¿Cómo funciona un convertidor de digital a analógico?

Los dispositivos electrónicos y los equipos que utiliza en su vida diaria deben transformar los datos y las fuentes de entrada a otros formatos. Para los equipos de audio digital, la forma en que un archivo MP3 produce sonido depende de la conversión entre formatos de datos analógicos y digitales. Estos convertidores de digital a analógico (DAC) toman datos digitales de entrada y los convierten en señales de audio analógicas para estos fines.

El sonido que producen estos equipos de audio es la forma analógica de los datos de entrada digitales. Estos convertidores permiten convertir el audio desde un formato digital, un tipo de audio fácil de usar que computadoras y otros dispositivos electrónicos, a un formato analógico, hecho de variaciones en la presión del aire que producen sonido en sí.

Los DAC toman un número binario de la forma digital de audio y lo convierten en un voltaje o corriente analógica que, cuando se hace completamente en el transcurso de una canción, puede crear una onda de audio que representa la señal digital. Crea la versión analógica del audio digital en "pasos" de cada lectura digital.

Antes de crear el audio, el DAC crea una onda escalonada. Esta es una ola en la que hay un pequeño "salto" entre cada lectura digital. Para convertir estos saltos en una lectura analógica continua y fluida, los DAC utilizan la interpolación. Este es un método para mirar dos puntos uno al lado del otro en la onda del escalón y determinar los valores entre ellos.

Esto hace que el sonido sea suave y menos distorsionado. Los DAC emiten estos voltajes que se han suavizado en una forma de onda continua. A diferencia del DAC, un micrófono que capta señales de audio utiliza un convertidor de analógico a digital (ADC) para crear una señal digital.

Mientras que un DAC convierte una señal binaria digital en una analógica, como el voltaje, un ADC hace lo contrario. Toma una fuente analógica y la convierte en digital. Usados ​​juntos, para un DAC, el convertidor y un convertidor ADC pueden constituir una gran parte de la tecnología de ingeniería y grabación de audio. La forma en que se usan ambos lo convierte en aplicaciones en tecnología de la comunicación que puede conocer a través de un tutorial de ADC y DAC.

De la misma manera que un traductor puede transformar palabras en otras palabras entre idiomas, los ADC y DAC trabajan juntos para permitir que las personas se comuniquen a largas distancias. Cuando llama a alguien por teléfono, un micrófono convierte su voz en una señal eléctrica analógica.

Luego, un ADC convierte la señal analógica en digital. Las corrientes digitales se envían a través de paquetes de red y, cuando llegan al destino, un DAC las convierte de nuevo en una señal eléctrica analógica.

Estos diseños deben tener en cuenta las características de la comunicación a través de ADC y DAC. El número de mediciones que toma el DAC en cada segundo es la frecuencia de muestreo o la frecuencia de muestreo. Una frecuencia de muestreo más alta permite que los dispositivos logren una mayor precisión. Los ingenieros también deben crear equipos con una gran cantidad de bots que representen la cantidad de pasos utilizados, como se describió anteriormente, para representar el voltaje en un momento dado.

Cuantos más pasos, mayor será la resolución. Puede determinar la resolución tomando 2 a la potencia del número de bits del DAC o ADC que crea la señal analógica o digital, respectivamente. Para un ADC de 8 bits, la resolución sería de 256 pasos.

•••Syed Hussain Ather

Un convertidor DAC convierte un binario en un valor de voltaje. Este valor es la salida de voltaje como se ve en el diagrama anterior. Puede calcular el voltaje de salida como

para los voltajesVa través de cada atenuador y la conductanciaGRAMOde cada atenuador. Los atenuadores son parte del proceso de creación de la señal analógica para reducir la distorsión. Están conectados en paralelo, por lo que cada conductancia individual se resume de esta manera a través de esta fórmula de conversión de digital a analógico.

Puedes usarTeorema de theveninrelacionar la resistencia de cada atenuador con su conductancia. LaResistencia Thevenin​ ​es​

El teorema de Thevenin establece: "Cualquier circuito lineal que contenga varios voltajes y resistencias puede ser reemplazado por un solo voltaje en serie con una sola resistencia conectada a través de la carga ". Esto le permite calcular cantidades de un circuito complicado como si fuera un simple uno.

Recuerda que también puedes usarLey de Ohm,​ ​V = IRpara voltajeV, ActualIy resistenciaRcuando se trata de estos circuitos y cualquier fórmula de conversión de digital a analógico. Si conoce la resistencia de un convertidor DAC, puede usar un circuito con un convertidor DAC para medir el voltaje o la corriente de salida.

Hay muchos popularesArquitecturas ADCcomo convertidores de registro de aproximación sucesiva (SAR), Delta-Sigma (∆∑) y Pipeline. El SAR convierte una señal analógica de entrada en digital "reteniendo" la señal. Esto significa buscar la forma de onda analógica continua a través de una búsqueda binaria que examina todos los niveles de cuantificación posibles antes de encontrar una salida digital para cada conversión.

​Cuantizaciónes un método de mapeo de un gran conjunto de valores de entrada desde una forma de onda continua a valores de salida que son menos numerosos. Los ADC de SAR son generalmente fáciles de usar con menor consumo de energía y alta precisión.

​Diseños Delta-SigmaEncuentre el promedio de la muestra durante el tiempo que utiliza como señal digital de entrada. El promedio sobre la diferencia de tiempo de la propia señal se representa mediante los símbolos griegos delta (∆) y sigma (∑), lo que le da su nombre. Este método de ADC tiene una alta resolución y alta estabilidad con un bajo costo y uso de energía.

Finalmente,Convertidores de oleoductosutilice dos etapas que lo "mantengan" como los métodos SAR y envíen la señal a través de varios pasos, como los ADC flash y los atenuadores. Un ADC flash compara cada señal de voltaje de entrada durante una pequeña muestra de tiempo con un voltaje de referencia para crear una salida digital binaria. Las señales de canalización se encuentran generalmente en anchos de banda más altos, pero con menor resolución y necesitan más energía para funcionar.

Un diseño DAC ampliamente utilizado es elRed R-2R. Esto usa dos valores de resistencias con uno dos veces más grande que el otro. Esto permite que R-2R escale fácilmente como un método de uso de resistencias para atenuar y transformar la señal digital de entrada y hacer que el convertidor digital a analógico funcione.

Aresistencia ponderada binariaes otro ejemplo común de DAC. Estos dispositivos utilizan resistencias con salidas que se encuentran en la única resistencia que suma las resistencias. Las partes más significativas de la corriente digital de entrada darán una mayor corriente de salida. Más bits de esta resolución permitirán que fluya más corriente.

Los MP3 y CD almacenan señales de audio en formatos digitales. Esto significa que los DAC se utilizan en reproductores de CD y otros dispositivos digitales que producen sonidos como tarjetas de sonido para computadoras y videojuegos. Los DAC que crean una salida de nivel de línea analógica se pueden usar en amplificadores o incluso en altavoces USB.

Estas aplicaciones de DAC generalmente se basan en un voltaje o corriente de entrada constante para crear el voltaje de salida y hacer que funcione el convertidor de digital a analógico. La multiplicación de DAC puede usar diferentes fuentes de voltaje o corriente de entrada, pero tienen restricciones en el ancho de banda que pueden usar.