standard SMPTE, 60Hz e 7KHz). Come il THD+N, può essere misurato in percentuale o in dBFS (decibel relative relative to full scale), che è un valore negativo in quanto indica di quanti dB il segnale è al di sotto della massima ampiezza raggiungibile dal segnale.

Il principale vantaggio rispetto al test della THD+N consiste nel fatto che mostra anche il genere di distorsione che si ottiene dall’interazione delle distorsioni relative ai due toni, permettendoci di vedere tutta la distorsione all’interno dello spettro dell’udibile.

DAC e amplificatore bilanciato/sbilanciato #

La dicitura “bilanciato”, che può essere riferita sia alle uscite di un DAC che alle uscite di un amplificatore, indica che un pin del connettore in questione (che sia XLR o jack bilanciato) trasporta un segnale copia di quello originale di uno degli altri pin ma “capovolto”, con fase opposta, di modo che rumori causate da interferenze varie si annullino. La tensione in uscita sarà quindi raddoppiata, ed ecco perchè i DAC bilanciati erogano 4V anziche i canonici 2.

Negli amplificatori con entrate e uscite bilanciate progettati per funzionare in questo modo questo escamotage permette di aumentare il gain - che è il numero di volte massimo che un amplificatore è in grado di aumentare la tensione del segnale (in questo caso, il segnale in uscita dal DAC, che “muove” le membrane dei driver della nostra cuffia) - e diminuire il THD+N.

Avere o non avere uscite bilanciate non è un dato che influenza direttamente la qualità del suono, ma spiega perchè l’amplificatore cuffie di alcuni DAC-AMP riesca ad erogare più potenza dalle sue uscite jack bilanciate.

Tuttavia, ricordiamoci che per usare le uscite bilanciate di un amplificatore anche la cuffia deve avere il cavo e i cablaggi interni bilanciati.