Hvordan fungerer en digital til analog konverter?

Indhold

• Sådan fungerer digitale til lydkonvertere
• ADC og DAC Tutorial
• Digital til analog konverterformel
• ADC Arkitekturer
• Digital til analog konverter arbejder
• Praktiske anvendelser af konvertere

Elektronik og udstyr, som du bruger i din hverdag har brug for at omdanne data og inputkilder til andre formater. For digitalt lydudstyr er den måde, hvorpå en MP3-fil producerer lyd, afhængig af konvertering mellem analoge og digitale formater af data. Disse digital-til-analoge omformere (DAC'er) tager inddata digitale data og konverterer dem til analoge lydsignaler til disse formål.

Sådan fungerer digitale til lydkonvertere

Lyden, som dette lydudstyr producerer, er den analoge form af digitale inputdata. Disse konvertere lader lyd konverteres fra et digitalt format, en letanvendelig type lyd, som computere og anden elektronik, til et analogt format, lavet af variationer i lufttryk, der producerer lyd i sig selv.

DAC'er tager et binært nummer af den digitale form for lyd og forvandler det til en analog spænding eller strøm, der, når det udføres helt i løbet af en sang, kan skabe en bølge af lyd, der repræsenterer det digitale signal. Det opretter den analoge version af den digitale lyd i "trin" i hver digital læsning.

Før den opretter lyden, opretter DAC'en en trappetrin bølge. Dette er en bølge, hvor der er et lille "spring" mellem hver digital læsning. For at konvertere disse spring til en jævn, kontinuerlig analog læsning bruger DAC'er interpolering. Dette er en metode til at se på to punkter ved siden af ​​hinanden på trappetrinbølgen og bestemme værdierne imellem dem.

Dette gør lyden glat og mindre forvrænget. DAC'er udsender disse spændinger, der er udjævnet til en kontinuerlig bølgeform. I modsætning til DAC bruger en mikrofon, der samler lydsignaler, en analog-til-digital konverter (ADC) til at oprette et digitalt signal.

ADC og DAC Tutorial

Mens en DAC konverterer et digitalt binært signal til et analogt signal, såsom spænding, gør en ADC det modsatte. Den tager en analog kilde og konverterer den til en digital. Brugt sammen til en DAC kan konverteren og en ADC-konverter udgøre en stor del af teknologien til lydteknik og -optagelse. Den måde, de begge bruges på, gør til applikationer i kommunikationsteknologi, som du kan lære om gennem en ADC- og DAC-tutorial.

På samme måde som en oversætter kan omdanne ord til andre ord mellem sprog, ADC'er og DAC'er fungerer sammen for at lade folk kommunikere over lange afstande. Når du ringer til nogen over telefonen, konverteres din stemme til et analogt elektrisk signal af en mikrofon.

Derefter konverterer en ADC det analoge signal til et digitalt signal. De digitale strømme sendes gennem netværkspakker, og når de når destinationen, konverteres de tilbage til et analogt elektrisk signal af en DAC.

Disse design skal tage hensyn til funktionerne ved kommunikation gennem ADC'er og DAC'er. Antallet af målinger, som DAC foretager hvert sekund, er samplingshastigheden eller samplingfrekvensen. En højere prøvehastighed gør det muligt for enhederne at opnå større nøjagtighed. Ingeniører skal også oprette udstyr med et stort antal bots, der repræsenterer antallet af anvendte trin, som beskrevet ovenfor, til at repræsentere spændingen på et givet tidspunkt.

Jo flere trin, jo højere er opløsningen. Du kan bestemme opløsningen ved at tage 2 til effekten for antallet af bit af DAC eller ADC, der opretter henholdsvis det analoge eller det digitale signal. For en 8-bit ADC ville opløsningen være 256 trin.

Digital til analog konverterformel

••• Syed Hussain Ather

En DAC-konverter omdanner en binær til en spændingsværdi. Denne værdi er spændingsudgangen, som det ses i diagrammet ovenfor. Du kan beregne udgangsspændingen som V_ud = (V₄G₄ + V₃G₃ + V₂G₂ + V₁G₁) / (G₄ + G₃ + G₂ + G₁) for spændingerne V på tværs af hver dæmpning og ledningsevne G af hver dæmpning. Attenuatorerne er en del af processen i oprettelsen af ​​det analoge signal for at reducere forvrængning. De er parallelt forbundet, så hver enkelt konduktans opsummeres på denne måde gennem denne digital til analoge konverterformel.

Du kan bruge Thevenins teorem at relatere hver dæmpnings modstand til dens ledningsevne. Det Thevenin-modstand er R_t = 1 / (G₁ + G₂ + G₃ + G₄). Thevenins teorem siger, "Ethvert lineært kredsløb, der indeholder flere spændinger og modstande, kan erstattes af kun en enkelt spænding i serie med en enkelt modstand forbundet over belastningen." Dette giver dig mulighed for at beregne mængder fra et kompliceret kredsløb, som om det var et enkelt.

Husk at du også kan bruge Ohms lov, V = IR for spænding V, nuværende jeg og modstand R når man beskæftiger sig med disse kredsløb og enhver digital til analog konverterformel. Hvis du kender modstanden for en DAC-konverter, kan du bruge et kredsløb med en DAC-konverter i det til at måle udgangsspændingen eller strømmen.

ADC Arkitekturer

Der er mange populære ADC-arkitekturer såsom successivt tilnærmelsesregister (SAR), Delta-Sigma (∆∑) og rørledningsomformere. SAR forvandler et analogt indgangssignal til et digitalt signal ved at "holde" signalet. Dette betyder, at man søger i den kontinuerlige analoge bølgeform gennem en binær søgning, der ser gennem alle mulige kvantiseringsniveauer, før man finder en digital output for hver konvertering.

kvantisering er en metode til kortlægning af et stort sæt inputværdier fra en kontinuerlig bølgeform til outputværdier, der er færre i antal. SAR ADC'erne er generelt lette at bruge med lavere strømforbrug og høj nøjagtighed.

Delta-Sigma designer find gennemsnittet af prøven over den tid, den bruger som det digitale indgangssignal. Gennemsnittet over forskellen i tid for selve signalet er repræsenteret ved hjælp af de græske symboler delta (∆) og sigma (∑), hvilket giver det sit navn. Denne metode til ADC'er har en høj opløsning og høj stabilitet med lav strømforbrug og omkostninger.

Endelig, Rørledningsomformere Brug to trin, der "holder" det som SAR-metoder og signalet gennem forskellige trin, såsom flash-ADC'er og dæmpere. En flash ADC sammenligner hvert indgangsspændingssignal over en lille prøveperiode med en referencespænding for at skabe en binær digital udgang. Rørledningsignaler har generelt højere båndbredde, men med lavere opløsning og har brug for mere strøm for at køre.

Digital til analog konverter arbejder

Et meget brugt DAC-design er R-2R netværk. Dette bruger to modstandsværdier med den ene dobbelt så stor som den anden. Dette lader R-2R let skalere som en metode til at bruge modstande til at dæmpe og transformere det digitale indgangssignal og få den digitale til analoge konverter til at fungere.

EN binærvægtet modstand er et andet almindeligt eksempel på DAC. Disse enheder bruger modstande med udgange, der mødes i den enkelte modstand, som opsummerer modstanderne. De mere markante dele af den digitale indgangsstrøm giver større udgangsstrøm. Flere bits af denne opløsning tillader mere strøm at strømme igennem.

Praktiske anvendelser af konvertere

MP3'er og cd'er gemmer lydsignaler i digitale formater. Dette betyder, at DAC'er bruges i CD-afspillere og andre digitale enheder, der producerer lyde som lydkort til computere og videospil. DAC'er, der skaber analog linieniveauudgang, kan bruges i forstærkere eller endda USB-højttalere.

Disse applikationer af DAC'er er typisk afhængige af en konstant indgangsspænding eller strøm for at skabe udgangsspænding og få den digitale til analoge konverter til at fungere. Multiplikation af DAC'er kan bruge forskellige indgangsspændinger eller strømkilder, men de har begrænsninger på båndbredden, de kan bruge.