Dijitalden Analoga Dönüştürücü Nasıl Çalışır?

Günlük yaşamınızda kullandığınız elektronik ve ekipmanların, veri ve girdi kaynaklarını başka biçimlere dönüştürmesi gerekir. Dijital ses ekipmanı için, bir MP3 dosyasının ses üretme şekli, analog ve dijital veri formatları arasında dönüştürmeye dayanır. Bu dijital-analog dönüştürücüler (DAC'ler), giriş dijital verilerini alır ve bu amaçlar için bunları analog ses sinyallerine dönüştürür.

Bu ses ekipmanının ürettiği ses, dijital giriş verilerinin analog biçimidir. Bu dönüştürücüler, sesin, kullanımı kolay bir ses türü olan dijital bir formattan dönüştürülmesine izin verir. üreten hava basıncındaki değişikliklerden oluşan analog bir formatta bilgisayarlar ve diğer elektronik cihazlar. sesin kendisi.

DAC'ler, dijital ses biçiminin ikili sayısını alır ve onu analog bir voltaj veya akıma dönüştürür, tamamen bir şarkı boyunca yapıldığında, dijital sinyali temsil eden bir ses dalgası oluşturabilir. Her dijital okumanın "adımlarında" dijital sesin analog versiyonunu oluşturur.

DAC, sesi oluşturmadan önce bir merdiven basamağı dalgası oluşturur. Bu, her dijital okuma arasında küçük bir "sıçrama" olan bir dalgadır. Bu atlamaları düzgün, sürekli bir analog okumaya dönüştürmek için DAC'ler enterpolasyon kullanır. Merdiven basamağı dalgasında yan yana iki noktaya bakıp aralarındaki değerleri belirleme yöntemidir.

Bu, sesi pürüzsüz ve daha az bozuk hale getirir. DAC'ler, sürekli bir dalga biçimine yumuşatılmış bu voltajları verir. DAC'nin aksine, ses sinyallerini alan bir mikrofon, dijital bir sinyal oluşturmak için bir analogdan dijitale dönüştürücü (ADC) kullanır.

Bir DAC, dijital bir ikili sinyali voltaj gibi bir analog sinyale dönüştürürken, bir ADC bunun tersini yapar. Analog bir kaynak alır ve onu dijitale dönüştürür. Bir DAC için birlikte kullanıldığında, dönüştürücü ve bir ADC dönüştürücü, ses mühendisliği ve kayıt teknolojisinin büyük bir bölümünü oluşturabilir. Her ikisinin de kullanılma şekli, bir ADC ve DAC öğreticisi aracılığıyla öğrenebileceğiniz iletişim teknolojisindeki uygulamaları oluşturur.

Bir çevirmenin sözcükleri diller arasında başka sözcüklere dönüştürmesiyle aynı şekilde, ADC'ler ve DAC'ler insanların uzun mesafelerde iletişim kurmasını sağlamak için birlikte çalışır. Birini telefonla aradığınızda, sesiniz bir mikrofon tarafından analog elektrik sinyaline dönüştürülür.

Ardından, bir ADC, analog sinyali dijitale dönüştürür. Dijital akımlar ağ paketleri aracılığıyla gönderilir ve hedefe ulaştıklarında bir DAC tarafından tekrar analog elektrik sinyaline dönüştürülürler.

Bu tasarımlar, ADC'ler ve DAC'ler aracılığıyla iletişim kurma özelliklerini dikkate almalıdır. DAC'nin her saniyede aldığı ölçüm sayısı, örnekleme hızı veya örnekleme frekansıdır. Daha yüksek bir örnekleme hızı, cihazların daha fazla doğruluk elde etmesini sağlar. Mühendisler ayrıca, belirli bir zaman noktasındaki voltajı temsil etmek için yukarıda açıklandığı gibi kullanılan adım sayısını temsil eden çok sayıda bot içeren ekipman oluşturmalıdır.

Adım sayısı arttıkça çözünürlük artar. Sırasıyla analog veya dijital sinyali oluşturan DAC veya ADC'nin bit sayısının 2'sini alarak çözünürlüğü belirleyebilirsiniz. 8 bitlik bir ADC için çözünürlük 256 adım olacaktır.

•••Seyit Hüseyin Ather

Bir DAC dönüştürücü, ikiliyi bir voltaj değerine dönüştürür. Bu değer, yukarıdaki şemada görüldüğü gibi voltaj çıkışıdır. Çıkış voltajını şu şekilde hesaplayabilirsiniz:

gerilimler içinVher bir zayıflatıcı ve iletkenlik boyuncaGher zayıflatıcı Zayıflatıcılar, bozulmayı azaltmak için analog sinyal oluşturma sürecinin bir parçasıdır. Paralel olarak bağlanırlar, böylece her bir bireysel iletkenlik bu dijitalden analoğa dönüştürücü formülü ile bu şekilde özetlenir.

KullanabilirsinizThevenin teoremiHer zayıflatıcının direncini iletkenliğiyle ilişkilendirmek.Thevenin direnci​ ​dır-dir​

Thevenin teoremi, "Birkaç voltaj ve direnç içeren herhangi bir doğrusal devre, seri olarak yalnızca tek bir voltajla değiştirilebilir. yük boyunca bağlı tek bir dirençle." Bu, karmaşık bir devreden miktarları basit bir devreymiş gibi hesaplamanıza olanak tanır. bir.

Ayrıca kullanabileceğinizi unutmayınOhm Yasası,​ ​V = IRvoltaj içinV, akımbenve direnç$Bu devreler ve herhangi bir dijital-analog dönüştürücü formülü ile uğraşırken. Bir DAC dönüştürücünün direncini biliyorsanız, çıkış voltajını veya akımını ölçmek için içinde DAC dönüştürücü bulunan bir devre kullanabilirsiniz.

çok popüler varADC mimarileriardışık yaklaşım kaydı (SAR), Delta-Sigma (∆∑) ve Boru Hattı dönüştürücüleri gibi. SAR, sinyali "tutarak" bir analog giriş sinyalini dijitale dönüştürür. Bu, her dönüşüm için bir dijital çıktı bulmadan önce olası tüm niceleme seviyelerini inceleyen ikili bir arama yoluyla sürekli analog dalga biçimini aramak anlamına gelir.

​nicelemesürekli bir dalga biçiminden sayıca daha az olan çıktı değerlerine büyük bir girdi değerleri kümesini eşleme yöntemidir. SAR ADC'leri genellikle daha düşük güç kullanımı ve yüksek doğruluk ile kullanımı kolaydır.

​Delta-Sigma tasarımlarıGiriş dijital sinyali olarak kullandığı zaman içindeki örneğin ortalamasını bulun. Sinyalin kendisinin zaman farkının ortalaması, Yunan sembolleri delta (∆) ve sigma (∑) kullanılarak temsil edilir ve buna adını verir. Bu ADC yöntemi, düşük güç kullanımı ve maliyeti ile yüksek çözünürlüğe ve yüksek kararlılığa sahiptir.

En sonunda,Boru hattı dönüştürücülerSAR yöntemleri gibi "tutan" ve flaş ADC'ler ve zayıflatıcılar gibi çeşitli adımlardan sinyali gönderen iki aşama kullanın. Bir flaş ADC, ikili bir dijital çıkış oluşturmak için küçük bir zaman örneği üzerinden her giriş voltajı sinyalini bir referans voltajıyla karşılaştırır. Boru hattı sinyalleri genellikle daha yüksek bant genişliklerindedir, ancak daha düşük çözünürlüğe sahiptir ve çalıştırmak için daha fazla güce ihtiyaç duyar.

Yaygın olarak kullanılan bir DAC tasarımı,R-2R ağı. Bu, biri diğerinden iki kat daha büyük olan iki direnç değeri kullanır. Bu, giriş dijital sinyalini azaltmak ve dönüştürmek ve dijitalden analoğa dönüştürücünün çalışmasını sağlamak için dirençleri kullanma yöntemi olarak R-2R'nin kolayca ölçeklenmesini sağlar.

birikili ağırlıklı dirençDAC'nin başka bir yaygın örneğidir. Bu cihazlar, dirençleri toplayan tek dirençte buluşan çıkışları olan dirençler kullanır. Giriş dijital akımının daha önemli kısımları daha büyük çıkış akımı verecektir. Bu çözünürlüğün daha fazla biti, daha fazla akımın geçmesine izin verecektir.

MP3'ler ve CD'ler, ses sinyallerini dijital formatlarda saklar. Bu, DAC'lerin CD oynatıcılarda ve bilgisayarlar ve video oyunları için ses kartları gibi sesler üreten diğer dijital cihazlarda kullanıldığı anlamına gelir. Analog hat seviyesinde çıkış oluşturan DAC'ler, amplifikatörlerde ve hatta USB hoparlörlerde kullanılabilir.

DAC'lerin bu uygulamaları, çıkış voltajını oluşturmak ve dijitalden analoğa dönüştürücünün çalışmasını sağlamak için tipik olarak sabit bir giriş voltajına veya akımına dayanır. Çarpma DAC'leri, değişen giriş voltajı veya akım kaynakları kullanabilir, ancak kullanabilecekleri bant genişliği konusunda kısıtlamaları vardır.