日常生活で使用する電子機器や機器は、データや入力ソースを他の形式に変換する必要があります。 デジタルオーディオ機器の場合、MP3ファイルがサウンドを生成する方法は、データのアナログ形式とデジタル形式の間の変換に依存します。 これらのデジタル-アナログコンバーター（DAC）は、入力されたデジタルデータを取得し、これらの目的のためにそれらをアナログオーディオ信号に変換します。
デジタルからオーディオへのコンバーターのしくみ
これらのオーディオ機器が生成するサウンドは、デジタル入力データのアナログ形式です。 これらのコンバーターを使用すると、オーディオをデジタル形式から変換できます。これは、使いやすいタイプのオーディオです。 コンピュータやその他の電子機器、アナログ形式で、気圧の変化で作られ、 音そのもの。
DACは、オーディオのデジタル形式の2進数を取り、それをアナログ電圧または電流に変換します。 曲の途中で完全に行われると、デジタル信号を表すオーディオの波を作成できます。 各デジタル読み取りの「ステップ」でデジタルオーディオのアナログバージョンを作成します。
オーディオを作成する前に、DACは階段状のステップ波を作成します。 これは、各デジタル読み取り値の間に小さな「ジャンプ」がある波です。 これらのジャンプをスムーズで連続的なアナログ読み取りに変換するために、DACは補間を使用します。 これは、階段のステップ波上で隣り合った2つのポイントを見て、それらの間の値を決定する方法です。
これにより、サウンドが滑らかになり、歪みが少なくなります。 DACは、平滑化されたこれらの電圧を連続波形に出力します。 DACとは対照的に、オーディオ信号を拾うマイクは、アナログ-デジタルコンバーター（ADC）を使用してデジタル信号を作成します。
ADCおよびDACチュートリアル
DACはデジタルバイナリ信号を電圧などのアナログ信号に変換しますが、ADCはその逆を行います。 アナログソースを取り、それをデジタルソースに変換します。 DACの場合、コンバーターとADCコンバーターを一緒に使用すると、オーディオエンジニアリングと録音のテクノロジーの大部分を占めることができます。 両方の使用方法は、ADCとDACのチュートリアルを通じて学ぶことができる通信技術のアプリケーションになります。
翻訳者が単語を言語間で他の単語に変換するのと同じように、ADCとDACは連携して、人々が長距離でコミュニケーションできるようにします。 電話で誰かに電話をかけると、あなたの声はマイクによってアナログ電気信号に変換されます。
次に、ADCはアナログ信号をデジタル信号に変換します。 デジタル電流はネットワークパケットを介して送信され、宛先に到達すると、DACによってアナログ電気信号に変換されます。
これらの設計では、ADCおよびDACを介した通信の機能を考慮に入れる必要があります。 DACが毎秒行う測定の数は、サンプルレートまたはサンプリング周波数です。 サンプルレートが高いほど、デバイスの精度が高くなります。 エンジニアはまた、上記のように、特定の時点での電圧を表すために使用されるステップ数を表す多数のボットを備えた機器を作成する必要があります。
ステップが多いほど、解像度は高くなります。 分解能は、アナログ信号またはデジタル信号をそれぞれ生成するDACまたはADCのビット数の2乗で決定できます。 8ビットADCの場合、分解能は256ステップになります。
デジタル-アナログコンバーター式
•••サイードフセインアザー
DACコンバーターはバイナリーを電圧値に変換します。 この値は、上の図に示されている電圧出力です。 出力電圧は次のように計算できます
V_ {out} = \ frac {V_4G_4 + V_3G_3 + V_2G_2 + V_1G_1} {G_4 + G_3 + G_2 + G_1}
電圧についてV各減衰器とコンダクタンス全体G各減衰器の。 減衰器は、歪みを低減するためにアナログ信号を作成するプロセスの一部です。 それらは並列に接続されているため、個々のコンダクタンスは、このデジタル-アナログコンバーター式によってこのように合計されます。
あなたが使用することができますテブナンの定理各減衰器の抵抗をそのコンダクタンスに関連付けるため。 ザ・テブナン耐性 です
R_t = \ frac {1} {G_4 + G_3 + G_2 + G_1}
テブナンの定理は次のように述べています。「複数の電圧と抵抗を含む線形回路は、直列の1つの電圧だけで置き換えることができます。 負荷の両端に接続された単一の抵抗を使用します。」これにより、複雑な回路から、単純な回路であるかのように量を計算できます。 1。
あなたも使用できることを忘れないでくださいオームの法則、 V = IR電圧用V、 電流私と抵抗Rこれらの回路やデジタル-アナログ変換器の公式を扱うとき。 DACコンバータの抵抗がわかっている場合は、DACコンバータを搭載した回路を使用して、出力電圧または電流を測定できます。
ADCアーキテクチャ
人気のあるものがたくさんありますADCアーキテクチャ逐次比較レジスタ（SAR）、デルタシグマ（Δ∑）、パイプラインコンバータなど。 SARは、信号を「保持」することにより、入力アナログ信号をデジタル信号に変換します。 これは、各変換のデジタル出力を見つける前に、すべての可能な量子化レベルを調べるバイナリ検索を通じて連続アナログ波形を検索することを意味します。
量子化は、連続波形からの入力値の大規模なセットを、数の少ない出力値にマッピングする方法です。 SAR ADCは一般に使いやすく、消費電力が少なく、精度が高くなっています。
デルタシグマの設計入力デジタル信号として使用する時間にわたるサンプルの平均を求めます。 信号自体の時間差の平均は、ギリシャ語の記号delta（∆）とsigma（∑）を使用して表され、その名前が付けられています。 このADCの方法は、低電力使用と低コストで高分解能と高安定性を備えています。
最後に、パイプラインコンバーターSARメソッドのように「保持」する2つのステージを使用し、フラッシュADCや減衰器などのさまざまなステップを介して信号を送信します。 フラッシュADCは、わずかな時間のサンプルで各入力電圧信号を基準電圧と比較して、バイナリデジタル出力を作成します。 パイプライン信号は一般に高い帯域幅ですが、解像度が低く、実行するためにより多くの電力が必要です。
デジタル-アナログコンバーターの動作
広く使用されているDAC設計の1つは、R-2Rネットワーク. これは、一方が他方の2倍の大きさの2つの抵抗値を使用します。 これにより、抵抗を使用して入力デジタル信号を減衰および変換し、デジタル-アナログコンバーターを機能させる方法として、R-2Rを簡単にスケーリングできます。
Aバイナリ加重抵抗DACのもう1つの一般的な例です。 これらのデバイスは、抵抗を合計する単一の抵抗で出会う出力を持つ抵抗を使用します。 入力デジタル電流のより重要な部分は、より大きな出力電流を与えます。 この解像度のビット数が多いほど、より多くの電流が流れるようになります。
コンバーターの実用化
MP3およびCDは、オーディオ信号をデジタル形式で保存します。 つまり、DACは、コンピューターやビデオゲームのサウンドカードのようなサウンドを生成するCDプレーヤーやその他のデジタルデバイスで使用されます。 アナログラインレベル出力を生成するDACは、アンプやUSBスピーカーでも使用できます。
DACのこれらのアプリケーションは、通常、一定の入力電圧または電流に依存して出力電圧を生成し、デジタル-アナログコンバーターを動作させます。 乗算DACは、さまざまな入力電圧または電流源を使用できますが、使用できる帯域幅に制約があります。