כיצד עובד ממיר דיגיטלי לאנלוגי?

אלקטרוניקה וציוד שבו אתה משתמש בחיי היומיום שלך צריכים להפוך נתונים ומקורות קלט לפורמטים אחרים. עבור ציוד שמע דיגיטלי, האופן שבו קובץ MP3 מייצר צליל מסתמך על המרה בין פורמטים אנלוגיים ודיגיטליים של נתונים. ממירים דיגיטליים-אנלוגיים אלה (DAC) לוקחים נתונים דיגיטליים קלטים וממירים אותם לאותות שמע אנלוגיים למטרות אלה.

הצליל שמייצרים ציוד שמע זה הוא הצורה האנלוגית של נתוני קלט דיגיטליים. ממירים אלה מאפשרים להמיר אודיו מפורמט דיגיטלי, סוג אודיו קל לשימוש מחשבים ואלקטרוניקה אחרת, בפורמט אנלוגי, העשויים משונות בלחץ האוויר המייצרים הצליל עצמו.

DACs לוקחים מספר בינארי של הצורה הדיגיטלית של שמע והופכים אותו למתח או זרם אנלוגי, כאשר הוא נעשה כולו במהלך שיר, יכול ליצור גל שמע שמייצג את האות הדיגיטלי. הוא יוצר את הגרסה האנלוגית של האודיו הדיגיטלי ב"שלבים "של כל קריאה דיגיטלית.

לפני שהוא יוצר את השמע, ה- DAC יוצר גל מדרגות. זהו גל שבו יש "קפיצה" קטנה בין כל קריאה דיגיטלית. כדי להמיר קפיצות אלה לקריאה אנלוגית חלקה ורציפה, DACs משתמשים באינטרפולציה. זו שיטה להתבונן בשתי נקודות זו ליד זו על גל מדרגות המדרגות ולקבוע את הערכים שביניהן.

זה הופך את הצליל לחלק ומעוות פחות. DACs מוציאים מתחים אלה שהוחלקו לצורת גל רציפה. בניגוד ל- DAC, מיקרופון שקולט אותות שמע משתמש בממיר אנלוגי לדיגיטלי (ADC) כדי ליצור אות דיגיטלי.

בעוד ש- DAC ממיר אות בינארי דיגיטלי לאנלוגי כגון מתח, ADC עושה את ההפך. זה לוקח מקור אנלוגי וממיר אותו למקור דיגיטלי. המשמש יחד, עבור DAC, הממיר וממיר ADC יכולים להוות חלק גדול מהטכנולוגיה של הנדסת שמע והקלטה. האופן שבו שניהם משמשים מיישם יישומים בטכנולוגיית תקשורת עליהם תוכלו ללמוד באמצעות מדריך ADC ו- DAC.

באותו אופן שבו מתרגם עשוי להפוך מילים למילים אחרות בין שפות, ADCs ו- DACs עובדים יחד כדי לאפשר לאנשים לתקשר למרחקים ארוכים. כשאתה מתקשר למישהו בטלפון, הקול שלך מומר לאות חשמלי אנלוגי על ידי מיקרופון.

לאחר מכן, ADC ממיר את האות האנלוגי לאות דיגיטלי. הזרמים הדיגיטליים נשלחים דרך מנות רשת, וכאשר הם מגיעים ליעד, הם מומרים חזרה לאות אנלוגי חשמלי באמצעות DAC.

עיצובים אלה חייבים לקחת בחשבון את התכונות של תקשורת באמצעות ADCs ו- DACs. מספר המדידות שה- DAC מבצע בכל שנייה הוא קצב הדגימה או תדירות הדגימה. קצב דגימה גבוה יותר מאפשר למכשירים להשיג דיוק רב יותר. מהנדסים חייבים גם ליצור ציוד עם מספר רב של בוטים המייצגים את מספר הצעדים המשמשים, כמתואר לעיל, כדי לייצג את המתח בנקודת זמן נתונה.

ככל שצעדים רבים יותר כך הרזולוציה גבוהה יותר. אתה יכול לקבוע את הרזולוציה על ידי לקיחת 2 בחזקת מספר הביטים של ה- DAC או ADC היוצרים את האות האנלוגי או הדיגיטלי, בהתאמה. עבור ADC של 8 סיביות, הרזולוציה תהיה 256 צעדים.

•••סייד חוסיין את'ר

ממיר DAC הופך בינארי לערך מתח. ערך זה הוא תפוקת המתח כפי שנראה בתרשים לעיל. אתה יכול לחשב את מתח המוצא כ-

למתחיםועל פני כל מחליש והמוליכותזשל כל מחליש. המחלשים הם חלק מהתהליך ביצירת האות האנלוגי להפחתת העיוות. הם מחוברים במקביל ולכן כל מוליכות בודדת מסכמת בדרך זו באמצעות נוסחת ממיר דיגיטלי לאנלוגי זה.

אתה יכול להשתמשמשפט תיאווניןלקשר את ההתנגדות של כל מחליש למוליכות שלו. ההתנגדות לתיוונין​ ​הוא​

משפט תיאוונין קובע, "כל מעגל ליניארי המכיל כמה מתחים והתנגדות יכול להיות מוחלף על ידי מתח אחד בלבד בסדרה. עם התנגדות יחידה המחוברת על פני העומס. "זה מאפשר לך לחשב כמויות ממעגל מסובך כאילו היה פשוט אחד.

זכור שאתה יכול גם להשתמשחוק אוהם,​ ​V = IRלמתחו, הנוכחיאניוהתנגדותרכאשר מתמודדים עם מעגלים אלה וכל נוסחת ממיר דיגיטלי לאנלוגי. אם אתה יודע את ההתנגדות של ממיר DAC, אתה יכול להשתמש במעגל ובו ממיר DAC כדי למדוד את מתח המוצא או הזרם.

ישנם פופולריים רביםאדריכלות ADCכגון רישום קירוב עוקב (SAR), ממירי דלתא-סיגמא (∆∑) וצינור. ה- SAR הופך אות אנלוגי קלט לדיגיטלי על ידי "החזקת" האות. המשמעות היא חיפוש בצורת הגל האנלוגית הרציפה דרך חיפוש בינארי העוסק בכל רמות הכימות האפשריות לפני מציאת פלט דיגיטלי לכל המרה.

​כימותהיא שיטה למיפוי קבוצה גדולה של ערכי קלט מצורת גל רציפה לערכי פלט שמספרם נמוך יותר. ה- SAR ADC קלים בדרך כלל לשימוש עם צריכת חשמל נמוכה ודיוק בשקל.

​דלתא-סיגמא מעצבתמצא את הממוצע של המדגם לאורך הזמן בו הוא משמש כאות הקלט הדיגיטלי. הממוצע בהפרש הזמן של האות עצמו מיוצג באמצעות הסמלים היוונים דלתא (∆) וסיגמה (∑), ומעניק לו את שמו. לשיטה זו של ADC יש רזולוציה גבוהה ויציבות גבוהה עם צריכת חשמל נמוכה ועלות.

סוף כל סוף,ממירי צינורהשתמש בשני שלבים אשר "מחזיקים" אותו כמו שיטות SAR ושולחים את האות בשלבים שונים כגון ADCs פלאש ומחלישים. ADC פלאש משווה כל אות מתח כניסה לאורך מדגם זמן קטן למתח ייחוס ליצירת פלט דיגיטלי בינארי. אותות הצינור הם בדרך כלל ברוחבי פס גבוהים יותר, אך עם רזולוציה נמוכה יותר וזקוקים ליותר כוח בכדי לרוץ.

אחד העיצוב הנפוץ של DAC הוא ה-רשת R-2R. זה משתמש בשני ערכי נגדים עם אחד גדול כפליים מהשני. זה מאפשר R-2R להתמקד בקלות כשיטה לשימוש בנגדים כדי להחליש ולהפוך את האות הדיגיטלי הקלט ולהפוך את הממיר הדיגיטלי לאנלוגי לעבודה.

אנגד משוקלל בינאריהוא דוגמה נפוצה נוספת ל- DAC. התקנים אלה משתמשים בנגדים עם יציאות שנפגשות בנגד היחיד המסכם את ההתנגדויות. החלקים המשמעותיים יותר בזרם הדיגיטלי הקלט ייתן זרם יציאה גדול יותר. ביטים נוספים ברזולוציה זו יאפשרו לזרום יותר זרם.

MP3 ו- CD מאחסנים אותות שמע בפורמטים דיגיטליים. משמעות הדבר היא ש- DAC משמשים בנגני CD ומכשירים דיגיטליים אחרים המפיקים צלילים כמו כרטיסי קול למחשבים ומשחקי וידאו. ניתן להשתמש ב- DAC שיוצרים פלט ברמת קו אנלוגי במגברים או אפילו ברמקולי USB.

יישומים אלה של DACs בדרך כלל מסתמכים על מתח כניסה או זרם קבוע כדי ליצור את מתח המוצא ולגרום לממיר הדיגיטלי לאנלוגי לעבוד. מכפילי DAC יכולים להשתמש במתח כניסה או במקורות זרם משתנים, אך יש להם מגבלות על רוחב הפס שבו הם יכולים להשתמש.