Bagaimana Cara Kerja Konverter Digital ke Analog?

Elektronik dan peralatan yang Anda gunakan dalam kehidupan sehari-hari Anda perlu mengubah data dan sumber input ke format lain. Untuk peralatan audio digital, cara file MP3 menghasilkan suara bergantung pada konversi antara format data analog dan digital. Konverter digital-ke-analog (DAC) ini mengambil input data digital dan mengubahnya menjadi sinyal audio analog untuk tujuan ini.

Suara yang dihasilkan oleh peralatan audio ini merupakan bentuk analog dari input data digital. Konverter ini memungkinkan audio dikonversi dari format digital, jenis audio yang mudah digunakan yang komputer dan elektronik lainnya, ke format analog, dibuat dari variasi tekanan udara yang menghasilkan: suara itu sendiri.

DAC mengambil bilangan biner dari bentuk digital audio dan mengubahnya menjadi tegangan atau arus analog yang, ketika dilakukan seluruhnya selama lagu, dapat membuat gelombang audio yang mewakili sinyal digital. Ini menciptakan versi analog dari audio digital dalam "langkah" dari setiap pembacaan digital.

Sebelum membuat audio, DAC membuat gelombang langkah tangga. Ini adalah gelombang di mana ada "lompatan" kecil di antara setiap pembacaan digital. Untuk mengubah lompatan ini menjadi pembacaan analog yang lancar dan berkelanjutan, DAC menggunakan interpolasi. Ini adalah metode melihat dua titik di samping satu sama lain pada gelombang langkah tangga dan menentukan nilai-nilai di antara mereka.

Hal ini membuat suara halus dan kurang terdistorsi. DAC mengeluarkan tegangan ini yang telah dihaluskan menjadi bentuk gelombang kontinu. Berbeda dengan DAC, mikrofon yang mengambil sinyal audio menggunakan konverter analog-ke-digital (ADC) untuk membuat sinyal digital.

Sementara DAC mengubah sinyal biner digital menjadi sinyal analog seperti tegangan, ADC melakukan kebalikannya. Dibutuhkan sumber analog dan mengubahnya menjadi sumber digital. Digunakan bersama-sama, untuk DAC, konverter dan konverter ADC dapat membentuk sebagian besar teknologi rekayasa dan perekaman audio. Cara keduanya digunakan membuat aplikasi dalam teknologi komunikasi yang dapat Anda pelajari melalui tutorial ADC dan DAC.

Dengan cara yang sama seorang penerjemah dapat mengubah kata-kata menjadi kata-kata lain antar bahasa, ADC dan DAC bekerja sama dalam memungkinkan orang berkomunikasi jarak jauh. Saat Anda menelepon seseorang melalui telepon, suara Anda diubah menjadi sinyal listrik analog oleh mikrofon.

Kemudian, ADC mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital. Arus digital dikirim melalui paket jaringan, dan, ketika mencapai tujuan, mereka diubah kembali menjadi sinyal listrik analog oleh DAC.

Desain ini harus mempertimbangkan fitur komunikasi melalui ADC dan DAC. Jumlah pengukuran yang dilakukan DAC pada setiap detik adalah laju sampel atau frekuensi pengambilan sampel. Tingkat sampel yang lebih tinggi memungkinkan perangkat mencapai akurasi yang lebih besar. Insinyur juga harus membuat peralatan dengan sejumlah besar bot yang mewakili jumlah langkah yang digunakan, seperti dijelaskan di atas, untuk mewakili tegangan pada titik waktu tertentu.

Semakin banyak langkah, semakin tinggi resolusinya. Anda dapat menentukan resolusi dengan mengambil 2 pangkat dari jumlah bit DAC atau ADC yang masing-masing menghasilkan sinyal analog atau digital. Untuk ADC 8-bit, resolusinya adalah 256 langkah.

•••Syed Hussain Ather

Konverter DAC mengubah biner menjadi nilai tegangan. Nilai ini adalah tegangan keluaran seperti yang terlihat pada diagram di atas. Anda dapat menghitung tegangan output sebagai

untuk teganganVdi setiap attenuator dan konduktansiGdari masing-masing attenuator. Atenuator adalah bagian dari proses dalam menciptakan sinyal analog untuk mengurangi distorsi. Mereka terhubung secara paralel sehingga setiap konduktansi individu dijumlahkan dengan cara ini melalui formula konverter digital ke analog ini.

Kamu bisa memakaiteorema theveninuntuk menghubungkan resistansi setiap atenuasi dengan konduktansinya. ItuResistensi Thevenin​ ​aku s​

Teorema Thevenin menyatakan, "Setiap rangkaian linier yang mengandung beberapa tegangan dan hambatan dapat diganti hanya dengan satu tegangan tunggal secara seri. dengan satu resistansi yang terhubung di seluruh beban." Ini memungkinkan Anda menghitung jumlah dari rangkaian yang rumit seolah-olah itu sederhana satu.

Ingat Anda juga dapat menggunakanHukum Ohm,​ ​V = IRuntuk teganganV, saat inisayadan resistensiRketika berhadapan dengan sirkuit ini dan formula konverter digital ke analog. Jika Anda mengetahui resistansi konverter DAC, Anda dapat menggunakan rangkaian dengan konverter DAC di dalamnya untuk mengukur tegangan atau arus keluaran.

Ada banyak yang populerarsitektur ADCseperti successive approximation register (SAR), Delta-Sigma (∆∑) dan konverter Pipeline. SAR mengubah sinyal analog input menjadi sinyal digital dengan "menahan" sinyal. Ini berarti mencari bentuk gelombang analog terus menerus melalui pencarian biner yang melihat melalui semua tingkat kuantisasi yang mungkin sebelum menemukan output digital untuk setiap konversi.

​kuantisasiadalah metode pemetaan sekumpulan besar nilai input dari bentuk gelombang kontinu ke nilai output yang jumlahnya lebih sedikit. ADC SAR umumnya mudah digunakan dengan penggunaan daya yang lebih rendah dan akurasi yang tinggi.

​Desain Delta-Sigmatemukan rata-rata sampel selama waktu yang digunakannya sebagai sinyal digital input. Rata-rata atas perbedaan waktu dari sinyal itu sendiri direpresentasikan dengan menggunakan simbol Yunani delta (∆) dan sigma (), memberikan namanya. Metode ADC ini memiliki resolusi tinggi dan stabilitas tinggi dengan penggunaan daya dan biaya rendah.

Akhirnya,Konverter saluran pipamenggunakan dua tahap yang "menahan" itu seperti metode SAR dan mengirim sinyal melalui berbagai langkah seperti flash ADC dan attenuator. Flash ADC membandingkan setiap sinyal tegangan input melalui sampel waktu yang kecil dengan tegangan referensi untuk membuat output digital biner. Sinyal pipa umumnya pada bandwidth yang lebih tinggi, tetapi dengan resolusi yang lebih rendah dan membutuhkan lebih banyak daya untuk dijalankan.

Salah satu desain DAC yang banyak digunakan adalahJaringan R-2R. Ini menggunakan dua nilai resistor dengan satu dua kali lebih besar dari yang lain. Ini memungkinkan skala R-2R dengan mudah sebagai metode menggunakan resistor untuk melemahkan dan mengubah sinyal digital input dan membuat konverter digital ke analog bekerja.

SEBUAHresistor berbobot bineradalah contoh umum lain dari DAC. Perangkat ini menggunakan resistor dengan output yang bertemu pada resistor tunggal yang merangkum resistansi. Bagian yang lebih signifikan dari arus digital input akan memberikan arus keluaran yang lebih besar. Lebih banyak bit dari resolusi ini akan memungkinkan lebih banyak arus mengalir.

MP3 dan CD menyimpan sinyal audio dalam format digital. Ini berarti DAC digunakan dalam pemutar CD dan perangkat digital lainnya yang menghasilkan suara seperti kartu suara untuk komputer dan video game. DAC yang membuat output level garis analog dapat digunakan di amplifier atau bahkan speaker USB.

Aplikasi DAC ini biasanya mengandalkan tegangan atau arus input konstan untuk menghasilkan tegangan output dan membuat konverter digital ke analog bekerja. Mengalikan DAC dapat menggunakan berbagai tegangan input atau sumber arus, tetapi mereka memiliki kendala pada bandwidth yang dapat mereka gunakan.