Elektronika a vybavení, které používáte ve svém každodenním životě, musí transformovat data a vstupní zdroje do jiných formátů. U digitálních zvukových zařízení závisí způsob, jakým soubor MP3 produkuje zvuk, na převodu mezi analogovým a digitálním formátem dat. Tyto digitálně-analogové převaděče (DAC) přijímají vstupní digitální data a převádějí je pro tyto účely na analogové zvukové signály.
Jak převaděče digitálního zvuku fungují
Zvuk, který tato zvuková zařízení produkují, je analogická forma digitálních vstupních dat. Tyto převaděče umožňují převod zvuku z digitálního formátu, což je snadno použitelný typ zvuku počítače a další elektronika, do analogového formátu, vyrobené ze změn tlaku vzduchu, které produkují zvuk sám.
DAC převezme binární číslo digitální podoby zvuku a promění jej v analogové napětí nebo proud, který když to uděláte úplně v průběhu skladby, může vytvořit zvukovou vlnu, která představuje digitální signál. Vytváří analogovou verzi digitálního zvuku v „krocích“ každého digitálního čtení.
Před vytvořením zvuku vytvoří DAC schodovou vlnu. Jedná se o vlnu, ve které je mezi každým digitálním čtením malý „skok“. K převodu těchto skoků na plynulé nepřetržité analogové čtení používají DAC interpolaci. Jedná se o metodu pohledu na dva body vedle sebe na schodové vlně schodů a stanovení hodnot mezi nimi.
Díky tomu je zvuk plynulý a méně zkreslený. DAC vydávají tato napětí, která se vyhladila do kontinuálního průběhu. Na rozdíl od DAC používá mikrofon, který snímá zvukové signály, analogově-digitální převodník (ADC) k vytvoření digitálního signálu.
Výukový program ADC a DAC
Zatímco DAC převádí digitální binární signál na analogový, jako je napětí, ADC to dělá opačně. Bere analogový zdroj a převádí jej na digitální. Společně používané převodníky a převaděče ADC pro DAC mohou tvořit velkou část technologie zvukového inženýrství a nahrávání. Způsob, jakým se oba používají, umožňuje aplikace v komunikační technologii, o kterých se můžete dozvědět prostřednictvím kurzu ADC a DAC.
Stejným způsobem může překladatel transformovat slova na jiná slova mezi jazyky, ADC a DAC spolupracují na tom, že umožňují lidem komunikovat na velké vzdálenosti. Když někomu zavoláte po telefonu, váš hlas se pomocí mikrofonu převede na analogový elektrický signál.
Poté ADC převádí analogový signál na digitální. Digitální proudy jsou odesílány prostřednictvím síťových paketů a po dosažení cíle jsou převáděny zpět na analogový elektrický signál pomocí DAC.
Tyto návrhy musí brát v úvahu vlastnosti komunikace prostřednictvím ADC a DAC. Počet měření, které DAC provede každou sekundu, je vzorkovací frekvence nebo vzorkovací frekvence. Vyšší vzorkovací frekvence umožňuje zařízením dosáhnout vyšší přesnosti. Inženýři musí také vytvořit zařízení s velkým počtem robotů, kteří představují počet použitých kroků, jak je popsáno výše, k reprezentaci napětí v daném časovém okamžiku.
Čím více kroků, tím vyšší rozlišení. Rozlišení můžete určit tak, že vezmete 2 na sílu počtu bitů DAC nebo ADC, které vytvářejí analogový nebo digitální signál. U 8bitového ADC by bylo rozlišení 256 kroků.
Vzorec digitálně-analogového převaděče
•••Syed Hussain Ather
Převodník DAC změní binární na hodnotu napětí. Tato hodnota je napěťový výstup, jak je vidět na obrázku výše. Můžete vypočítat výstupní napětí jako
V_ {out} = \ frac {V_4G_4 + V_3G_3 + V_2G_2 + V_1G_1} {G_4 + G_3 + G_2 + G_1}
pro napětíPROTIpřes každý atenuátor a vodivostGkaždého atenuátoru. Útlumové články jsou součástí procesu vytváření analogového signálu ke snížení zkreslení. Jsou připojeny paralelně, takže každá jednotlivá vodivost se sčítá tímto způsobem pomocí tohoto vzorce převodu digitálního na analogový.
Můžeš použítTheveninova větaspojit odpor každého atenuátoru s jeho vodivostí. TheTheveninův odpor je
R_t = \ frac {1} {G_4 + G_3 + G_2 + G_1}
Theveninova věta říká: „Libovolný lineární obvod obsahující několik napětí a odporů lze nahradit jediným jediným napětím v sérii s jediným odporem připojeným přes zátěž. “To vám umožní vypočítat veličiny ze složitého obvodu, jako by to bylo jednoduché jeden.
Pamatujte, že můžete také použítOhmův zákon, V = IRpro napětíPROTI, proudJáa odporRpři práci s těmito obvody a jakýmkoli vzorcem digitálně-analogového převaděče. Pokud znáte odpor převodníku DAC, můžete k měření výstupního napětí nebo proudu použít obvod s převodníkem DAC.
Architektury ADC
Existuje mnoho populárníchADC architekturynapříklad po sobě jdoucí aproximační registr (SAR), převaděče Delta-Sigma (∆∑) a potrubí. SAR přemění vstupní analogový signál na digitální tím, že jej „přidrží“. To znamená prohledávání kontinuálního analogového průběhu pomocí binárního vyhledávání, které prohledává všechny možné úrovně kvantování, než najde digitální výstup pro každou konverzi.
Kvantováníje metoda mapování velké sady vstupních hodnot z kontinuálního tvaru vlny na výstupní hodnoty, které mají menší počet. ADC SAR se obecně snadno používají s nižší spotřebou energie a vysokou přesností.
Designy Delta-Sigmanajít průměr vzorku za čas, který používá jako vstupní digitální signál. Průměr nad časovým rozdílem samotného signálu je reprezentován pomocí řeckých symbolů delta (∆) a sigma (∑), které mu dávají jeho jméno. Tato metoda ADC má vysoké rozlišení a vysokou stabilitu s nízkou spotřebou energie a nízkými náklady.
Konečně,Převaděče potrubípoužijte dva stupně, které to „drží“ jako metody SAR a odesílají signál různými kroky, jako jsou bleskové ADC a útlumové články. Bleskový ADC porovnává každý vstupní napěťový signál v malém časovém vzorku s referenčním napětím a vytváří binární digitální výstup. Signály potrubí jsou obecně na vyšších šířkách pásma, ale s nižším rozlišením a ke spuštění potřebují více energie.
Digitální převodník pracuje
Jeden široce používaný design DAC jeSíť R-2R. To používá dvě hodnoty rezistorů, z nichž jedna je dvakrát větší než druhá. To umožňuje snadno škálovat R-2R jako metodu použití rezistorů k zeslabení a transformaci vstupního digitálního signálu a zajištění funkčnosti převodníku z digitálního na analogový.
Abinárně vážený rezistorje dalším běžným příkladem DAC. Tato zařízení používají rezistory s výstupy, které se setkávají na jediném rezistoru, který shrnuje odpory. Významnější části vstupního digitálního proudu poskytnou větší výstupní proud. Více bitů tohoto rozlišení umožní protékání více proudu.
Praktické aplikace převodníků
MP3 a CD ukládají zvukové signály v digitálních formátech. To znamená, že DAC se používají v CD přehrávačích a dalších digitálních zařízeních, která produkují zvuky jako zvukové karty pro počítače a videohry. DAC, které vytvářejí analogový linkový výstup, lze použít v zesilovačích nebo dokonce v reproduktorech USB.
Tyto aplikace DAC se obvykle spoléhají na konstantní vstupní napětí nebo proud, aby vytvořily výstupní napětí a zajistily fungování digitálně-analogového převodníku. Násobení DAC může využívat různé zdroje vstupního napětí nebo proudu, ale mají omezení šířky pásma, která mohou použít.
