Ako funguje digitálno-analógový prevodník?

Elektronika a vybavenie, ktoré používate vo svojom každodennom živote, musia transformovať údaje a vstupné zdroje do iných formátov. Pre digitálne zvukové zariadenia závisí spôsob, akým súbory MP3 vytvárajú zvuk, konverziou medzi analógovými a digitálnymi formátmi údajov. Tieto digitálno-analógové prevodníky (DAC) prijímajú vstupné digitálne údaje a prevádzajú ich na tieto účely do analógových zvukových signálov.

Zvuk, ktorý tieto zvukové zariadenia produkujú, je analógovou formou digitálnych vstupných údajov. Tieto prevádzače umožňujú prevod zvuku z digitálneho formátu, čo je ľahko použiteľný typ zvuku počítače a iná elektronika, do analógového formátu, vyrobené zo zmien tlaku vzduchu, ktoré vytvárajú zvuk sám.

DAC prevezme binárne číslo digitálnej formy zvuku a premení ho na analógové napätie alebo prúd, ktoré keď sa to stane úplne v priebehu skladby, môže vytvoriť zvukovú vlnu, ktorá predstavuje digitálny signál. Vytvára analógovú verziu digitálneho zvuku v "krokoch" každého digitálneho čítania.

Pred vytvorením zvuku vytvorí DAC schodovú vlnu. Toto je vlna, v ktorej je medzi každým digitálnym čítaním malý „skok“. Na prevod týchto skokov na plynulé nepretržité analógové čítanie používajú DAC interpoláciu. Jedná sa o metódu pohľadu na dva body vedľa seba na schodiskovej vlne a určovanie hodnôt medzi nimi.

Vďaka tomu je zvuk plynulý a menej skreslený. DAC vydávajú tieto napätia, ktoré sa vyhladili, na nepretržitý priebeh. Na rozdiel od DAC mikrofón, ktorý sníma zvukové signály, používa na vytvorenie digitálneho signálu analógovo-digitálny prevodník (ADC).

Zatiaľ čo DAC prevádza digitálny binárny signál na analógový, napríklad na napätie, ADC robí opačnú činnosť. Berie analógový zdroj a prevádza ho na digitálny. Pri spoločnom použití môže prevodník a prevodník ADC tvoriť veľkú časť technológie zvukového inžinierstva a nahrávania. Spôsob, akým sú obidve použité, umožňuje aplikácie v komunikačných technológiách, o ktorých sa môžete dozvedieť prostredníctvom tutoriálu ADC a DAC.

Rovnakým spôsobom, ako môže prekladateľ transformovať slová na iné slová medzi jazykmi, ADC a DAC spolupracujú na tom, že umožňujú ľuďom komunikovať na veľké vzdialenosti. Keď niekomu voláte cez telefón, váš hlas sa pomocou mikrofónu prevedie na analógový elektrický signál.

Potom ADC prevádza analógový signál na digitálny. Digitálne prúdy sú vysielané prostredníctvom sieťových paketov a po dosiahnutí cieľa sú prevedené späť na analógový elektrický signál pomocou DAC.

Tieto dizajny musia brať do úvahy vlastnosti komunikácie prostredníctvom ADC a DAC. Počet meraní, ktoré DAC vykoná každú sekundu, je vzorkovacia frekvencia alebo vzorkovacia frekvencia. Vyššia vzorkovacia frekvencia umožňuje zariadeniam dosiahnuť vyššiu presnosť. Inžinieri musia tiež vytvoriť zariadenie s veľkým počtom robotov, ktorí predstavujú počet použitých krokov, ako je opísané vyššie, na vyjadrenie napätia v danom časovom okamihu.

Čím viac krokov, tým vyššie rozlíšenie. Rozlíšenie môžete určiť tak, že vezmete 2 na silu počtu bitov DAC alebo ADC, ktoré vytvárajú analógový alebo digitálny signál. Pre 8-bitový ADC by bolo rozlíšenie 256 krokov.

•••Syed Hussain Ather

Prevodník DAC prevádza binárne hodnoty na hodnotu napätia. Táto hodnota je výstupom napätia, ako je vidieť na schéme vyššie. Výstupné napätie môžete vypočítať ako

pre napätiaV.cez každý atenuátor a vodivosťGkaždého zoslabovača. Útlmové články sú súčasťou procesu vytvárania analógového signálu na zníženie skreslenia. Sú spojené paralelne, takže každá jednotlivá vodivosť sa týmto spôsobom sčíta prostredníctvom tohto vzorca digitálneho na analógový prevodník.

Môžeš použiťTheveninova vetavzťahovať odpor každého útlmového článku k jeho vodivosti. TheTheveninova rezistencia​ ​je​

Theveninova veta tvrdí: „Akýkoľvek lineárny obvod obsahujúci niekoľko napätí a odporov možno nahradiť iba jedným jediným napätím v sérii s jedným odporom pripojeným cez záťaž. “Toto vám umožňuje vypočítať veličiny z komplikovaného obvodu, akoby to bolo jednoduché jeden.

Pamätajte, že môžete tiež použiťOhmov zákon,​ ​V = IRpre napätieV., aktuálnyJaa odporRkeď sa jedná o tieto obvody a akýkoľvek vzorec digitálneho na analógový prevodník. Ak poznáte odpor prevodníka DAC, môžete na meranie výstupného napätia alebo prúdu použiť obvod s prevodníkom DAC.

Existuje veľa populárnychArchitektúry ADCako sú postupný aproximačný register (SAR), prevodníky Delta-Sigma (∆∑) a potrubie. SAR premieňa vstupný analógový signál na digitálny „podržaním“ signálu. To znamená prehľadávanie kontinuálneho analógového priebehu prostredníctvom binárneho vyhľadávania, ktoré pred nájdením digitálneho výstupu pre každú konverziu sleduje všetky možné kvantizačné úrovne.

​Kvantovanieje metóda mapovania veľkej sady vstupných hodnôt od spojitého priebehu k výstupným hodnotám, ktorých je menej. ADC SAR sa všeobecne ľahko používajú, majú nižšiu spotrebu energie a vysokú presnosť.

​Designy Delta-Sigmanájdite priemer vzorky za čas, ktorý použije ako vstupný digitálny signál. Priemer za časový rozdiel samotného signálu je znázornený pomocou gréckych symbolov delta (∆) a sigma (∑), ktoré mu dávajú meno. Táto metóda ADC má vysoké rozlíšenie a vysokú stabilitu s nízkou spotrebou energie a nízkymi nákladmi.

NakoniecPrevádzače potrubiapoužite dva stupne, ktoré to „držia“ ako metódy SAR, a vysielajú signál rôznymi krokmi, ako sú napríklad bleskové ADC a zoslabovače. Bleskový ADC porovnáva každý signál vstupného napätia v priebehu malej vzorky času s referenčným napätím a vytvára tak binárny digitálny výstup. Signály potrubia sú zvyčajne na vyšších šírkach pásma, ale s nižším rozlíšením a na svoju prevádzku potrebujú viac energie.

Jeden široko používaný dizajn DAC jeSieť R-2R. Používa sa dve hodnoty rezistorov, z ktorých je jedna dvakrát väčšia ako druhá. Toto umožňuje ľahké škálovanie R-2R ako metódu použitia rezistorov na zoslabenie a transformáciu vstupného digitálneho signálu a na zabezpečenie funkčnosti digitálno-analógového prevodníka.

Abinárne vážený rezistorje ďalším bežným príkladom DAC. Tieto zariadenia používajú rezistory s výstupmi, ktoré sa stretávajú na jednom rezistore, ktorý predstavuje súčet odporov. Dôležitejšie časti vstupného digitálneho prúdu poskytnú väčší výstupný prúd. Viac bitov tohto rozlíšenia umožní pretekať viac prúdu.

MP3 a CD ukladajú zvukové signály v digitálnych formátoch. To znamená, že DAC sa používajú v prehrávačoch CD a iných digitálnych zariadeniach, ktoré produkujú zvuky ako zvukové karty pre počítače a videohry. DAC, ktoré vytvárajú analógový výstup na úrovni linky, je možné použiť v zosilňovačoch alebo dokonca v reproduktoroch USB.

Tieto aplikácie DAC sa zvyčajne spoliehajú na konštantné vstupné napätie alebo prúd, aby vytvorili výstupné napätie a zabezpečili funkčnosť digitálno-analógového prevodníka. Násobenie DAC môže využívať rôzne zdroje vstupného napätia alebo prúdu, má však obmedzenia šírky pásma, ktoré môžu používať.