DAC R2R: la conversione “a scala” che conquista gli audiofili

I DAC R2R offrono un suono naturale e coinvolgente, diverso dai più diffusi modelli sigma-delta. Ecco come funzionano, perché sono tornati di moda e tre modelli recenti che valgono l’ascolto

I DAC R2R sono convertitori digitali-analogici che negli ultimi anni stanno riscuotendo molto interesse tra gli appassionati. Nonostante l’industria si sia ormai stabilmente orientata verso architetture sigma-delta sempre più integrate, compatte e dal costo contenuto (che non a caso rappresentano la stragrande maggioranza dei DAC in commercio), il fascino delle architetture R2R sta vivendo un’autentica rinascita, grazie sia alla curiosità degli audiofili, sia al diffondersi di modelli moderni capaci di combinare precisione ingegneristica, una particolare “musicalità” e prezzi più abbordabili rispetto al passato.

Cosa significa R2R?

Un DAC (Digital-to-Analog Converter) ha il compito di trasformare un segnale digitale (fatto di zeri e uno) in un segnale analogico continuo, pronto per essere amplificato e riprodotto da diffusori o cuffie.

La sigla R2R si riferisce alla particolare architettura di conversione, chiamata anche “ladder DAC” o “rete a scala di resistenze”. Il nome deriva dal fatto che la conversione avviene attraverso una rete di resistori disposti in modo da formare valori proporzionali (R e 2R, cioè una resistenza e il suo doppio), che, combinati, generano un’uscita analogica corrispondente ai dati digitali in ingresso.

Questo approccio è risalente agli albori della digitalizzazione audio, ben prima che le architetture sigma-delta conquistassero il mercato grazie alla loro economicità e compattezza.

Come funziona un DAC R2R?

In un DAC con architettura R2R, ogni bit del segnale digitale è associato a un ramo della rete di resistenze. Quando un bit è “attivo”, la corrente corrispondente scorre attraverso un resistore e contribuisce alla tensione di uscita finale. La precisione della conversione dipende quindi in gran parte dall’accuratezza e dalla stabilità delle resistenze utilizzate.

A differenza dei DAC sigma-delta, che lavorano con tecniche di oversampling e modulazione del segnale per approssimare il valore analogico, il DAC R2R esegue una conversione diretta bit-per-bit e ciò significa che ogni variazione del segnale digitale trova un riscontro immediato e lineare nell’uscita analogica.

Una delle ragioni principali per cui i DAC R2R stanno tornando in auge è la loro resa sonora, che molti appassionati descrivono come più naturale, organica e analogica. È un giudizio ovviamente soggettivo, ma che si basa su alcune effettive peculiarità tecniche:

Microdinamica e sfumature: l’assenza di processi di noise-shaping tipici dei sigma-delta può preservare microinformazioni e transitori in modo più diretto
Coerenza temporale: la conversione senza oversampling (NOS, Non-OverSampling) in alcuni modelli riduce la possibilità di artefatti legati ai filtri digitali
Assenza di “asprezze digitali”: diversi ascoltatori percepiscono il suono R2R come meno affaticante durante sessioni prolungate

Va detto che queste differenze non sono sempre misurabili in modo eclatante e possono dipendere da molti fattori, tra cui qualità del progetto, implementazione, alimentazione e persino sinergia con il resto dell’impianto.

Il rinnovato interesse per i DAC R2R può essere ricondotto a una serie di fattori convergenti. Tanto per cominciare, in un mercato in cui molti DAC sigma-delta si basano sugli stessi chip prodotti da pochi fornitori, l’architettura R2R rappresenta una via più artigianale e distintiva, con un’implementazione che può variare radicalmente da un brand all’altro.

Inoltre, gli audiofili che cercano un suono meno “analitico” trovano nei DAC R2R una firma timbrica più morbida e, secondo alcuni, più vicina all’esperienza analogica. C’è poi da considerare che le tolleranze delle resistenze e le tecniche di calibrazione automatica sono migliorate negli ultimi anni, rendendo più facile produrre R2R precisi e stabili senza costi proibitivi.

Nonostante tutto ciò, i DAC R2R presentano anche alcune criticità. Sono in genere più costosi da realizzare, richiedono grande precisione nelle componenti e possono risultare meno performanti in termini di misure pure (distorsione, rumore) rispetto a ottimi sigma-delta di pari prezzo.

Inoltre, la resa finale dipende enormemente dalla qualità dell’implementazione. Un R2R mal progettato può infatti suonare peggio di un buon DAC sigma-delta e non è quindi una garanzia automatica di superiorità, ma piuttosto una filosofia progettuale che può esprimersi al meglio solo in mani esperte.

Ma esattamente cosa offre oggi il mercato dei DAC R2R? Ovviamente molto anche e soprattutto in fascia hi-end, ma questi tre modelli, che abbiamo scelto anche per i loro prezzi più che abbordabili, sono particolarmente interessanti.

Il Topping Centaurus da circa 1000 euro è un DAC R2R sviluppato in collaborazione con HOLO Audio. E’ caratterizzato da un design completamente bilanciato a 8 canali e offre tre modalità operative: NOS (non-oversampling), OS (oversampling) e Best (auto-selezione). Inoltre, offre supporto per PCM fino a 768 kHz/32 bit e DSD512, grazie a chip XMOS XU316 e driver Thesycon. Da segnalare anche il display a colori touch da 2″, l’equalizzatore parametrico a 10 bande e uscite XLR/RCA con livelli selezionabili.

Il FiiO K11 da 175 euro è un DAC R2R completamente differenziale a 24 bit con array resistivi auto-sviluppati (192 resistenze precise al 0,1 %). Offe due modalità NOS/OS ed è specificamente progettato per un’esperienza sonora naturale e rilassante. È compatibile con segnali PCM fino a 384 kHz/32 bit e DSD256 ed è dotato di un amplificatore per cuffie capace di pilotare modelli anche esigenti. Il design compatto e le molteplici connessioni lo rendono adatto sia a postazioni desktop, sia a impianti hi-fi secondari.

Lo Shanling EH2 da circa 400 euro è dotato di un DAC R2R a 24 bit custom e ha la potenza necessaria per alimentare qualsiasi tipo di cuffia, con un massimo di 4351 mW a 32 ohm (High Gain) tramite l’uscita bilanciata da 4,4 mm e 1280 mW a 32 ohm tramite l’uscita sbilanciata da 6,35 mm (sempre in High Gain), mentre il DAC può elaborare un segnale audio PCM fino a 32-bit/768 kHz PCM e DSD512.

A incrementare la flessibilità dell’EH2 troviamo un circuito aggiuntivo per RCA e uscita/pre-uscita di linea da 4,4 mm basato sull’amplificatore OPA1612 e sulle sue caratteristiche di basso rumore/bassa distorsione, che fornisce un’uscita R2R pura a speaker attivi e amplificatori di potenza. Da segnalare infine l’XMOS XU316 per l’ingresso USB e il chip Qualcomm QCC5125 per il Bluetooth 5.2, che supporta i codec audio LDAC, aptX HD e aptX Adaptive.