Hvordan fungerer en digital til analog konverter?

Elektronik og udstyr, som du bruger i din hverdag, har brug for at omdanne data og inputkilder til andre formater. For digitalt lydudstyr er den måde, hvorpå en MP3-fil producerer lyd, afhængig af konvertering mellem analoge og digitale formater af data. Disse digital-til-analoge konvertere (DAC'er) tager digitale inputdata og konverterer dem til analoge lydsignaler til disse formål.

Lyden, som dette lydudstyr producerer, er den analoge form for digitale inputdata. Disse konvertere lader lyd konverteres fra et digitalt format, en brugervenlig lydtype, der computere og anden elektronik, til et analogt format, lavet af variationer i lufttryk, der producerer lyden selv.

DAC'er har et binært tal af den digitale form for lyd og gør det til en analog spænding eller strøm, der når det gøres helt i løbet af en sang, kan det skabe en bølge af lyd, der repræsenterer det digitale signal. Den opretter den analoge version af den digitale lyd i "trin" for hver digital læsning.

Før DAC opretter lyden, skaber DAC en trappetrinsbølge. Dette er en bølge, hvor der er et lille "spring" mellem hver digital læsning. For at konvertere disse spring til en jævn, kontinuerlig analog læsning bruger DAC'er interpolation. Dette er en metode til at se på to punkter ved siden af ​​hinanden på trappetrinsbølgen og bestemme værdierne imellem dem.

Dette gør lyden glat og mindre forvrænget. DAC'er udsender disse spændinger, der er udjævnet til en kontinuerlig bølgeform. I modsætning til DAC bruger en mikrofon, der opfanger lydsignaler, en analog-til-digital-konverter (ADC) til at skabe et digitalt signal.

Mens en DAC konverterer et digitalt binært signal til et analogt, såsom spænding, gør en ADC det omvendte. Det tager en analog kilde og konverterer den til en digital. Brugt sammen til en DAC kan konverteren og en ADC-konverter udgøre en stor del af teknologien inden for lydteknik og optagelse. Den måde, de begge bruges på, skaber applikationer inden for kommunikationsteknologi, som du kan lære om gennem en ADC- og DAC-vejledning.

På samme måde som en oversætter kan omdanne ord til andre ord mellem sprog, ADC'er og DAC'er arbejder sammen om at lade folk kommunikere over lange afstande. Når du ringer til nogen over telefonen, konverteres din stemme til et analogt elektrisk signal af en mikrofon.

Derefter konverterer en ADC det analoge signal til et digitalt signal. De digitale strømme sendes gennem netværkspakker, og når de når destinationen, konverteres de tilbage til et analogt elektrisk signal med en DAC.

Disse designs skal tage højde for funktionerne i kommunikation gennem ADC'er og DAC'er. Antallet af målinger, som DAC tager i hvert sekund, er samplingsfrekvensen eller samplingsfrekvensen. En højere samplingsfrekvens gør det muligt for enhederne at opnå større nøjagtighed. Ingeniører skal også oprette udstyr med et stort antal bots, der repræsenterer antallet af anvendte trin, som beskrevet ovenfor, til at repræsentere spændingen på et givet tidspunkt.

Jo flere trin, jo højere er opløsningen. Du kan bestemme opløsningen ved at tage 2 til effekten af ​​antallet af bit i DAC eller ADC, der skaber henholdsvis det analoge eller digitale signal. For en 8-bit ADC ville opløsningen være 256 trin.

•••Syed Hussain Ather

En DAC-konverter omdanner en binær til en spændingsværdi. Denne værdi er spændingsoutputtet som vist i diagrammet ovenfor. Du kan beregne udgangsspændingen som

til spændingerneVpå tværs af hver dæmper og konduktansenGaf hver dæmper. Dæmpere er en del af processen med at skabe det analoge signal for at reducere forvrængning. De er forbundet parallelt, så hver enkelt konduktans opsummeres på denne måde gennem denne digitale til analoge konverterformel.

Du kan brugeThevenins sætningat relatere modstanden fra hver dæmper til dens ledningsevne. DetThevenin-modstand​ ​er​

Thevenins sætning siger: "Ethvert lineært kredsløb, der indeholder flere spændinger og modstande, kan erstattes af kun en enkelt spænding i serie med en enkelt modstand forbundet over belastningen. "Dette giver dig mulighed for at beregne mængder fra et kompliceret kredsløb, som om det var simpelt en.

Husk at du også kan brugeOhms lov,​ ​V = IRtil spændingV, nuværendejegog modstandRnår man beskæftiger sig med disse kredsløb og enhver digital til analog konverterformel. Hvis du kender modstanden til en DAC-konverter, kan du bruge et kredsløb med en DAC-konverter i det til at måle udgangsspændingen eller strømmen.

Der er mange populæreADC-arkitekturersåsom successive approximation register (SAR), Delta-Sigma (∆∑) og Pipeline-konvertere. SAR omdanner et analogt indgangssignal til et digitalt signal ved at "holde" signalet. Dette betyder at søge i den kontinuerlige analoge bølgeform gennem en binær søgning, der ser gennem alle mulige kvantiseringsniveauer, inden der findes et digitalt output til hver konvertering.

​Kvantiseringer en metode til kortlægning af et stort sæt inputværdier fra en kontinuerlig bølgeform til outputværdier, der er færre i antal. SAR ADC'erne er generelt nemme at bruge med lavere strømforbrug og højnøjagtighed.

​Delta-Sigma designfind gennemsnittet af prøven over den tid, den bruger som det digitale indgangssignal. Gennemsnittet over tidsforskellen i selve signalet er repræsenteret ved hjælp af de græske symboler delta (∆) og sigma (∑), hvilket giver det sit navn. Denne metode til ADC'er har en høj opløsning og høj stabilitet med lavt strømforbrug og omkostninger.

Langt om længe,RørledningsomformereBrug to trin, der "holder" det som SAR-metoder og sender signalet gennem forskellige trin såsom flash-ADC'er og dæmpere. En flash-ADC sammenligner hvert indgangsspændingssignal over en lille tidsprøve med en referencespænding for at skabe en binær digital udgang. Rørledningssignaler har generelt højere båndbredder, men med lavere opløsning og har brug for mere strøm for at køre.

Et meget brugt DAC-design erR-2R-netværk. Dette bruger to modstandsværdier med den ene dobbelt så stor som den anden. Dette lader R-2R let skalere som en metode til at bruge modstande til at dæmpe og transformere det digitale indgangssignal og få den digitale til analoge konverter til at fungere.

ENbinærvægtet modstander et andet almindeligt eksempel på DAC. Disse enheder bruger modstande med udgange, der mødes ved den enkelte modstand, der opsummerer modstandene. De mere signifikante dele af den digitale indgangsstrøm giver større udgangsstrøm. Flere bits i denne opløsning tillader mere strøm at strømme igennem.

MP3'er og CD'er gemmer lydsignaler i digitale formater. Dette betyder, at DAC'er bruges i cd-afspillere og andre digitale enheder, der producerer lyde som lydkort til computere og videospil. DAC'er, der skaber analog line-output, kan bruges i forstærkere eller endda USB-højttalere.

Disse applikationer af DAC'er er typisk afhængige af en konstant indgangsspænding eller strøm for at skabe udgangsspændingen og få den digitale til analoge konverter til at fungere. Multiplicering af DAC'er kan bruge varierende indgangsspænding eller strømkilder, men de har begrænsninger for båndbredden, de kan bruge.