일상 생활에서 사용하는 전자 제품과 장비는 데이터와 입력 소스를 다른 형식으로 변환해야합니다. 디지털 오디오 장비의 경우 MP3 파일이 사운드를 생성하는 방식은 데이터의 아날로그 형식과 디지털 형식 간의 변환에 의존합니다. 이러한 DAC (디지털-아날로그 변환기)는 입력 디지털 데이터를 가져와 이러한 목적을 위해 아날로그 오디오 신호로 변환합니다.
디지털-오디오 컨버터 작동 방식
이러한 오디오 장비가 생성하는 사운드는 디지털 입력 데이터의 아날로그 형식입니다. 이러한 변환기를 사용하면 오디오를 사용하기 쉬운 유형의 디지털 형식에서 변환 할 수 있습니다. 컴퓨터 및 기타 전자 제품을 아날로그 형식으로 변환합니다. 소리 자체.
DAC는 디지털 오디오 형식의 이진수를 취하여이를 아날로그 전압 또는 전류로 변환합니다. 노래가 진행되는 동안 전적으로 완료되면 디지털 신호를 나타내는 오디오 웨이브를 생성 할 수 있습니다. 각 디지털 판독의 "단계"에서 디지털 오디오의 아날로그 버전을 생성합니다.
오디오를 생성하기 전에 DAC는 계단식 웨이브를 생성합니다. 이것은 각 디지털 판독 값 사이에 작은 "점프"가있는 파동입니다. 이러한 점프를 부드럽고 연속적인 아날로그 판독 값으로 변환하기 위해 DAC는 보간법을 사용합니다. 계단 파에서 나란히있는 두 지점을보고 그 사이의 값을 결정하는 방법입니다.
이렇게하면 사운드가 부드럽고 왜곡되지 않습니다. DAC는 평활화 된 이러한 전압을 연속 파형으로 출력합니다. DAC와 달리 오디오 신호를 수신하는 마이크는 아날로그-디지털 변환기 (ADC)를 사용하여 디지털 신호를 생성합니다.
ADC 및 DAC 튜토리얼
DAC가 디지털 바이너리 신호를 전압과 같은 아날로그 신호로 변환하는 동안 ADC는 그 반대로합니다. 아날로그 소스를 사용하여 디지털 소스로 변환합니다. DAC의 경우 컨버터와 ADC 컨버터를 함께 사용하면 오디오 엔지니어링 및 녹음 기술의 상당 부분을 구성 할 수 있습니다. 둘 다 사용되는 방식은 ADC 및 DAC 자습서를 통해 배울 수있는 통신 기술의 애플리케이션을 만듭니다.
번역자가 언어간에 단어를 다른 단어로 변환하는 것과 같은 방식으로 ADC와 DAC가 함께 작동하여 사람들이 장거리 통신을 할 수 있도록합니다. 전화로 누군가에게 전화를 걸면 음성이 마이크를 통해 아날로그 전기 신호로 변환됩니다.
그런 다음 ADC는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환합니다. 디지털 전류는 네트워크 패킷을 통해 전송되고 목적지에 도달하면 DAC에 의해 아날로그 전기 신호로 다시 변환됩니다.
이러한 설계는 ADC 및 DAC를 통한 통신 기능을 고려해야합니다. DAC가 초당 수행하는 측정 횟수는 샘플링 속도 또는 샘플링 주파수입니다. 샘플 속도가 높을수록 장치의 정확도가 높아집니다. 엔지니어는 또한 위에서 설명한대로 특정 시점의 전압을 나타 내기 위해 사용 된 단계 수를 나타내는 많은 수의 봇이있는 장비를 만들어야합니다.
단계가 많을수록 해상도가 높아집니다. 각각 아날로그 또는 디지털 신호를 생성하는 DAC 또는 ADC 비트 수의 2 제곱을 취하여 해상도를 결정할 수 있습니다. 8 비트 ADC의 경우 해상도는 256 단계입니다.
디지털-아날로그 변환기 공식
•••Syed Hussain Ather
DAC 컨버터는 바이너리를 전압 값으로 변환합니다. 이 값은 위의 다이어그램에서 볼 수있는 전압 출력입니다. 출력 전압을 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
V_ {out} = \ frac {V_4G_4 + V_3G_3 + V_2G_2 + V_1G_1} {G_4 + G_3 + G_2 + G_1}
전압을 위해V각 감쇠기와 컨덕턴스에 걸쳐지각 감쇠기의. 감쇠기는 왜곡을 줄이기 위해 아날로그 신호를 생성하는 과정의 일부입니다. 병렬로 연결되어 있으므로 각 개별 컨덕턴스는이 디지털-아날로그 변환기 공식을 통해 이러한 방식으로 요약됩니다.
당신이 사용할 수있는테 브닌의 정리각 감쇠기의 저항을 컨덕턴스와 관련시킵니다. 그만큼테 베닌 저항 이다
R_t = \ frac {1} {G_4 + G_3 + G_2 + G_1}
Thevenin의 정리는 "여러 전압과 저항을 포함하는 모든 선형 회로는 직렬로 연결된 하나의 단일 전압으로 대체 될 수 있습니다. 부하 전체에 단일 저항이 연결되어 있습니다. "이렇게하면 복잡한 회로의 수량을 간단하게 계산할 수 있습니다. 하나.
다음을 사용할 수도 있습니다.옴의 법칙, V = IR전압V, 현재나는그리고 저항아르 자형이러한 회로와 디지털-아날로그 변환기 공식을 다룰 때. DAC 컨버터의 저항을 알고 있다면 DAC 컨버터가있는 회로를 사용하여 출력 전압 또는 전류를 측정 할 수 있습니다.
ADC 아키텍처
많은 인기가 있습니다ADC 아키텍처연속 근사 레지스터 (SAR), 델타-시그마 (∆∑) 및 파이프 라인 변환기와 같은. SAR은 신호를 "유지"하여 입력 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꿉니다. 즉, 각 변환에 대한 디지털 출력을 찾기 전에 가능한 모든 양자화 레벨을 살펴 보는 이진 검색을 통해 연속 아날로그 파형을 검색합니다.
양자화연속 파형의 많은 입력 값 세트를 더 적은 수의 출력 값으로 매핑하는 방법입니다. SAR ADC는 일반적으로 낮은 전력 사용과 높은 정확도로 사용하기 쉽습니다.
델타-시그마 설계입력 디지털 신호로 사용하는 시간에 따른 샘플의 평균을 찾습니다. 신호 자체의 시간 차이에 대한 평균은 그리스 기호 델타 (∆) 및 시그마 (∑)를 사용하여 표시되며 이름을 부여합니다. 이 ADC 방법은 낮은 전력 사용과 비용으로 높은 해상도와 높은 안정성을 제공합니다.
드디어,파이프 라인 변환기SAR 방식처럼 "홀드"하는 두 단계를 사용하고 플래시 ADC 및 감쇠기와 같은 다양한 단계를 통해 신호를 보냅니다. 플래시 ADC는 짧은 시간 동안 각 입력 전압 신호를 기준 전압과 비교하여 이진 디지털 출력을 생성합니다. 파이프 라인 신호는 일반적으로 더 높은 대역폭에 있지만 해상도가 낮아 실행하는 데 더 많은 전력이 필요합니다.
디지털-아날로그 변환기 작동
널리 사용되는 DAC 설계 중 하나는R-2R 네트워크. 이것은 하나가 다른 것보다 두 배 큰 두 개의 저항 값을 사용합니다. 이를 통해 R-2R은 저항을 사용하여 입력 디지털 신호를 감쇠 및 변환하고 디지털-아날로그 변환기를 작동시키는 방법으로 쉽게 확장 할 수 있습니다.
ㅏ이진 가중치 저항DAC의 또 다른 일반적인 예입니다. 이러한 장치는 저항을 합산하는 단일 저항에서 만나는 출력이있는 저항을 사용합니다. 입력 디지털 전류의 더 중요한 부분은 더 큰 출력 전류를 제공합니다. 이 분해능의 비트가 많을수록 더 많은 전류가 흐를 수 있습니다.
컨버터의 실제 응용
MP3 및 CD는 오디오 신호를 디지털 형식으로 저장합니다. 이것은 DAC가 컴퓨터 및 비디오 게임용 사운드 카드와 같은 사운드를 생성하는 CD 플레이어 및 기타 디지털 장치에 사용됨을 의미합니다. 아날로그 라인 레벨 출력을 생성하는 DAC는 앰프 또는 USB 스피커에서도 사용할 수 있습니다.
이러한 DAC 애플리케이션은 일반적으로 일정한 입력 전압 또는 전류에 의존하여 출력 전압을 생성하고 디지털-아날로그 변환기를 작동시킵니다. 멀티 플라잉 DAC는 다양한 입력 전압 또는 전류 소스를 사용할 수 있지만 사용할 수있는 대역폭에 제한이 있습니다.