réseau à transfert de charges

Un dispositif à "bucket brigade" (BBD) est un circuit intégré qui stocke et déplace un signal électrique à travers une chaîne de condensateurs, le faisant avancer d'un étage par impulsion d'horloge. Chaque condensateur contient un petit échantillon de tension; un réseau de commutation contrôlé par des signaux d'horloge transfère cet échantillon au condensateur suivant de la ligne, créant un délai programmable. La sortie émerge du dernier condensateur de la chaîne, décalée dans le temps par rapport à l'entrée d'un nombre de cycles d'horloge proportionnel au nombre d'étages.

Les BBD sont devenus essentiels dans le traitement des effets analogiques au cours des années 1970 et 1980, en particulier pour les circuits de chorus, de flanger et d'écho où un délai analogique contrôlé en tension était nécessaire sans le coût ou l'encombrement des magnétophones. Un dispositif typique contient 100 à 4 000 étages; un BBD de 512 étages fonctionnant à 100 kHz produit un délai maximal d'environ 5 millisecondes. La fréquence d'horloge détermine directement le temps de délai: diviser par deux la fréquence d'horloge double la période de délai. L'amplitude du signal d'entrée est généralement limitée à 100 mV crête-à-crête pour éviter la distorsion lors du transfert de condensateur.

La limitation critique est l'accumulation de bruit et de distorsion. Chaque transfert de condensateur à condensateur introduit une petite perte de charge et un bruit d'injection; le signal se dégrade à mesure qu'il parcourt une longue chaîne. Le courant de fuite à travers le diélectrique du condensateur provoque la dégradation de la tension maintenue si l'horloge s'arrête, rendant les BBD inadaptés au stockage statique. Les changements de température et le bruit de "feedthrough" de l'horloge corrompent également le signal, de sorte que les applications audio professionnelles utilisaient des paires appariées avec une polarisation et un filtrage soignés.

Le nom reflète l'analogie avec les travailleurs qui se passent des seaux d'eau de main en main: chaque étage accepte la charge d'un côté et la transmet au suivant. Cette architecture à temps discret diffère fondamentalement des lignes à délai continu (qui utilisaient la propagation acoustique ou électromagnétique) et du délai numérique moderne (qui échantillonne et stocke des nombres discrets en mémoire). Les BBD font le pont entre les mondes analogique et numérique sans nécessiter de conversion de données.

Une utilisation pratique nécessitait une conception de circuit soignée autour de la puce. Un préampli d'entrée, un filtre de sortie et un générateur d'horloge biphasé ou quadripolaire précis étaient des compagnons standard. Les CDA3094 et SAD1024 étaient des "bêtes de somme" de l'industrie dans les synthétiseurs et les unités d'effets. À mesure que le traitement numérique du signal est devenu moins cher et plus performant dans les années 1990, les BBD ont disparu des nouvelles conceptions, mais ils restent prisés dans les équipements vintage pour leur caractère doux et musical malgré la dégradation du signal.