Dimenticate le guerre tra chip ESS e AKM. La vera differenza in un DAC risiede nello stadio di uscita analogico. Ecco come la conversione I/V, la progettazione a componenti discreti e l’alimentazione definiscono la musicalità di un convertitore D/A
Osservando oggi il mercato dei DAC standalone (mai sulla cresta dell’onda come negli ultimi 4-5 anni), si ha la sensazione di vivere una sorta di ossessione collettiva alimentata da forum e materiale di marketing, che mette al centro di tutto il singolo chip di conversione, che sia un ESS Sabre, un AKM o un Burr-Brown. Si tende così a credere che questo piccolo pezzetto di silicio sia l’unico responsabile della qualità finale del suono di un convertitore digitale-analogico, quasi fosse un monolite in grado di determinare autonomamente la prestazione sonora.
La realtà però è profondamente diversa. Due DAC che montano lo stesso identico chip possono infatti restituire esperienze d’ascolto diametralmente opposte, passando da una riproduzione calda e olografica a una fredda, sottile e sterile, senza contare che spesso due modelli con il medesimo chip (che al produttore costa la stessa cifra) possono avere prezzi diversissimi tra loro.
Il motivo di questa discrepanza va ricercato in quella sezione circuitale spesso ignorata che è lo stadio di uscita analogico, il vero architetto che modella l’onda sonora prima che questa raggiunga le nostre orecchie. Ovviamente, il chip di conversione ha un ruolo fondamentale visto che rappresenta il primo passo nel processo di liberazione della musica dalla sua prigione digitale.
Volendo fare un’analogia comprensibile da tutti, il chip è come un musicista incredibilmente veloce e preciso che legge uno spartito composto da zeri e uni, traducendo quel codice binario in un corrispondente livello di tensione analogica attraverso milioni di calcoli al secondo. Questa parte del processo è facilmente quantificabile, misurabile in laboratorio e trasformabile in grafici “rassicuranti” e più o meno comprensibili per il consumatore. È anche un elemento che si vende bene, ma è anche un po’ come confrontare due automobili basandosi esclusivamente sui cavalli del motore.
Conoscere la potenza di un motore non dice però nulla sulla trasmissione, sulle sospensioni, sulla tenuta dei pneumatici o sul piacere di guida che quella vettura saprà restituire. In ambito audio, il chip del DAC è esattamente come il motore: fornisce il potenziale grezzo, che da solo è però del tutto inutile per le finalità dell’ascolto domestico. Il segnale che emerge direttamente da un chip ad alte prestazioni è infatti estremamente fragile, debole e strutturato in un formato che un normale amplificatore non sarebbe in grado di gestire correttamente.
Ecco perché questa rincorsa spasmodica a numeri sempre più bassi di distorsione e a profondità di bit sempre più elevate ha creato l’illusione che esista un unico percorso verso il nirvana audiofilo. Può quindi capitare che si acquisti un DAC basandosi sull’ultimo chip di punta, lo si colleghi all’impianto e si rimanga delusi, percependo un suono pulito ma privo di anima, dettagliato ma freddo e carente di quella musicalità difficile da descrivere ma essenziale per l’emozione.
Oltre il chip
La ragione di questo senso di insoddisfazione non risiede quasi mai nelle limitazioni del chip, ma in tutto ciò che accade dopo che il segnale ha lasciato il chip. È qui che entra in gioco lo stadio di uscita analogico, ovvero l’insieme di circuiti che ha il compito di trasformare quel segnale grezzo e debole in un’onda stabile, potente e pulita che il preamplificatore o l’amplificatore integrato possono effettivamente utilizzare.
Per comprendere la complessità di questa sezione, dobbiamo analizzare le sue due funzioni primarie. La prima, e probabilmente la più critica, è la conversione I/V, ovvero il passaggio dalla corrente alla tensione. Molti chip DAC di alto livello, inclusi alcuni modelli top di gamma di ESS Sabre e di AKM, non emettono un segnale di tensione, bensì un segnale di corrente.
Altri chip, come certi Burr-Brown o Cirrus Logic, emettono tensione direttamente, ma nei DAC high-end i chip a uscita in corrente sono preferiti perché offrono al progettista un controllo molto più granulare sullo stadio analogico. Poiché un amplificatore comune si aspetta un segnale di tensione, l’uscita in corrente del chip risulterebbe del tutto inutile, un po’ come cercare di alimentare un’auto a benzina con del greggio appena estratto.
Lo stadio di conversione I/V funge quindi da raffineria, trasformando la corrente in una tensione comprensibile per il resto della catena audio. In questa fase, il segnale è alla sua massima delicatezza, tanto che qualsiasi interferenza, rumore o distorsione introdotta in questo punto viene impressa permanentemente nel suono e successivamente amplificata da ogni componente a valle.
Un design approssimativo della conversione I/V può quindi inficiare le prestazioni anche del chip più costoso al mondo, distruggendo trasparenza, precisione e musicalità. Una volta completata questo delicato passaggio, il segnale risulta comunque troppo debole per viaggiare lungo un cavo e pilotare un amplificatore senza subire degradazioni significative.
Ecco perché la seconda funzione vitale dello stadio di uscita è quella di agire come buffer e amplificatore, fornendo al segnale il primo impulso di guadagno per renderlo robusto e stabile. Contemporaneamente, questo processo deve creare una bassa impedenza d’uscita, un requisito tecnico fondamentale affinché il trasferimento del segnale verso il componente successivo avvenga senza perdite.
È proprio in questo doppio passaggio che si manifesta l’abilità del progettista, poiché il modo in cui vengono gestite queste fasi definisce il carattere sonoro finale molto più di quanto faccia il chip stesso. Proprio qui infatti nasce quello che chiamiamo il “suono della casa”, ovvero la scelta (operata nel dominio analogico e non in quello digitale) se rendere la riproduzione calda e fluida oppure affilata e analitica, vasta e spaziosa o intima e diretta.
Che strada prendere?
Nella progettazione di questa sezione critica, gli ingegneri si trovano davanti a un bivio che divide la filosofia del design audio da decenni: l’utilizzo di circuiti integrati, noti come amplificatori operazionali (op-amp), oppure la costruzione del circuito da zero utilizzando componenti singoli, un approccio definito a componenti discreti.
Da un lato l’amplificatore operazionale, che possiamo definire un miracolo dell’ingegneria moderna, è un intero circuito di amplificazione miniaturizzato in un minuscolo chip di silicio a otto pin che svolge compiti che un tempo richiedevano intere schede elettroniche. Da un punto di vista puramente ingegneristico, l’op-amp è una scelta logica, essendo economico, compatto e capace di offrire una coerenza prestazionale assoluta grazie a processi di produzione di massa con tolleranze strettissime. Sulla carta, gli operazionali permettono inoltre di raggiungere misure straordinarie, con rumore e distorsione ai limiti del misurabile, rappresentando la soluzione da manuale per chi punta esclusivamente alle prestazioni numeriche.
Ma se gli operazionali sono tecnicamente eccellenti, perché non vengono utilizzati in ogni singolo DAC di fascia alta? La critica che viene mossa a questa soluzione non riguarda quasi mai le misure, ma il carattere sonoro. Molti ascoltatori descrivono infatti il suono di certi circuiti basati su op-amp come clinico, sterile o privo di quell’ultimo briciolo di coinvolgimento emotivo naturale.
Al contrario, uno stadio di uscita a componenti discreti rifiuta la soluzione “tutto in uno” per abbracciare una costruzione fatta di transistor, resistenze, condensatori e diodi selezionati individualmente. Il vantaggio principale risiede nella libertà totale concessa al progettista, che non è più limitato dall’architettura interna di un operazionale integrato. È quindi possibile scegliere transistor specifici per le loro caratteristiche sonore, utilizzare resistenze di alta qualità sovradimensionate e far lavorare il circuito con correnti di riposo molto elevate, spesso in quella che definiamo Classe A.
In questa configurazione, i transistor sono sempre attivi, migliorando drasticamente la gestione dei picchi musicali improvvisi e garantendo una risposta dinamica e ai transienti superiore. Questo approccio presenta però sfide notevoli, poiché i circuiti discreti sono più complessi, occupano molto più spazio e richiedono investimenti economici superiori, rendendo la loro realizzazione una vera e propria forma d’arte oltre che un lavoro di ingegneria.
Dal punto di vista sonoro, una sezione a componenti discreti ben realizzata viene spesso elogiata per doti difficilmente catturabili da una misura standard come naturalezza, raffinatezza e una capacità di presentare la scena sonora con una profondità e un’aria che molti definiscono olografica. L’approccio discreto non è però automaticamente superiore, visto che un circuito a componenti singoli progettato male può essere facilmente superato da un ottimo operazionale implementato con sapienza. Resta il fatto che quando un produttore pubblicizza con orgoglio uno stadio di uscita in Classe A a componenti discreti, sta comunicando di aver scelto la strada più difficile e costosa per perseguire un obiettivo sonoro specifico.
Subito dopo troviamo lo stadio di filtraggio analogico, necessario perché il processo di conversione genera inevitabilmente del rumore ad alta frequenza nel dominio degli ultrasuoni. Sebbene non udibili direttamente, queste frequenze possono disturbare l’amplificatore e creare distorsioni udibili se non rimosse correttamente. Il filtro passa-basso analogico deve svolgere questo compito con un equilibrio delicatissimo; se infatti è troppo aggressivo rischia di sporcare il dettaglio musicale, mentre se è troppo blando può lasciare residui digitali che conferiscono durezza al suono.
Alimentare il tutto
Infine, dobbiamo considerare l’alimentazione, che è probabilmente l’elemento più sottovalutato eppure fondamentale di ogni apparecchio audio. Lo stadio di uscita analogico è infatti un circuito attivo che necessita di energia continua, pulita e stabile per funzionare al meglio. Potete possedere il chip migliore e il circuito di uscita più raffinato, ma se li alimentate con energia sporca, le prestazioni saranno irrimediabilmente compromesse.
Il rumore elettrico può infiltrarsi nei circuiti sensibili sotto forma di ronzio o fruscio, mentre un’alimentazione che non riesce a mantenere la stabilità durante i passaggi musicali più complessi può comprimere la dinamica, rendendo la musica piatta e priva di vitalità. È per questo che, aprendo un DAC di alta gamma, si nota spesso una porzione enorme di spazio dedicata ai trasformatori, ai condensatori di filtro e ai numerosi stadi di regolazione, con sezioni completamente separate per il dominio digitale e quello analogico.
Questo isolamento è una necessità tecnica per permettere allo stadio analogico di operare al suo picco prestazionale senza subire interferenze esterne. Comprendere queste dinamiche trasforma il modo in cui valutiamo l’acquisto di un nuovo componente, spiegando perché un DAC con un chip di ultima generazione possa talvolta suonare peggio di uno che monta un chip più vecchio ma gode di una progettazione analogica superiore.
Alcuni produttori utilizzano chip di punta principalmente per ragioni di marketing, risparmiando poi su tutto il resto per contenere i costi, magari utilizzando operazionali economici e alimentatori esterni di bassa qualità. Il risultato è una macchina che misura bene ma suona in modo sottile e poco coinvolgente, strozzando il potenziale del chip. Al contrario, ci sono aziende che preferiscono utilizzare chip più modesti ma investono gran parte del budget in stadi di uscita discreti e alimentazioni lineari massicce, ottenendo un’esperienza d’ascolto molto più soddisfacente e strutturata.
Diventare consumatori informati significa imparare a leggere tra le righe delle descrizioni tecniche, cercando termini come “stadio d’uscita discreto”, “Classe A”, “trasformatori toroidali” o “regolazione a basso rumore”. Un DAC che internamente appare vuoto, con un singolo chip circondato da pochi componenti microscopici, racconta una storia di priorità diverse rispetto a un layout ordinato, con stadi dedicati, componentistica di qualità e schermature adeguate.
È in queste scelte ingegneristiche che si giustifica il divario di prezzo tra un convertitore da poche centinaia di euro e uno da diverse migliaia, anche quando condividono lo stesso chip di conversione. Non si paga insomma il silicio, che anzi ha un costo relativamente contenuto, ma l’ingegneria che lo circonda, la gestione della conversione I/V, la regolazione della potenza, la precisione dei componenti passivi e l’isolamento tra i circuiti.
Si prenda ad esempio l’eXpression di Exemplar Audio, un DAC di fascia alta e che costa 5.500 dollari e integra due chip ESS Sabre ES9038PRO da circa 70 euro l’uno (prezzo al consumatore, non di certo al produttore). Esattamente gli stessi chip che monta il DAC cinese SMSL SU-10, che però costa cinque volte meno.
Se quindi siete in procinto di acquistare un DAC, non guardate solo al chip ma cercate di informarvi anche e soprattutto sullo stadio di uscita analogico. Non ve ne pentirete.
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