Kako deluje digitalno-analogni pretvornik?

Elektronika in oprema, ki jo uporabljate v vsakdanjem življenju, morata podatke in vhodne vire pretvoriti v druge formate. Pri digitalni avdio opremi način, kako datoteka MP3 ustvarja zvok, temelji na pretvorbi med analognimi in digitalnimi formati podatkov. Ti digitalno-analogni pretvorniki (DAC) za te namene sprejmejo vhodne digitalne podatke in jih pretvorijo v analogne avdio signale.

Zvok, ki ga proizvaja ta zvočna oprema, je analogna oblika digitalnih vhodnih podatkov. Ti pretvorniki omogočajo pretvorbo zvoka iz digitalnega formata, ki je enostaven za uporabo računalniki in druga elektronika, v analogni obliki, narejene iz sprememb zračnega tlaka, ki proizvajajo zvok sam.

DAC sprejmejo binarno število digitalne oblike zvoka in ga pretvorijo v analogno napetost ali tok, ki ko je v celoti izveden skozi skladbo, lahko ustvari val zvoka, ki predstavlja digitalni signal. Ustvari analogno različico digitalnega zvoka v "korakih" vsakega digitalnega branja.

Preden ustvari zvok, DAC ustvari stopniščni val. To je val, v katerem je med vsakim digitalnim branjem majhen "preskok". Za pretvorbo teh preskokov v gladko, neprekinjeno analogno branje DAC uporabljajo interpolacijo. To je metoda gledanja dveh točk ena ob drugi na stopniščnem stopničastem valu in določanja vrednosti med njimi.

Zaradi tega je zvok gladek in manj popačen. DAC oddajajo te napetosti, ki so se zgladile v neprekinjeno valovno obliko. V nasprotju z DAC mikrofon, ki zajema zvočne signale, uporablja analogno-digitalni pretvornik (ADC) za ustvarjanje digitalnega signala.

Medtem ko DAC pretvori digitalni binarni signal v analogni, kot je napetost, ADC naredi obratno. Vzame analogni vir in ga pretvori v digitalni. Skupaj za pretvornik DAC pretvornik in pretvornik ADC lahko predstavljata velik del tehnologije avdio inženiringa in snemanja. Način njihove uporabe sta namenjena aplikacijam v komunikacijski tehnologiji, o katerih se lahko naučite z vadnico ADC in DAC.

Prevajalec lahko besede pretvori v druge besede med jeziki na enak način, tako da ADC in DAC skupaj ljudem omogočajo komunikacijo na velike razdalje. Ko nekoga pokličete po telefonu, vaš glas mikrofon pretvori v analogni električni signal.

Nato ADC pretvori analogni signal v digitalni. Digitalni tokovi se pošljejo po omrežnih paketih in ko dosežejo cilj, jih DAC pretvori nazaj v analogni električni signal.

Ti modeli morajo upoštevati značilnosti komuniciranja prek ADC-jev in DAC-ov. Število meritev, ki jih DAC opravi vsako sekundo, je hitrost vzorčenja ali frekvenca vzorčenja. Višja hitrost vzorčenja omogoča napravam večjo natančnost. Inženirji morajo ustvariti tudi opremo z velikim številom botov, ki predstavlja število korakov, uporabljenih, kot je opisano zgoraj, za prikaz napetosti v določenem trenutku.

Več korakov, večja je ločljivost. Ločljivost lahko določite tako, da vzamete 2 na število bitov DAC-a ali ADC-ja, ki ustvarja analogni oziroma digitalni signal. Za 8-bitni ADC bi bila ločljivost 256 korakov.

•••Syed Hussain Ather

Pretvornik DAC pretvori binarno vrednost v napetostno vrednost. Ta vrednost je izhodna napetost, kot je razvidno iz zgornjega diagrama. Izhodno napetost lahko izračunate kot

za napetostiVčez vsak dušilnik in prevodnostGvsakega dušilca. Dušilci so del postopka pri ustvarjanju analognega signala za zmanjšanje popačenja. Povezani so vzporedno, tako da vsaka posamezna prevodnost povzame pot skozi to formulo digitalnega v analogni pretvornik.

Lahko uporabišTheveninov izrekpovezati upor vsakega dušilnika z njegovo prevodnostjo. TheOdpornost proti teveninu​ ​je​

Theveninov izrek pravi: "Vsako linearno vezje, ki vsebuje več napetosti in uporov, je mogoče nadomestiti z eno samo zaporedno napetostjo z enim uporom, povezanim preko bremena. "Tako lahko izračunate količine iz zapletenega vezja, kot da bi bilo preprosto eno.

Ne pozabite, da lahko tudi uporabljateOhmov zakon,​ ​V = IRza napetostV, trenutnojazin odpornostRpri obravnavanju teh vezij in katere koli digitalno-analogne pretvorniške formule. Če poznate upor pretvornika DAC, lahko za merjenje izhodne napetosti ali toka uporabite vezje s pretvornikom DAC.

Obstaja veliko priljubljenihADC arhitekturekot so zaporedni približni register (SAR), pretvorniki Delta-Sigma (∆∑) in cevovodi. SAR pretvori vhodni analogni signal v digitalni, tako da "zadrži" signal. To pomeni iskanje neprekinjene analogne valovne oblike skozi binarno iskanje, ki pregleda vse možne ravni kvantizacije, preden najde digitalni izhod za vsako pretvorbo.

​Kvantizacijaje metoda preslikave velikega nabora vhodnih vrednosti iz neprekinjene valovne oblike v izhodne vrednosti, ki jih je manj. SAR-ADC-ji so na splošno enostavni za uporabo z manjšo porabo energije in natančnostjo.

​Delta-Sigma modelipoiščite povprečje vzorca v času, ki ga uporablja kot vhodni digitalni signal. Povprečje časovne razlike samega signala je predstavljeno z grškima simboloma delta (∆) in sigma (∑), kar mu daje ime. Ta metoda ADC-jev ima visoko ločljivost in visoko stabilnost ob nizki porabi energije in stroških.

Končno,Cevovodni pretvornikiuporabite dve stopnji, ki jo "držijo" kot metode SAR in signal pošljejo skozi različne korake, kot so bliskovni ADC-ji in dušilniki. Flash ADC primerja vsak signal vhodne napetosti v majhnem vzorcu časa z referenčno napetostjo, da ustvari binarni digitalni izhod. Signali cevovodov so običajno na višji pasovni širini, vendar z nižjo ločljivostjo in potrebujejo več moči za delovanje.

Eden od pogosto uporabljenih načrtov DAC jeOmrežje R-2R. Pri tem se uporabljajo dve vrednosti uporov, pri čemer je ena dvakrat večja od druge. To lestvico R-2R omogoča enostavno kot način uporabe uporov za oslabitev in pretvorbo vhodnega digitalnega signala ter za delovanje digitalnega v analogni pretvornik.

Abinarno utežen uporje še en pogost primer DAC. Te naprave uporabljajo upore z izhodi, ki se sestanejo na enem uporu, ki sešteje upore. Pomembnejši deli vhodnega digitalnega toka bodo dali večji izhodni tok. Več bitov te ločljivosti bo omogočilo pretok več toka.

MP3 in CD-ji shranjujejo zvočne signale v digitalnih oblikah. To pomeni, da se DAC uporabljajo v CD predvajalnikih in drugih digitalnih napravah, ki proizvajajo zvoke, kot so zvočne kartice za računalnike in video igre. DAC-ji, ki ustvarjajo analogni linijski izhod, se lahko uporabljajo v ojačevalnikih ali celo zvočnikih USB.

Te aplikacije DAC-ov se običajno zanašajo na konstantno vhodno napetost ali tok za ustvarjanje izhodne napetosti in delovanje digitalno-analognega pretvornika. Množenje DAC-ov lahko uporablja različne vhodne napetosti ali tokovne vire, vendar omejuje pasovno širino, ki jo lahko uporabi.