Hogyan működik a Digital to Analog Converter?

Tartalom

• Hogyan működnek a digitális és audio konverterek?
• ADC és DAC bemutató
• Digitális analóg konverter képlet
• ADC architektúrák
• Digitális analóg átalakító működik
• A konverterek gyakorlati alkalmazása

A mindennapi életben használt elektronikának és berendezésnek az adat- és a bemeneti forrásokat más formátumokra kell átalakítania. A digitális audióberendezések esetében az MP3 fájlok hangterjesztésének módja az adatok analóg és digitális formátumok közötti konvertálására támaszkodik. Ezek a digitális-analóg átalakítók (DAC-k) bemeneti digitális adatokat vesznek fel, és ezekre a célokra konvertálják analóg audiojelekké.

Hogyan működnek a digitális és audio konverterek?

A hang, amelyet ezek az audioberendezések adnak, a digitális bemeneti adatok analóg formája. Ezek a konverterek lehetővé teszik az audio konvertálását digitális formátumból, egy könnyen használható audio formátumból, amelyet a számítógépek és az egyéb elektronikai eszközök analóg formátummá alakítanak, amely a légnyomás változásaiból származik, és maga a hang képződik.

A DAC-k bináris számú digitális formátumú hangot vesznek fel és analóg feszültséggé vagy árammá alakítják, amely teljes egészében egy dal folyamán képes létrehozni a digitális jelet reprezentáló hanghullámot. Minden digitális leolvasás „lépésein” létrehozza a digitális hang analóg verzióját.

A hang létrehozása előtt a DAC létrehoz egy lépcsőhullámot. Ez egy olyan hullám, amelyben kis "ugrás" van az egyes digitális leolvasások között. Ahhoz, hogy ezeket az ugrásokat sima, folyamatos analóg leolvasássá alakítsa, a DAC-k interpolációt használnak. Ez egy módszer, amellyel a lépcsőfok hullámán egymás mellé nézzünk két pontot, és meghatározzuk az értékeket közöttük.

Ezáltal a hang sima és kevésbé torzul. A DAC-k ezeket a feszültségeket adják ki, amelyek folyamatos hullámformává váltak. A DAC-del ellentétben az audiojeleket felvevő mikrofon analóg-digitális átalakítóval (ADC) készít digitális jelet.

ADC és DAC bemutató

Míg a DAC konvertálja a digitális bináris jelet analógmá, például feszültséggé, addig az ADC megfordítja. Analóg forrást vesz igénybe, és digitálisvá konvertálja. Együtt használva, egy DAC-hez, a konverter és egy ADC-átalakító képezheti a hangtechnika és a felvétel technológiájának nagy részét. Mindkettő felhasználási módja lehetővé teszi a kommunikációs technológiában alkalmazott alkalmazásokat, amelyekről megismerkedhet egy ADC és DAC oktatóprogram segítségével.

Ugyanígy fordító fordíthatja a szavakat más szavakra a nyelvek között, az ADC-k és a DAC-k együtt dolgoznak, lehetővé téve az embereknek, hogy nagy távolságra kommunikáljanak. Amikor telefonon hív fel valakit, a mikrofonnal a hangod analóg elektromos jellé alakul.

Ezután egy ADC konvertálja az analóg jelet digitálisvá. A digitális áramokat hálózati csomagok útján továbbítják, és amikor elérik a rendeltetési helyet, a DAC visszaveszi őket analóg elektromos jellé.

Ezeknek a terveknek figyelembe kell venniük az ADC-k és DAC-k útján történő kommunikáció jellemzőit. A DAC által másodpercenként elvégzett mérések száma a mintavételi frekvencia vagy a mintavételi frekvencia. A nagyobb mintavételi arány lehetővé teszi az eszközök számára a nagyobb pontosság elérését. A mérnököknek el kell készíteniük a nagy számú botot is, amelyek a fent leírtak szerint képviselik a feszültség egy adott időpontban történő ábrázolására alkalmazott lépéseket.

Minél több lépés, annál nagyobb a felbontás. A felbontást úgy határozhatja meg, hogy az analóg vagy a digitális jelet létrehozó DAC vagy ADC bitszámának teljesítményét 2-rel veszi fel. 8 bites ADC esetén a felbontás 256 lépés lenne.

Digitális analóg konverter képlet

••• Syed Hussain Ather

A DAC-átalakító bináris értékét feszültségértékké alakítja. Ez az érték a fenti ábra szerinti kimeneti feszültség. A kimeneti feszültséget kiszámíthatja V_ki = (V₄G₄ + V₃G₃ + V₂G₂ + V₁G₁) / (G₄ + G₃ + G₂ + G₁) a feszültségekre V az egyes csillapítókon és a vezetőképességen G minden csillapító. A csillapítók részt vesznek az analóg jel létrehozásának folyamatában a torzítás csökkentése érdekében. Párhuzamosan kapcsolódnak egymáshoz, így minden egyes vezetőképesség ezen a digitális-analóg átalakító képlettel összegezhető.

Te tudod használni Thevenins tétel összekapcsolni az egyes csillapítók ellenállását vezetőképességével. A Thevenin-ellenállás R jelentése_t = 1 / (G₁ + G₂ + G₃ + G₄). A Thevenins-tétel szerint "Bármely lineáris áramkör, amely több feszültséget és ellenállást tartalmaz, csak egyetlen feszültséggel helyettesíthető sorozatban, egyetlen ellenállással, amely a terhelés fölött csatlakozik". Ez lehetővé teszi, hogy kiszámítsa a mennyiségeket egy bonyolult áramkörből, mintha egyszerű lenne.

Ne feledje, hogy használhatja Ohms törvény, V = IR feszültségre V, jelenlegi én és ellenállás R amikor ezekkel az áramkörökkel és bármilyen digitális-analóg konverter képlettel foglalkoznak. Ha ismeri a DAC-átalakító ellenállását, használhat egy áramkört, amelyben egy DAC-átalakító van, hogy mérje a kimeneti feszültséget vagy áramot.

ADC architektúrák

Sok népszerű ADC architektúrák például egymást követő közelítő regiszter (SAR), Delta-Sigma (∆∑) és Csővezeték-átalakítók. A SAR a bemeneti analóg jelet digitálisvá alakítja a jel "tartásával". Ez azt jelenti, hogy a folyamatos analóg hullámformát bináris kereséssel kell keresni, amely áttekinti az összes lehetséges kvantálási szintet, mielőtt az egyes konverziókhoz digitális kimenetet talál.

kvantálási A bemeneti értékek nagy sorozatának folyamatos hullámformától a kevesebb számú kimeneti értékhez való hozzárendelésére szolgáló módszer. A SAR ADC-k általában egyszerűen használhatók alacsonyabb fogyasztású és pontossággal.

Delta-Sigma tervez keresse meg a minta átlagát azon idő alatt, amelyet a digitális bemeneti jelként használ. Maga a jel időbeli különbségének átlaga a delta (∆) és a szigma (∑) görög szimbólumok segítségével kerül ábrázolásra, és megadja a nevét. Az ADC-k ezen módszerének nagy felbontása és nagy stabilitása van, alacsony energiafelhasználással és költségekkel.

Végül, Csővezeték-átalakítók használjon két fokozatot, amely "tartja" azt, mint a SAR-módszerek, és a jelet különböző lépéseken keresztül, mint például a flash ADC-k és a csillapítók. Egy flash ADC összehasonlítja az egyes bemeneti feszültségjeleket egy kis mintán keresztül egy referenciafeszültséggel, hogy bináris digitális kimenetet hozzon létre. A csővezeték jelei általában nagyobb sávszélességen vannak, de alacsonyabb felbontásúak és nagyobb energiára van szükségük a futtatáshoz.

Digitális analóg átalakító működik

Az egyik széles körben használt DAC-kialakítás a R-2R hálózat. Ez két ellenállás értéket használ, az egyik kétszer olyan nagy, mint a másik. Ez lehetővé teszi az R-2R skálát, hogy az ellenállások használatának módszerét képesek legyenek a bemeneti digitális jel csillapítására és átalakítására, valamint arra, hogy a digitális analóg konverter működjön.

A binárisan súlyozott ellenállás egy másik általános példa a DAC-ra. Ezek az eszközök olyan ellenállásokat használnak, amelyek kimenetei megfelelnek az ellenállás összesítő egyetlen ellenállásnak. A bemeneti digitális áram jelentősebb részei nagyobb kimeneti áramot adnak. A felbontás további bitjei lehetővé teszik, hogy több áram folyjon át.

A konverterek gyakorlati alkalmazása

Az MP3 és CD-k digitális formátumban tárolják az audio jeleket. Ez azt jelenti, hogy a DAC-kat a CD-lejátszókban és más olyan digitális eszközökben használják, amelyek hangok, például hangkártyák előállításához használják a számítógépeket és a videojátékokat. Az analóg vonalszintű kimenetet létrehozó DAC-k erősítőkben vagy akár USB-hangszórókban is felhasználhatók.

Ezek a DAC-k alkalmazásai általában állandó bemeneti feszültségre vagy áramra támaszkodnak a kimeneti feszültség létrehozásához és a digitális-analóg konverter működéséhez. A szorzó DAC-k eltérő bemeneti feszültséget vagy áramforrásokat használhatnak, de korlátok vannak a felhasználható sávszélességre.