Kuinka digitaalinen-analoginen muunnin toimii?

Jokapäiväisessä elämässäsi käyttämäsi elektroniikan ja laitteiden on muunnettava data- ja tulolähteet muihin muotoihin. Digitaalisessa audiolaitteessa tapa, jolla MP3-tiedosto tuottaa äänen, riippuu muuntamisesta analogisen ja digitaalisen datamuodon välillä. Nämä digitaalinen-analoginen muunnin (DAC) ottaa digitaalisen tulodatan ja muuntaa sen analogiseksi äänisignaaliksi näitä tarkoituksia varten.

Näiden äänilaitteiden tuottama ääni on digitaalisen tulodatan analoginen muoto. Nämä muuntimet antavat äänen muuntaa digitaalisesta muodosta, joka on helppokäyttöinen äänityyppi tietokoneet ja muu elektroniikka, analogiseen muotoon, joka on valmistettu tuottavista ilmanpaineen vaihteluista ääni itse.

DAC: t ottavat binääriluvun äänen digitaalisesta muodosta ja muuttavat sen analogiseksi jännitteeksi tai virraksi, joka Kun se tehdään kokonaan kappaleen aikana, se voi luoda ääniaallon, joka edustaa digitaalista signaalia. Se luo digitaalisen äänen analogisen version jokaisen digitaalisen lukeman "vaiheina".

Ennen kuin se luo äänen, DAC luo portaiden aalto. Tämä on aalto, jossa jokaisen digitaalisen lukeman välillä on pieni "hyppy". DAC: t käyttävät interpolointia näiden hyppyjen muuntamiseksi tasaiseksi, jatkuvaksi analogiseksi lukemaksi. Tämä on menetelmä, jolla tarkastellaan kahta vierekkäistä kohtaa portaiden askeltaallolla ja määritetään niiden väliset arvot.

Tämä tekee äänestä tasaisen ja vähemmän vääristyneen. DAC: t tuottavat nämä jännitteet, jotka ovat tasoittuneet jatkuvaksi aaltomuodoksi. Toisin kuin DAC, audiosignaaleja vastaanottava mikrofoni käyttää analogisen digitaalimuunninta (ADC) digitaalisen signaalin luomiseen.

Kun DAC muuntaa digitaalisen binäärisignaalin analogiseksi, kuten jännitteeksi, ADC tekee päinvastoin. Se vie analogisen lähteen ja muuntaa sen digitaaliseksi. Yhdistettynä DAC: iin muunnin ja ADC-muunnin voivat muodostaa suuren osan äänitekniikan ja äänityksen tekniikasta. Heidän molempien käyttötapansa tekee viestintätekniikan sovelluksista, joista voit oppia ADC- ja DAC-opetusohjelmien avulla.

Samalla tavalla kuin kääntäjä voi muuntaa sanat muiksi sanoiksi kielten välillä, ADC: t ja DAC: t työskentelevät yhdessä antaakseen ihmisten kommunikoida pitkiä matkoja. Kun soitat jollekulle puhelimitse, mikrofoni muuntaa äänesi analogiseksi sähköiseksi signaaliksi.

Sitten ADC muuntaa analogisen signaalin digitaaliseksi. Digitaaliset virrat lähetetään verkkopakettien kautta, ja saavuttaessaan määränpään DAC muuntaa ne takaisin analogiseksi sähköiseksi signaaliksi.

Näissä suunnitelmissa on otettava huomioon ADC: n ja DAC: n kautta tapahtuvan viestinnän ominaisuudet. Mittausten määrä, jonka DAC suorittaa jokaisessa sekunnissa, on näytteenottotaajuus tai näytteenottotaajuus. Suurempi näytetaajuus antaa laitteille suuremman tarkkuuden. Insinöörien on myös luotava laitteita, joissa on paljon robotteja, jotka edustavat käytettyjen vaiheiden määrää, kuten yllä on kuvattu, edustamaan jännitettä tietyssä ajankohdassa.

Mitä enemmän vaiheita, sitä korkeampi tarkkuus. Voit määrittää tarkkuuden ottamalla 2 analogisen tai digitaalisen signaalin luovan DAC: n tai ADC: n bittien lukumäärään. 8-bittiselle ADC: lle resoluutio olisi 256 askelta.

•••Syed Hussain Ather

DAC-muunnin muuttaa binäärisen jännitteen arvoksi. Tämä arvo on jännitelähtö, kuten yllä olevassa kaaviossa näkyy. Voit laskea lähtöjännitteen muodossa

jännitteilleVkunkin vaimennimen ja johtavuuden poikkiGkunkin vaimennimen. Vaimentimet ovat osa prosessia analogisen signaalin luomisessa vääristymien vähentämiseksi. Ne on kytketty rinnakkain, joten kukin yksittäinen johtokyky tiivistyy tällä tavalla tämän digitaalisen analogisen muuntimen kaavan kautta.

Voit käyttääTheveninin lauseliittää kunkin vaimentimen vastus sen johtokykyyn.Thevenin-vastus​ ​On​

Theveninin lause sanoo: "Kaikki lineaariset piirit, jotka sisältävät useita jännitteitä ja vastuksia, voidaan korvata yhdellä ainoalla jännitteellä sarjassa yhdellä vastuksella, joka on kytketty kuorman poikki. "Tämän avulla voit laskea määrät monimutkaisesta piiristä ikään kuin se olisi yksinkertainen yksi.

Muista, että voit käyttää myösOhmin laki,​ ​V = IRjännitteelleV, nykyinenMinäja vastusRkäsitellessäsi näitä piirejä ja mitä tahansa digitaalista analogista muunnoskaavaa. Jos tiedät DAC-muuntimen vastuksen, voit mitata lähtöjännitteen tai virran piirillä, jossa on DAC-muunnin.

On monia suosittujaADC-arkkitehtuuritkuten peräkkäiset likiarvorekisterit (SAR), Delta-Sigma (∆∑) ja putkimuuntimet. SAR muuttaa analogisen tulosignaalin digitaaliseksi pitämällä sitä kiinni. Tämä tarkoittaa jatkuvan analogisen aaltomuodon etsimistä binäärihaun kautta, joka tarkastelee läpi kaikki mahdolliset kvantisointitasot ennen digitaalisen lähdön löytämistä kullekin muunnokselle.

​Kvantisointion menetelmä suurten syötearvojen joukon kartoittamiseksi jatkuvasta aaltomuodosta lähtöarvoihin, joita on vähemmän. SAR ADC -laitteita on yleensä helppo käyttää pienemmällä virrankulutuksella ja erittäin tarkalla.

​Delta-Sigma suunnitteleelöytää näytteen keskiarvo ajanjaksona, jota se käyttää digitaalitulona. Itse signaalin keskiarvo ajallisen eron suhteen esitetään kreikkalaisilla symboleilla delta (∆) ja sigma (∑), antamalla sille sen nimi. Tällä ADC-menetelmällä on korkea resoluutio ja korkea vakaus pienellä virrankulutuksella ja kustannuksilla.

Lopuksi,Putkimuuntimetkäytä kahta vaihetta, jotka "pitävät" sitä kuten SAR-menetelmät ja lähettävät signaalin eri vaiheiden, kuten flash-ADC: n ja vaimentimien, kautta. Salama ADC vertaa kutakin tulojännitesignaalia pienellä näyteajalla referenssijännitteeseen binäärisen digitaalilähdön luomiseksi. Putkisignaalit ovat yleensä suuremmalla kaistanleveydellä, mutta pienemmällä resoluutiolla ja tarvitsevat enemmän virtaa toimiakseen.

Yksi laajalti käytetty DAC-muotoilu onR-2R-verkko. Tämä käyttää kahta vastusarvoa, joista toinen on kaksi kertaa suurempi kuin toinen. Tämä antaa R-2R-asteikon helposti menetelmänä käyttää vastuksia vaimentamaan ja muuntamaan digitaalituloa ja saamaan digitaalinen-analogimuunnin toimimaan.

Abinäärisesti painotettu vastuson toinen yleinen esimerkki DAC: sta. Nämä laitteet käyttävät vastuksia, joiden lähdöt kohtaavat yhdellä vastuksella, joka tiivistää vastukset. Digitaalisen tulovirran merkittävämmät osat antavat suuremman lähtövirran. Enemmän tämän resoluution bittejä antaa enemmän virtaa virrata läpi.

MP3- ja CD-levyt tallentavat äänisignaalit digitaalisessa muodossa. Tämä tarkoittaa, että DAC-levyjä käytetään CD-soittimissa ja muissa digitaalisissa laitteissa, jotka tuottavat ääniä kuten äänikortit tietokoneille ja videopeleille. Analogista linjatason lähtöä tuottavia DAC: ita voidaan käyttää vahvistimissa tai jopa USB-kaiuttimissa.

Nämä DAC-laitteiden sovellukset luottavat tyypillisesti jatkuvaan tulojännitteeseen tai -virtaan lähtöjännitteen luomiseksi ja digitaalisen ja analogisen muuntimen toimimiseksi. DAC-kerrannaiset voivat käyttää vaihtelevia tulojännitteitä tai virtalähteitä, mutta niillä on rajoituksia kaistanleveydelle, jota he voivat käyttää.