FAQ sur les FDA (le FDA pour les « nuls »)

[samos65]

Différence non négligeable de puissance aussi quand même entre le FX Audio et le Quloos, non?

Oui parce que le Quloos emploie 2 puces TAS5624 en mono PBTL. Sinon, utilisées en stéréo BTL, la TAS5624 du Quloos et la TAS5614 du D2160 ont exactement la même puissance.

Merci pour ces précisions!

[tubenstock]

Bonjour
J'ai une question qui me tarabuste depuis un moment sur les amplis à découpage. Si l'on part sur une fréquence de découpage de 100 kHz pour fixer les idées et que l'on cherche à reproduire un signal codé sur 16 bits, ça veut dire que le plus petit niveau sera 1/2^16 plus petit que le niveau max (en partant sur 15 bits avec un bit de signe, je ne suis pas un expert du codage CD, c'est peut être faux mais ça ne change pas le fond de ma remarque qui suit). Donc pour reproduire le signal le plus faible, l'impulsion PWM sera de 1/2^16 la période de la fréquence de découpage.Si on prend 100 kHz, ça donnerait une impulsion très très courte, largement sous la femto seconde ( plus de 7 ordres de grandeur inférieurs).
Compte tenu des temps de commutations des composants actuels, cette technique ne conduit elle donc pas à réduire la résolution du signal retranscrit ?

[gailuron]

@tubenstock
Un ampli en classe D fonctionne avec un signal analogique. Il ne peut pas fonctionner avec un signal numérique codé sur n bits. Le signal PWM est un signal analogique modulé. L'amplificateur numérique n'existe pas, c'est un abus de langage qui porte à confusion. Si on part d'un signal numérique, il faut d'abord le décoder, soit avec un DAC qui sort un signal analogique qui sera ensuite modulé en PWM par l'ampli, soit avec un FDA qui convertit directement le PCM en PWM sans passer par un signal analogique non modulé. Donc, l'écart entre le niveau le plus faible et le niveau maximal est complétement indépendant du codage du signal numérique.

N.B. Il ne faut pas confondre commutation et échantillonnage. La classe D utilise la commutation d'état des transistors, sa fréquence de fonctionnement est une fréquence de commutation et pas du tout une fréquence d'échantillonnage du signal analogique.

[thierry38d]

Oui,

Le PCM est codé en amplitude

Le PWM en largeur d'impulsion (de 400KHz jusqu'à 1MHz pour des classe D)

Le S/Pdif est codé en biphasé

La source numérique doit subir des "transformations", notamment en PWM avec un comparateur.

Et comme dit plus haut, c'est de l'analogique en fréquence élevée, suivi de lissage/intégrateur/passe-bas.
Remise en forme avec PLL et VCO par exemple.

S/Pdif

[tubenstock]

Merci pour vos réponses. Je comprends qu'il n'y a pas de conversion directe PCM vers PWM (sans passer par un comparateur et un signal triangulaire donc). Le lien direct aurait posé un soucis technique de fond donc.

[gailuron]

Merci pour vos réponses. Je comprends qu'il n'y a pas de conversion directe PCM vers PWM (sans passer par un comparateur et un signal triangulaire donc). Le lien direct aurait posé un soucis technique de fond donc.

Tu n'as manifestement pas compris. Dans un FDA, il y a conversion directe du PCM en PWM faite par un processeur (DSP) donc un processus entièrement numérique et logique. Aucun composant électronique analogique de type ampli-op, pont diviseur ou autre, ni de signal triangulaire intermédiaire pour générer le PWM. C'est ce qui distingue le FDA de l'ampli classe D classique.

L'ampli classe D classique fonctionne avec un signal purement analogique en entrée et doit d'abord le moduler en largeur d'impulsion. Le modulateur est en principe un circuit analogique et c'est là qu'on trouve les éléments que tu décris (comparateur, signal triangulaire).

[tubenstock]

Donc on en revient à ma question sur la résolution d'un tel convertisseur.

[gailuron]

Donc on en revient à ma question sur la résolution d'un tel convertisseur.

Peux-tu préciser ta question ? Je ne sais pas ce qu'est la "résolution" d'un convertisseur.

La résolution d'une image, c'est parfaitement défini techniquement. La résolution d'un enregistrement audio numérique, c'est un terme commercial qui désigne le couple profondeur de quantification - fréquence d'échantillonnage. Mais la résolution d'un convertisseur, c'est un mystère pour moi

[tubenstock]

J'ai compris comment ça marche je pense. La dynamique de l'ampli PWM est le ratio entre le signal le plus fort et le plus faible. Si la commutation se fait en 1 ns et que l'on a une période de 10 us, la ratio sera de 1000, ce qui fait 60 dB. Ce qui est bien en dessous de la dynamique d'un CD. Il est certainement possible de l'améliorer en jouant sur la commande du PWM et en prenant en compte le temps de montée du switch et en coupant le switch au bon moment même si la sortie n'a pas atteint la tension max. Je serai plus clair avec un dessin. Si le temps pour atteindre la tension max est tm, la tension moyenne en sortie du switch sera Vmax(t/2tm) si on fait commuter le switch sur une durée de 2t (t pour monter et t pour descendre) avec une tension max qui sera alors Vmax (t/tm). Ceci est vrai si Vmaxt/tm < Vmax et donc t < tm. Si l'on veut avoir une tension moyenne en sortie correspondant à celle que l'on aurait avec un switch parfait (càd avec un temps de commutation nul) qui serait activé pendant 0,15 ns pour reprendre mon exemple, on aura alors un temps d'activation du switch imparfait de racine(tm t cible), soit dans mon exemple : 0,4 ns. Avec cette valeur on a une dynamique de 96 dB est c'est accessible avec une bonne commande. Par contre, sur ces petits signaux, le rendement sera plus faible mais on s'en fout pour les petits niveaux.

[charlie1950]

Le top actuel des réalisations FDA annonce 109dB :
https://gansystems.com/newsroom/500w-he ... rom-axign/

Dont une commercialisation :
https://www.audiophonics.fr/fr/amplific ... 15448.html

Dont test :
https://www.audiosciencereview.com/foru ... dac.24640/

[gailuron]

Oui, toutes les puces d'amplification des FDA, même celles conçues il y a une douzaine d'années, ont une plage dynamique d'au moins 100 dB. La puce STA326 de STMicro a un DNR de 100 dB , la puce TAS5614 de Texas un DNR de 103 dB. La limitation est plutôt du côté de la bande passante qui coupe à 20-22 kHz, ce qui n'est pas un problème pour les humains, mais gênant pour moi qui suis un chien .

Le top actuel des réalisations FDA annonce 109dB :
https://gansystems.com/newsroom/500w-he ... rom-axign/

Les puces contrôleurs pour FDA d'Axign permettent de créer une nouvelle génération de FDA fonctionnant en boucle fermée, et non plus en boucle ouverte comme la quasi-totalité des FDA actuels. Il s'agit d'une boucle en partie numérique : le signal analogique de la sortie HP est envoyé à un ADC qui renvoie le signal numérisé vers un filtre de boucle numérique qui l'intègre au signal source puis l'envoie au modulateur PWM. C'est pour cette raison que les FDA conçus avec ce contrôleur ont un énorme facteur d'amortissement de 4000. Mais la latence doit être nettement plus élevée qu'avec une boucle analogique classique. Evidemment, ils ne parlent pas de cette latence.

Il y a un an ou deux, j'ai vu passer un nouveau modèle de FDA équipé d'une contre-réaction numérique. Mais je ne me souviens plus du modèle, ni des puces utilisées. Je ne sais pas ce que ça donne à l'écoute.

[mbriex]

Je réactive ce fil car j'ai un peu de mal à m'y retrouver concernant les amplis FDA malgré les informations très didactiques de ces pages.
Ma question concerne l'utilisation d'un dac externe avec un appareil type FDA (en l'occurence un Classé sigma 2200i). Si j'ai bien compris, brancher la sortie XLR de mon dac steamer (un Teac ud 701n) sur l'entrée XLR analogique de mon ampli aura pour effet successivement une conversion D/A puis A/D puis à nouveau D/A pour attaquer les enceintes.
Il paraitrait plus logique de se connecter directement en digital sur le classé (avec le câble ethernet ou une autre entrée) pour n'avoir qu'une seule conversion.
Pourtant le Classé bien qu'excellent n'est pas un appareil récent et les DAC ont significativement progressé ces dernières années.
Ai je bien tout compris dans l'utilisation du système?
Pensez vous qu'il y a un bénéfice à utiliser un dac externe qualitatif (ou dont la sonorité me plait) ou est il préférable de limiter au maximum les boites avec une connexion numérique directe mais en oubliant le suréchantillonnage et les fichiers DSD qui seront de tout façon convertis. Certains d'entre vous ont il testé ce type de branchement et fait des comparaisons?
Merci pour votre aide

[gailuron]

Pourtant le Classé bien qu'excellent n'est pas un appareil récent et les DAC ont significativement progressé ces dernières années.
Ai je bien tout compris dans l'utilisation du système?
Pensez vous qu'il y a un bénéfice à utiliser un dac externe qualitatif (ou dont la sonorité me plait) ou est il préférable de limiter au maximum les boites avec une connexion numérique directe mais en oubliant le suréchantillonnage et les fichiers DSD qui seront de tout façon convertis.

Oui, tu as bien tout compris. Cependant quelques remarques :

1° Les DAC sont arrivés à maturité technique à la fin de la décennie 2000. S'il y a progrès, il n'est pas dans la qualité de conversion mais dans l'ajout de fonctionnalités comme un préampli analogique, un DAP (Digital Audio Processor) en charge de l'égalisation ou autres corrections...

2° Le Classé Audio 2200i fait partie des appareils récents sur le plan qualitatif même s'il a quelques années. La technologie FDA remonte aux années 2000.

3° La qualité de conversion actuelle des ADC et des DAC/DSP fait qu'une double conversion ne dégrade pas le son. Simplement, elle ne sert à rien sauf à renchérir inutilement le coût d'un système HiFi.

4° Le DSD est un signal analogique modulé que les FDA doivent convertir en signal numérique (PCM) faute de préampli analogique. Seuls certains DAC et les platines SACD possèdent les filtres analogiques qui permettent de démoduler le signal DSD en un signal véritablement analogique exploitable par un HP.

5° Tout comme les DAC, les DSP des FDA suréchantillonnent le signal PCM quand c'est nécessaire, c'est-à-dire quand la fréquence d'origine est inférieure à la fréquence de travail du convertisseur.

[Rambo95]

4° Le DSD est un signal analogique modulé que les FDA doivent convertir en signal numérique (PCM) faute de préampli analogique. Seuls certains DAC et les platines SACD possèdent les filtres analogiques qui permettent de démoduler le signal DSD en un signal véritablement analogique exploitable par un HP.

Le DSD est un signal numérique 1 bit haute fréquence, donc discret (qui encapsule un signal à l'origine analogique), que les FDA doivent convertir en PWM pour l'amplifier, ou alors DSD --> PCM --> PWM, la sortie du PWM, filtré par un self donne un signal électrique analogique.

5° Tout comme les DAC, les DSP des FDA suréchantillonnent le signal PCM quand c'est nécessaire, c'est-à-dire quand la fréquence d'origine est inférieure à la fréquence de travail du convertisseur.

Les FDA suréchantillonnent systématiquement un signal PCM pour le convertir en PWM.
Car ils travaillent généralement à 100 Khz, là ou le PCM est en 44,1, plus rarement en 48 ou 96.
Ce suréchantillonnage n'en est pas directement un, c'est une conversion tenant compte de la quantification (16 ou 24 bits vs 1 bit).
Les classes D standard ne pratiquent pas de suréchantillonnage, ils comparent le signal analogique à un signal triangulaire, pour connaître l'état du transistor, ouvert ou fermé, ensuite même logique que pour les FDA, le lissage en sortie donne un signal électrique.

[gailuron]

Le DSD est un signal numérique 1 bit haute fréquence, donc discret (qui encapsule un signal à l'origine analogique), que les FDA doivent convertir en PWM pour l'amplifier, ou alors DSD --> PCM --> PWM, la sortie du PWM, filtré par un self donne un signal électrique analogique.

Non, tu confonds signal binaire et signal numérique. Ce n'est pas la même chose. Le DSD est l'appellation commerciale de la PDM (Pulse Density Modulation) et c'est juste une modulation delta-sigma du signal analogique connue depuis les années 1950, à une époque où on ne savait pas encore numériser les signaux par un filtre décimateur. C'est pour cette raison qu'il a fallu attendre les années 1970 pour créer des signaux numériques. Le terme important dans Pulse Code Modulation (PCM) est "code", c'est-à-dire numérisation. Un filtre décimateur capable de convertir un signal delta-sigma comme le DSD en un signal numérique PCM était beaucoup plus compliqué à réaliser qu'un filtre delta-sigma.

Le DSD est bien de nature analogique puisqu'il suffit d'un filtre passe-bas analogique pour le convertir en un signal véritablement analogique. Regarde bien les fiches techniques des processeurs DSP !

Les FDA suréchantillonnent systématiquement un signal PCM pour le convertir en PWM.
Car ils travaillent généralement à 100 Khz, là ou le PCM est en 44,1, plus rarement en 48 ou 96.
Ce suréchantillonnage n'en est pas directement un, c'est une conversion tenant compte de la quantification (16 ou 24 bits vs 1 bit).
Les classes D standard ne pratiquent pas de suréchantillonnage, ils comparent le signal analogique à un signal triangulaire, pour connaître l'état du transistor, ouvert ou fermé, ensuite même logique que pour les FDA, le lissage en sortie donne un signal électrique.

Je ne comprends pas ton propos. Tu confonds numérisation et modulation. Les amplis classe D, FDA ou traditionnels, travaillent sur une modulation de signal analogique, la PWM. Ce que tu appelles "signal triangulaire" est tout simplement un signal analogique modulé.

Les amplis classe D traditionnels travaillent sur un signal analogique de bout en bout, donc il n'est évidemment pas question d'échantillonnage. Les FDA travaillent sur un signal PCM en entrée qu'ils convertissent en un signal analogique modulé en PWM. Leur seule différence par rapport à un DAC est qu'ils ne font pas une conversion en un signal purement analogique mais une conversion en un signal analogique modulé (PWM).

Dirais-tu que le signal modulé de la FM est un signal numérique ? Certainement pas, et pourtant il n'y a guère de différence avec la modulation PWM !