Elektronika i oprema koje upotrebljavate u svakodnevnom životu trebaju transformirati podatke i izvore unosa u druge formate. Za digitalnu audio opremu način na koji MP3 datoteka stvara zvuk oslanja se na pretvaranje između analognog i digitalnog formata podataka. Ovi digitalno-analogni pretvarači (DAC) uzimaju ulazne digitalne podatke i pretvaraju ih u analogne audio signale u te svrhe.
Kako funkcioniraju digitalni u audio pretvarači
Zvuk koji ova audio oprema proizvodi analogni je oblik digitalnih ulaznih podataka. Ovi pretvarači omogućuju pretvaranje zvuka iz digitalnog formata, vrste zvuka jednostavne za upotrebu računala i drugu elektroniku, u analogni format, napravljen od varijacija tlaka zraka koji proizvode zvuk sam.
DAC-ovi uzimaju binarni broj digitalnog oblika zvuka i pretvaraju ga u analogni napon ili struju koji, kada se u potpunosti izvrši tijekom pjesme, može stvoriti val zvuka koji predstavlja digitalni signal. Stvara analognu verziju digitalnog zvuka u "koracima" svakog digitalnog čitanja.
Prije stvaranja zvuka, DAC stvara val stepenišnog koraka. Ovo je val u kojem postoji mali "skok" između svakog digitalnog čitanja. Da bi pretvorili ove skokove u glatko, kontinuirano analogno očitavanje, DAC-ovi koriste interpolaciju. Ovo je metoda gledanja dviju točaka jedna do druge na valu stepenišnog koraka i određivanja vrijednosti između njih.
To zvuk čini glatkim i manje iskrivljenim. DAC-ovi izlaze iz ovih napona koji su se izravnali u kontinuirani valni oblik. Za razliku od DAC-a, mikrofon koji prima audio signale koristi analogno-digitalni pretvarač (ADC) za stvaranje digitalnog signala.
Vodič za ADC i DAC
Dok DAC pretvara digitalni binarni signal u analogni, poput napona, ADC radi obrnuto. Potreban je analogni izvor i pretvara se u digitalni. Ako se zajedno koriste za DAC, pretvarač i ADC pretvarač mogu činiti velik dio tehnologije audio inženjerstva i snimanja. Način na koji se oboje koriste čini aplikacije za komunikacijsku tehnologiju o kojima možete naučiti kroz ADC i DAC tutorial.
Na isti način na koji prevoditelj može pretvoriti riječi u druge riječi između jezika, ADC-ovi i DAC-ovi rade zajedno u omogućavanju ljudima da komuniciraju na velikim udaljenostima. Kad nekoga nazovete telefonom, vaš se glas mikrofonom pretvara u analogni električni signal.
Zatim ADC pretvara analogni signal u digitalni. Digitalne struje šalju se kroz mrežne pakete i kada dosegnu odredište, DAC ih pretvara natrag u analogni električni signal.
Ovi dizajni moraju uzeti u obzir značajke komunikacije putem ADC-a i DAC-a. Broj mjerenja koje DAC provodi u svakoj sekundi je brzina uzorkovanja ili učestalost uzorkovanja. Veća brzina uzorkovanja omogućuje uređajima postizanje veće točnosti. Inženjeri također moraju stvoriti opremu s velikim brojem botova koji predstavljaju broj koraka korištenih, kako je gore opisano, za predstavljanje napona u određenom trenutku.
Što više koraka, to je veća razlučivost. Rezoluciju možete odrediti uzimajući 2 u bit broja bitova DAC-a ili ADC-a koji stvaraju analogni, odnosno digitalni signal. Za 8-bitni ADC, razlučivost bi bila 256 koraka.
Formula digitalno-analognog pretvarača
•••Syed Hussain Ather
DAC pretvarač pretvara binarnu u vrijednost napona. Ova vrijednost je izlazni napon kao što se vidi na gornjem dijagramu. Izlazni napon možete izračunati kao
V_ {out} = \ frac {V_4G_4 + V_3G_3 + V_2G_2 + V_1G_1} {G_4 + G_3 + G_2 + G_1}
za naponeVpreko svakog prigušivača i vodljivostiGsvakog atenuatora. Prigušivači su dio procesa stvaranja analognog signala za smanjenje izobličenja. Oni su paralelno povezani pa se svaka pojedinačna vodljivost sažima na ovaj način kroz ovu formulu digitalnog u analogni pretvarač.
Možeš koristitiTheveninov teoremkako bi se otpor svakog prigušivača povezao s njegovom vodljivošću. TheOtpor prema teveninu je
R_t = \ frac {1} {G_4 + G_3 + G_2 + G_1}
Theveninov teorem kaže: "Bilo koji linearni krug koji sadrži nekoliko napona i otpora može se zamijeniti samo jednim pojedinačnim naponom u nizu s jednim otporom povezanim preko tereta. "To vam omogućuje izračunavanje veličina iz složenog kruga kao da je to jednostavno jedan.
Ne zaboravite da možete i koristitiOhmov zakon, V = IRza naponV, TrenutnoJai otporaRkada se radi s tim krugovima i bilo kojom formulom digitalno-analognog pretvarača. Ako znate otpor DAC pretvarača, za mjerenje izlaznog napona ili struje možete koristiti sklop s DAC pretvaračem.
ADC arhitekture
Mnogo je popularnihADC arhitekturekao što su registar uzastopne aproksimacije (SAR), Delta-Sigma (∆∑) i pretvarači cjevovoda. SAR pretvara ulazni analogni signal u digitalni "zadržavanjem" signala. To znači pretražiti kontinuirani analogni valni oblik kroz binarno pretraživanje koje pregledava sve moguće razine kvantizacije prije pronalaska digitalnog izlaza za svaku pretvorbu.
Kvantizacijaje metoda mapiranja velikog skupa ulaznih vrijednosti od kontinuiranog valnog oblika do izlaznih vrijednosti koje su manje brojčane. SAR ADC-ovi općenito su jednostavni za upotrebu s manjom potrošnjom energije i velikom točnošću.
Dizajn Delta-Sigmepronaći prosjek uzorka tijekom vremena koje koristi kao ulazni digitalni signal. Prosjek razlike u vremenu samog signala predstavljen je pomoću grčkih simbola delta (∆) i sigma (∑), dajući mu ime. Ova metoda ADC-a ima visoku razlučivost i visoku stabilnost uz malu potrošnju energije i troškove.
Konačno,Cjevovodni pretvaračiupotrijebite dvije faze koje ga "drže" poput SAR metoda i šalju signal kroz različite korake poput flash ADC-a i atenuatora. Bljeskalica ADC uspoređuje svaki signal ulaznog napona tijekom malog uzorka vremena s referentnim naponom kako bi se stvorio binarni digitalni izlaz. Signali cjevovoda uglavnom su na višim propusnim opsezima, ali s nižom razlučivošću i trebaju više snage za rad.
Radi digitalni u analogni pretvarač
Jedan od često korištenih DAC dizajna jeR-2R mreža. Tu se koriste dvije vrijednosti otpora s jednom dvostruko većom od druge. To omogućuje skalu R-2R lako kao metodu upotrebe otpornika za slabljenje i transformiranje ulaznog digitalnog signala i pokretanje digitalnog u analogni pretvarač.
Abinarno ponderirani otpornikje još jedan uobičajeni primjer DAC-a. Ovi uređaji koriste otpore s izlazima koji se susreću na pojedinačnom otporu koji zbraja otpore. Značajniji dijelovi ulazne digitalne struje dat će veću izlaznu struju. Više bitova ove rezolucije omogućit će protok više struje.
Praktična primjena pretvarača
MP3 i CD pohranjuju audio signale u digitalnim formatima. To znači da se DAC-ovi koriste u CD uređajima i drugim digitalnim uređajima koji proizvode zvukove poput zvučnih kartica za računala i video igre. DAC-ovi koji stvaraju analogni linijski izlaz mogu se koristiti u pojačalima ili čak USB zvučnicima.
Ove se primjene DAC-a obično oslanjaju na konstantni ulazni napon ili struju za stvaranje izlaznog napona i pokretanje digitalno-analognog pretvarača. Množenje DAC-a može koristiti različite ulazne napone ili izvore struje, ali oni imaju ograničenja na širinu pojasa koju mogu koristiti.
