Voir la source de Convertisseur numérique-analogique

{{Voir homonymes|Convertisseur|CNA|DAC}}

Un '''convertisseur numérique-analogique''' ('''CNA''', de '''N/A''' pour numérique vers analogique ou, en anglais, '''DAC''', de '''D/A''' pour ''{{lang|en|Digital to Analog Converter}}'') est un [[composant électronique]] dont la fonction est de transformer une valeur [[numérique]] (codée sur plusieurs [[bit]]s) en une valeur [[analogique]] proportionnelle à la valeur numérique codée.

Généralement la sortie du convertisseur est une [[tension électrique]], mais certains convertisseurs ont une sortie en courant.

:N/A = Fréquence / Bits

[[File:Symbole CNA.png|thumb|Symbole normé du convertisseur numérique analogique.]]

== Techniques ==

Il existe plusieurs solutions pour créer un signal analogique à partir d'un système numérique. Elle se divise en deux catégories, celles à sortie pseudo analogique (le signal en sortie contient le message analogique, mais d'autres signaux s'ajoutent à lui) ou à sortie analogique. Dans ce dernier cas, on utilise généralement des convertisseurs à réseau de résistances.

=== Sortie pseudo analogique : modulation de largeur d'impulsion ===
Le principe de la [[modulation de largeur d'impulsion]] (MLI, ou PWM en anglais) est de créer un [[signal d'horloge]] dont le [[rapport cyclique]] est variable et proportionnel à la valeur codée.

Si l'on extrait la moyenne de ce signal (au moyen d'un [[filtre passe-bas]]), on obtient une valeur analogique proportionnelle à ce rapport cyclique.

=== Sortie analogique : réseau de résistances ===
{{section à sourcer|date=mai 2012}}
La conversion analogique à réseau de résistances ou [[échelle de résistances]] repose sur le principe de la division des tensions (pont diviseur pour le réseau unaire) ou de division des courants (réseau R/2R). Dans tous les cas, un étage d'adaptation d'impédance suit le montage résistif pour qu'une charge en sortie ne perturbe pas la conversion. 
[[File:DAC unary weight resistor network.png|thumb|Convertisseur numérique analogique {{nobr|3 bits}} à réseau unaire.]]
[[File:DAC binary weight resistor network.png|thumb|Convertisseur numérique analogique {{nobr|3 bits}} à réseau binaire.]]
[[File:DAC R2R network.png|thumb|Convertisseur numérique analogique {{nobr|3 bits}} à réseau échelle - R2R.]]

Le principe est de créer une valeur analogique en pondérant le poids de chaque [[Bit (informatique)|bit]] d'information, selon la formule :
: <math>V_{out} = k \cdot V_\text{réf} \cdot \sum_{i=1}^n \left ( 2^{n-i} \cdot a_{n-i} \right)</math>

avec :
* <math>V_\text{réf}</math>, le maximum de la conversion ;
* <math>k</math>, le rapport de proportionnalité ;
* <math>n</math>, le nombre de bits du convertisseur ;
* <math>a_n</math>, la valeur du bit {{mvar|n}} (1 ou 0).

Différents types de réseaux peuvent être utilisés :

==== Réseau unaire ====
On utilise une seule valeur de résistance et autant de résistances qu'il y a de valeurs de sortie possibles, montées en [[pont diviseur]]. Cette méthode assure une parfaite [[fonction monotone|monotonicité]] de la valeur de sortie mais n'est intéressante que pour les petits nombres de bits, car elle requiert un nombre exponentiel de résistances et commutateurs (<math>2_{n}-1</math>).

==== Réseau binaire ====
On utilise des résistances de différentes valeurs, la valeur de chaque résistance correspond au poids binaire de chaque bit. Cette méthode requiert une grande précision sur la valeur des résistances des [[Bit de poids fort|bits de poids fort (MSB)]], surtout si le nombre de bits est important<ref name="sti">[http://www.sitelec.org/cours/abati/cna.htm Conversion numérique - analogique], sur ''sitelec.org''.</ref>.

==== Réseau R-2R ====
On réalise une échelle avec un faible nombre de valeurs de résistances. Cette méthode est plus adaptée à la fabrication sur [[silicium]]<ref name="sti" />.

On peut également associer les différentes méthodes afin d'obtenir une précision correcte sans impliquer de ressources trop importantes, généralement coder les [[bit de poids fort|bits de poids fort]] avec un réseau de résistances unaire et les [[bit de poids faible|bits de poids faible]] avec un réseau de résistances binaire.

== Usage ==
[[Carte son|Cartes son]], modems, TV, Hi-Fi{{etc.}}

=== Audio ===
Les CNA sont largement utilisés dans les équipements audio tels que les lecteurs de musique numérique, les haut-parleurs, les amplificateurs audio, les consoles de mixage, pour convertir des signaux audio numériques en signaux analogiques qui peuvent être entendus par nos oreilles.

=== Télécommunications ===
Dans les réseaux de télécommunications, les CNA sont utilisés pour convertir des signaux numériques en signaux analogiques qui peuvent être transmis sur des lignes téléphoniques analogiques, des [[Câble coaxial|câbles coaxiaux]], ou via des signaux radio analogiques.

Les CNA sont utilisés dans les modems analogiques pour convertir des données numériques en signaux analogiques pouvant être transmis sur des lignes téléphoniques analogiques. Ils sont également présents dans les équipements de commutation des réseaux téléphoniques pour convertir les signaux de commande numériques en signaux analogiques pour la commutation des appels.

=== Télévision et vidéo ===
Les CNA sont présents dans les téléviseurs, les [[Lecteur de DVD|lecteurs de DVD]], les caméscopes et d'autres appareils vidéo pour convertir des signaux vidéo numériques en signaux analogiques afin d'afficher des images et des vidéos sur des écrans analogiques.

=== Instrumentation ===
Les CNA sont utilisés dans des instruments de mesure et de test pour convertir des données numériques (telles que la température, la pression, la tension) en signaux analogiques qui peuvent être affichés ou enregistrés.

=== Commande de moteurs ===
Dans l'automatisation industrielle et la robotique, les CNA sont utilisés pour générer des signaux de commande analogiques qui contrôlent la vitesse et la position des [[Machine électrique|moteurs électriques]] et des actionneurs.

=== Radiodiffusion ===
Les émetteurs radio et les équipements de diffusion utilisent des CNA pour convertir des signaux audio numériques en signaux radio analogiques qui peuvent être diffusés.

=== Électronique grand public ===
De nombreux appareils électroniques grand public, tels que les smartphones, les tablettes, les télécommandes, les consoles de jeu, les montres intelligentes, contiennent des CNA pour générer des signaux audio, vidéo ou d'autres signaux analogiques.

=== Aérospatiale et défense ===
Les systèmes de communication, de navigation et de surveillance utilisent des CNA pour générer des signaux analogiques utilisés dans des applications militaires et aérospatiales.

=== Éducation et recherche ===
Les laboratoires de recherche et les institutions éducatives utilisent des CNA dans diverses expériences et travaux de recherche impliquant des signaux analogiques.

== Fabricants de convertisseurs ==
[[Fichier:DAC Philips TDA1541A S1.jpg|vignette|CNA Philips d'un [[Lecteur de CD|lecteur CD]].]]
{{colonnes|taille= 25|
* C cube.
* Wolfson Microelectronics<ref>[http://www.wolfsonmicro.com/ Wolfson Microelectronics].</ref>.
* [[Analog Devices]].
* [[Renesas]], anciennement [[IDT]] ({{langue|en|{{lien|Integrated Device Technology}}}}), anciennement [[NXP Semiconductors|NXP]], anciennement [[Philips]] (TriMedia).
* Conexant<ref>[http://www.conexant.com/products/entry.jsp?id=558 Conexant].</ref>.
* [[Burr-Brown]] (PCM1704U-K).
* Cirrus Logic ({{lien|trad=Delta-sigma modulation|lang=en|texte=Delta-Sigma}}).
* Crystal.
* [[Texas Instruments]] (PCM1794).
* C-Media (CMI8768/PCI).
* Sigmatel<ref>[http://www.sigmatel.ma/ Sigmatel].</ref> (ST9460).
* Euphia.
* [[Asahi Kasei]].
* [[Fiio]].
* ESS Technology<ref>[http://www.esstech.com/ ESS Technology].</ref>.
}}

== Modulations ==
=== Audio ===
{{colonnes|taille= 25|
* PDM (''{{Langue|en|texte=Pulse Density Modulation}}'').
* [[Modulation de largeur d'impulsion|PWM]] (''{{Langue|en|texte=Pulse Width Modulation}}'').
* Delta-sigma ({{lien|trad=Delta-sigma modulation|lang=en|texte=''{{Langue|en|texte=Delta-sigma modulation}}''}}).
* Delta.
* [[Nyquist]].
* [[Transformée de Fourier discrète|DFT]] (''{{Langue|en|texte=Discrete Fourier Transform}}'').
* [[Transformée de Fourier rapide|FFT]] (''{{Langue|en|texte=Fast Fourier Transform}}'').
}}

=== Vidéo ===
{{colonnes|taille= 25|
* [[Orthogonal Frequency Division Multiplexing|OFDM]] (''{{Langue|en|texte=Orthogonal Frequency Division Multiplexing}}'').
* ''SK Shift Keying'' (BP, QP, F, P phase).
* [[Modulation d'amplitude en quadrature|QAM]] (16, 32, 64).
* FOK.
}}

== Notes et références ==
{{Références}}

== Voir aussi ==
=== Articles connexes ===
* [[Quantification]]
* [[RAMDAC]], convertisseur numérique-analogique pour la vidéo
* [[Convertisseur analogique-numérique]], la [[fonction réciproque]] du convertisseur numérique-analogique

=== Liens externes ===
* [http://www.sitelec.org/cours/abati/cna.htm Conversion numérique analogique] ([http://sitelec.org/cours/abati/flash/cna.swf animation])
* {{en}} [http://www.pcm63.com All about legendary Burr Brown PCM63 digital-to-analog converter], site officiel
* [http://culturehd.com/hifi/panorama-des-dac-usb_3790 Panorama des DAC USB], [http://culturehd.com/ CultureHD]

{{Portail|électricité et électronique}}

[[Catégorie:Composant actif]]