Kako radi digitalni analogni pretvarač?

Sadržaj

• Kako rade digitalni ili audio pretvarači
• Vodič za ADC i DAC
• Formula digitalnog u analogni pretvarač
• ADC Arhitekture
• Digitalni analogni pretvarač radi
• Praktične primjene pretvarača

Elektronika i oprema koju koristite u svakodnevnom životu trebaju transformirati podatke i ulazne izvore u druge formate. Za digitalnu audio opremu način na koji MP3 datoteka proizvodi zvuk ovisi o pretvaranju između analognog i digitalnog formata podataka. Ovi digitalno-analogni pretvarači (DAC-ovi) za tu svrhu preuzimaju ulazne digitalne podatke i pretvaraju ih u analogne audio signale.

Kako rade digitalni ili audio pretvarači

Zvuk koji proizvodi ta audio oprema analogni je oblik digitalnih ulaznih podataka. Ti pretvarači omogućavaju pretvaranje zvuka iz digitalnog formata, zvuka koji se lako koristi za računala i drugu elektroniku, u analogni format, načinjen od varijacija tlaka zraka koje proizvode sam zvuk.

DAC-ovi uzimaju binarni broj digitalnog oblika zvuka i pretvaraju ga u analogni napon ili struju koji, kada se u potpunosti napravi tijekom pjesme, može stvoriti val zvuka koji predstavlja digitalni signal. To stvara analognu verziju digitalnog zvuka u "koracima" svakog digitalnog čitanja.

Prije nego što stvori zvuk, DAC stvori val stepenica. Ovo je val u kojem postoji mali „skok“ između svakog digitalnog čitanja. Da bi pretvorili ove skokove u glatko, kontinuirano analogno čitanje, DAC-ovi koriste interpolaciju. Ovo je metoda gledanja dvije točke jedna do druge na valu stepenica i određivanje vrijednosti između njih.

To čini zvuk glatkim i manje izobličenim. DAC-ovi ispisuju ove napone koji su izglađeni u kontinuirani oblik vala. Za razliku od DAC-a, mikrofon koji prima audio signale koristi analogno-digitalni pretvarač (ADC) za stvaranje digitalnog signala.

Vodič za ADC i DAC

Dok DAC pretvara digitalni binarni signal u analogni kao što je napon, ADC radi obrnuto. Uzima analogni izvor i pretvara ga u digitalni. Za DAC, pretvarač i ADC pretvarač zajedno čine veliki dio tehnologije audio inženjeringa i snimanja. Način na koji su oba korištena čini aplikacije u komunikacijskoj tehnologiji o kojima možete naučiti kroz ADC i DAC tutorial.

Na isti način prevoditelj može transformirati riječi u druge riječi između jezika, ADC-ovi i DAC-ovi rade zajedno, omogućujući ljudima da komuniciraju na velikim udaljenostima. Kad nekoga nazovete telefonom, vaš se mikrofon pretvara u analogni električni signal.

Zatim ADC pretvara analogni signal u digitalni. Digitalne struje šalju se putem mrežnih paketa i kad dosegnu odredište, DAC-om se pretvore u analogni električni signal.

Ovi dizajni moraju uzeti u obzir značajke komunikacije putem ADC-a i DAC-a. Broj mjerenja koje DAC obavlja u svakoj sekundi je stopa uzorkovanja ili učestalost uzorkovanja. Veća stopa uzorkovanja omogućuje uređajima da postignu veću točnost. Inženjeri također moraju stvoriti opremu s velikim brojem botova koji predstavljaju broj koraka koji su prethodno opisani kako bi prikazali napon u određenom trenutku.

Što više koraka, veća je razlučivost. Možete odrediti razlučivost uzimajući 2 na snagu broja bita DAC-a ili ADC-a koji stvara analogni ili digitalni signal. Za 8-bitni ADC rezolucija bi bila 256 koraka.

Formula digitalnog u analogni pretvarač

••• Syed Hussain Ather

DAC pretvarač pretvara binarnu vrijednost u vrijednost napona. Ova vrijednost je izlaz napona kao što se vidi na gornjem dijagramu. Možete izračunati izlazni napon kao V_van = (V₄G₄ + V₃G₃ + V₂G₂ + V₁G₁) / (G₄ + G₃ + G₂ + G₁) za napone V preko svakog prigušivača i vodljivosti G svakog atenuatora. Atenuatori su dio procesa stvaranja analognog signala za smanjenje izobličenja. Oni su povezani paralelno, tako da svaka pojedina provodnost ovako sažima ovu formulu digitalnog u analogni pretvarač.

Možeš koristiti Theveninov teorem povezati otpor svakog atenuatora na njegovu provodljivost. Thevenin otpor je R_t = 1 / (G₁ + G₂ + G₃ + G₄). Theveninov teorem kaže, "Svaki linearni krug koji sadrži nekoliko napona i otpora može se zamijeniti samo jednim pojedinačnim naponom u nizu s jednim otporom povezanim preko opterećenja." To vam omogućuje izračunavanje količina iz kompliciranog kruga kao da je to jednostavno.

Ne zaboravite da možete koristiti Ohmov zakon, V = IR za napon V, Trenutno ja i otpor R kada se bavimo ovim krugovima i bilo kojom formulom digitalno-analognog pretvarača. Ako znate otpor DAC pretvarača, za mjerenje izlaznog napona ili struje možete upotrijebiti sklop s DAC pretvaračem u njemu.

ADC Arhitekture

Postoje mnogi popularni ADC arhitekture kao što su sukcesivni registar aproksimacije (SAR), Delta-Sigma (∆∑) i cjevovodski pretvarači. SAR pretvara ulazni analogni signal u digitalni "držeći" signal. To znači pretraživanje neprekidnog analognog valnog oblika binarnom pretragom koja pregledava sve moguće razine kvantizacije prije pronalaska digitalnog izlaza za svaku pretvorbu.

kvantizacija je metoda mapiranja velikog niza ulaznih vrijednosti s kontinuiranog oblika vala u izlazne vrijednosti koje su manje u broju. SAR ADC-ovi općenito su jednostavni za upotrebu uz manju potrošnju energije i jednaku preciznost.

Delta-Sigma dizajni pronaći prosjek uzorka tijekom vremena koji koristi kao ulazni digitalni signal. Prosjek preko razlike u vremenu samog signala prikazan je upotrebom grčkih simbola delta (∆) i sigma (∑), dajući mu ime. Ova metoda ADC-a ima visoku rezoluciju i visoku stabilnost s niskom potrošnjom energije i troškovima.

Konačno, Cevovodni pretvarači koristite dvije faze koje ga "drže" poput SAR metoda i signala kroz različite korake, poput flash ADC-a i prigušivača. Flash ADC uspoređuje svaki ulazni napon signala tokom malog uzorka vremena s referentnim naponom kako bi stvorio binarni digitalni izlaz. Signalni cjevovodi obično su na većoj propusnoj širini, ali s nižom rezolucijom i za pokretanje im treba više snage.

Digitalni analogni pretvarač radi

Jedan od široko korištenih DAC dizajna je R-2R mreža, Za to se koriste dvije vrijednosti otpornika s tim da je jedan dvostruko veći od drugog. To omogućava R-2R ljestvicu lako kao metodu korištenja otpornika da priguše i transformiraju ulazni digitalni signal i omoguće rad digitalnog u analogni pretvarač.

binarni ponderirani otpornik još je čest primjer DAC-a. Ovi uređaji koriste otpornike s izlazima koji se susreću kod pojedinačnog otpornika koji zbraja otpor. Značajniji dijelovi ulazne digitalne struje daju veću izlaznu struju. Više bitova ove rezolucije omogućit će protok struje više struje.

Praktične primjene pretvarača

MP3 i CD diskovi pohranjuju audio signale u digitalnim formatima. To znači da se DAC-ovi koriste u CD uređajima i drugim digitalnim uređajima koji proizvode zvukove poput zvučnih kartica za računala i video igre. DAC-ovi koji stvaraju analogni linijski izlaz mogu se upotrijebiti u pojačalima ili čak USB zvučnicima.

Ove primjene DAC-ova obično se oslanjaju na konstantni ulazni napon ili struju kako bi stvorili izlazni napon i radili na digitalnom i analognom pretvaraču. Umnožavanjem DAC-ova mogu se koristiti različiti ulazni napon ili izvori struje, ali imaju ograničenja u širini pojasa koji mogu koristiti.