Kaip veikia skaitmeninis į analoginį keitiklį?

Elektronika ir įranga, kurią naudojate kasdieniame gyvenime, turi paversti duomenis ir įvesties šaltinius kitais formatais. Kalbant apie skaitmeninę garso įrangą, MP3 failo kūrimo būdas priklauso nuo konversijos tarp analoginių ir skaitmeninių duomenų formatų. Šie skaitmeninio ir analoginio keitikliai (DAC) ima skaitmeninius įvesties duomenis ir konvertuoja juos į analoginius garso signalus šiems tikslams.

Garsas, kurį gamina ši garso aparatūra, yra analoginė skaitmeninių įvesties duomenų forma. Šie keitikliai leidžia konvertuoti garsą iš skaitmeninio formato, lengvai naudojamo garso tipo kompiuteriai ir kita elektronika, analogišku formatu, pagaminta iš oro slėgio pokyčių pats garsas.

DAC ima dvejetainį skaitmeninės garso formos skaičių ir paverčia jį analogine įtampa ar srove, kuri atliktas tik dainos metu, gali sukurti garso bangą, kuri atspindi skaitmeninį signalą. Tai sukuria analoginę skaitmeninio garso versiją kiekvieno skaitmeninio skaitymo „žingsniais“.

Prieš sukurdamas garsą, DAC sukuria laiptų pakopos bangą. Tai banga, kurios metu tarp kiekvieno skaitmeninio skaitymo vyksta nedidelis „šuolis“. Norėdami konvertuoti šiuos šuolius į sklandų, tęstinį analoginį nuskaitymą, DAC naudoja interpoliaciją. Tai yra būdas žiūrėti į du taškus, esančius laiptų pakopos bangoje, ir nustatyti tarp jų esančias vertes.

Tai daro garsą sklandų ir mažiau iškreiptą. DAC išleidžia šias įtampas, kurios išlygintos į ištisinę bangos formą. Priešingai nei DAC, garso signalus surenkantis mikrofonas naudoja analoginį-skaitmeninį keitiklį (ADC), kad sukurtų skaitmeninį signalą.

Nors DAC konvertuoja skaitmeninį dvejetainį signalą į analoginį, pvz., Įtampą, ADC veikia atvirkščiai. Tai paima analoginį šaltinį ir paverčia jį skaitmeniniu. Naudojant DAC, keitiklis ir ADC keitiklis gali sudaryti didelę garso inžinerijos ir įrašymo technologijos dalį. Jų abiejų naudojimo būdas sukuria ryšių technologijos programas, apie kurias galite sužinoti per ADC ir DAC mokymo programą.

Tuo pačiu būdu vertėjas gali paversti žodžius į kitus žodžius tarp kalbų, ADC ir DAC veikia kartu, leisdami žmonėms bendrauti dideliu atstumu. Kai kam nors paskambinate telefonu, jūsų balsas mikrofonu paverčiamas analoginiu elektriniu signalu.

Tada ADC konvertuoja analoginį signalą į skaitmeninį. Skaitmeninės srovės siunčiamos per tinklo paketus ir, pasiekusios tikslą, DAC jas vėl paverčia analoginiu elektriniu signalu.

Šiuose projektuose turi būti atsižvelgiama į bendravimo per ADC ir DAC ypatybes. Kiekvieną sekundę DAC atliekamų matavimų skaičius yra imties dažnis arba mėginių ėmimo dažnis. Didesnis imties dažnis leidžia prietaisams pasiekti didesnį tikslumą. Inžinieriai taip pat turi sukurti įrangą su daugybe robotų, nurodančių aukščiau aprašytų žingsnių skaičių įtampai tam tikru laiko momentu atspindėti.

Kuo daugiau žingsnių, tuo didesnė skiriamoji geba. Skyrą galite nustatyti imdami 2 į DAC arba ADC, atitinkamai sukuriančio analoginį arba skaitmeninį signalą, bitų skaičių. 8 bitų ADC skiriamoji geba būtų 256 žingsniai.

•••Syedas Hussainas Atheris

DAC keitiklis dvejetainį paverčia įtampos verte. Ši vertė yra įtampos išėjimas, kaip parodyta aukščiau pateiktoje diagramoje. Išėjimo įtampą galite apskaičiuoti kaip

įtampomsVper kiekvieną slopintuvą ir laidumąGkiekvieno slopintuvo. Slopintuvai yra dalis analoginio signalo kūrimo proceso, siekiant sumažinti iškraipymus. Jie sujungiami lygiagrečiai, todėl kiekvienas atskiras laidumas apibendrinamas tokiu būdu naudojant šią skaitmeninio į analoginį keitiklio formulę.

Tu gali naudotiThevenino teoremasusieti kiekvieno slopintuvo atsparumą jo laidumui. TheThevenin atsparumas​ ​yra​

Thevenino teoremoje teigiama: „Bet kurią linijinę grandinę, kurioje yra kelios įtampos ir varžos, nuosekliai galima pakeisti tik viena įtampa su vienu pasipriešinimu, sujungtu per apkrovą. "Tai leidžia apskaičiuoti kiekius iš sudėtingos grandinės, tarsi tai būtų paprasta vienas.

Atminkite, kad taip pat galite naudotiOhmo įstatymas,​ ​V = IRįtampaiV, srovėAšir pasipriešinimasRnagrinėjant šias grandines ir bet kokią skaitmeninio į analoginį keitiklio formulę. Jei žinote DAC keitiklio atsparumą, išėjimo įtampai ar srovei matuoti galite naudoti grandinę su DAC keitikliu.

Yra daug populiariųADC architektūrostokie kaip nuoseklus aproksimacijos registras (SAR), „Delta-Sigma“ (∆∑) ir dujotiekio keitikliai. SAR „laikydamas“ signalą paverčia analoginį įvesties signalą skaitmeniniu. Tai reiškia, kad reikia ieškoti nuolatinės analoginės bangos formos per dvejetainę paiešką, kuri peržiūri visus įmanomus kvantavimo lygius prieš surandant kiekvienos konversijos skaitmeninį išėjimą.

​Kiekybinis įvertinimasyra metodas, skirtas susieti didelę įvesties reikšmių rinkinį iš nuolatinės bangos formos su išvesties vertėmis, kurių yra mažiau. SAR ADC paprastai yra lengva naudoti, naudojant mažesnį energijos kiekį ir labai tikslų.

​„Delta-Sigma“ dizainairaskite imties vidurkį per tą laiką, kurį jis naudoja kaip įvestį skaitmeninį signalą. Paties signalo laiko skirtumo vidurkis pavaizduotas naudojant graikų simbolius delta (∆) ir sigma (,), suteikiant jam vardą. Šis ADC metodas turi didelę skiriamąją gebą ir didelį stabilumą, mažą energijos naudojimą ir išlaidas.

Pagaliau,Dujotiekio keitikliainaudokite du etapus, kurie „palaiko“ jį kaip SAR metodus, ir siunčia signalą įvairiais žingsniais, pvz., „flash ADC“ ir slopintuvais. „Flash ADC“ palygina kiekvieną įėjimo įtampos signalą per mažą laiko imtį su etalonine įtampa, kad sukurtų dvejetainį skaitmeninį išėjimą. Dujotiekio signalai paprastai yra didesnio pralaidumo, tačiau yra mažesnės skiriamosios gebos ir jiems reikia daugiau energijos.

Vienas plačiai naudojamas DAC dizainas yraR-2R tinklas. Tam naudojamos dvi rezistorių vertės, kurių viena yra dvigubai didesnė už kitą. Tai leidžia R-2R lengvai skalėti kaip rezistorių naudojimo būdas susilpninti ir paversti įvestį skaitmeninį signalą ir veikti skaitmeniniu į analoginį keitiklį.

Advejetainis svertinis rezistoriusyra dar vienas įprastas DAC pavyzdys. Šie įtaisai naudoja rezistorius su išėjimais, kurie susitinka ties vienu rezistoriumi, kuris apibendrina varžas. Reikšmingesnės įvesties skaitmeninės srovės dalys suteiks didesnę išėjimo srovę. Daugiau šios raiškos bitų leis tekėti daugiau srovės.

MP3 ir kompaktiniuose diskuose garso signalai saugomi skaitmeniniais formatais. Tai reiškia, kad DAC naudojami kompaktinių diskų grotuvuose ir kituose skaitmeniniuose įrenginiuose, kurie skleidžia garsus, pavyzdžiui, garso plokštes kompiuteriams ir vaizdo žaidimams. DAC, kuriantys analoginę linijos lygio išvestį, gali būti naudojami stiprintuvuose ar net USB garsiakalbiuose.

Šios DAC programos paprastai priklauso nuo pastovios įėjimo įtampos ar srovės, kad sukurtų išėjimo įtampą ir veiktų skaitmeninis į analoginį keitiklį. Padauginus DAC, gali būti naudojama skirtinga įėjimo įtampa arba srovės šaltiniai, tačiau jie turi apribojimų pralaidumui, kurį jie gali naudoti.