Hoe werkt een digitaal naar analoog converter?

Inhoud

• Hoe digitaal naar audio converters werken
• ADC en DAC-zelfstudie
• Formule digitaal naar analoog converter
• ADC-architecturen
• Digitaal naar analoog converter werkt
• Praktische toepassingen van converters

Elektronica en apparatuur die u in uw dagelijks leven gebruikt, moeten gegevens en invoerbronnen in andere formaten transformeren. Voor digitale audio-apparatuur is de manier waarop een MP3-bestand geluid produceert afhankelijk van conversie tussen analoge en digitale gegevensindelingen. Deze digitaal-naar-analoog converters (DAC's) nemen digitale invoergegevens en zetten deze voor deze doeleinden om in analoge audiosignalen.

Hoe digitaal naar audio converters werken

Het geluid dat deze audioapparatuur produceert, is de analoge vorm van digitale invoergegevens. Met deze converters kan audio worden geconverteerd van een digitaal formaat, een eenvoudig te gebruiken type audio dat computers en andere elektronica, naar een analoog formaat, gemaakt van variaties in luchtdruk die zelf geluid produceren.

DAC's nemen een binair getal van de digitale vorm van audio en veranderen deze in een analoge spanning of stroom die, wanneer ze volledig in de loop van een lied wordt uitgevoerd, een golf van audio kan creëren die het digitale signaal vertegenwoordigt. Het creëert de analoge versie van de digitale audio in "stappen" van elke digitale meting.

Voordat de audio wordt gemaakt, maakt de DAC een traptredegolf. Dit is een golf waarin er een kleine "sprong" is tussen elke digitale meting. Om deze sprongen om te zetten in een vloeiende, continue analoge meting, gebruiken DAC's interpolatie. Dit is een methode om naar twee punten naast elkaar op de traptredegolf te kijken en de waarden daartussen te bepalen.

Dit maakt het geluid soepel en minder vervormd. DAC's voeren deze spanningen uit die zijn afgevlakt tot een continue golfvorm. In tegenstelling tot DAC gebruikt een microfoon die audiosignalen opvangt een analoog-naar-digitaal converter (ADC) om een ​​digitaal signaal te creëren.

ADC en DAC-zelfstudie

Terwijl een DAC een digitaal binair signaal omzet in een analoog signaal zoals spanning, doet een ADC het omgekeerde. Het neemt een analoge bron en converteert deze naar een digitale. Samen gebruikt, voor een DAC, kunnen de converter en een ADC-converter een groot deel van de technologie van audio-engineering en opname uitmaken. De manier waarop ze allebei worden gebruikt, maakt toepassingen voor communicatietechnologie mogelijk waarover u meer te weten kunt komen via een ADC- en DAC-zelfstudie.

Op dezelfde manier waarop een vertaler woorden in andere woorden tussen talen omzet, werken ADC's en DAC's samen om mensen over lange afstanden te laten communiceren. Wanneer u iemand via de telefoon belt, wordt uw stem door een microfoon omgezet in een analoog elektrisch signaal.

Vervolgens converteert een ADC het analoge signaal naar een digitaal. De digitale stromen worden verzonden via netwerkpakketten en wanneer ze de bestemming bereiken, worden ze door een DAC weer omgezet in een analoog elektrisch signaal.

Deze ontwerpen moeten rekening houden met de kenmerken van communicatie via ADC's en DAC's. Het aantal metingen dat de DAC bij elke seconde uitvoert, is de bemonsteringssnelheid of bemonsteringsfrequentie. Een hogere sample-snelheid zorgt ervoor dat de apparaten een grotere nauwkeurigheid bereiken. Ingenieurs moeten ook apparatuur maken met een groot aantal bots die het aantal gebruikte stappen weergeven, zoals hierboven beschreven, om de spanning op een bepaald tijdstip weer te geven.

Hoe meer stappen, hoe hoger de resolutie. U kunt de resolutie bepalen door 2 te nemen op het vermogen van het aantal bits van de DAC of ADC die respectievelijk het analoge of digitale signaal creëert. Voor een 8-bit ADC zou de resolutie 256 stappen zijn.

Formule digitaal naar analoog converter

••• Syed Hussain Ather

Een DAC-omzetter verandert een binair getal in een spanningswaarde. Deze waarde is de uitgangsspanning zoals te zien in het bovenstaande diagram. U kunt de uitgangsspanning als berekenen V_uit = (V₄G₄ + V₃G₃ + V₂G₂ + V₁G₁) / (G₄ + G₃ + G₂ + G₁) voor de spanningen V over elke verzwakker en de geleiding G van elke verzwakker. De verzwakkers maken deel uit van het proces bij het creëren van het analoge signaal om vervorming te verminderen. Ze zijn parallel verbonden, dus elke afzonderlijke geleiding vat deze manier samen door deze formule van digitaal naar analoog converter.

Je kunt gebruiken Thevenins stelling om de weerstand van elke verzwakker te relateren aan zijn geleidbaarheid. De Thevenin-weerstand is R_t = 1 / (G₁ + G₂ + G₃ + G₄). De stelling van Thevenins stelt: "Elk lineair circuit dat verschillende spanningen en weerstanden bevat, kan worden vervangen door slechts één enkele spanning in serie met een enkele weerstand die over de belasting is aangesloten." Hiermee kunt u hoeveelheden uit een gecompliceerd circuit berekenen alsof het een eenvoudig circuit was.

Vergeet niet dat u ook kunt gebruiken De wet van Ohm, V = IR voor spanning V, huidige ik en weerstand R bij het omgaan met deze circuits en elke digitaal naar analoog converterformule. Als u de weerstand van een DAC-omzetter kent, kunt u een circuit met een DAC-omzetter gebruiken om de uitgangsspanning of -stroom te meten.

ADC-architecturen

Er zijn er veel populair ADC-architecturen zoals opeenvolgend benaderingsregister (SAR), Delta-Sigma (∆∑) en pijplijnconverters. De SAR verandert een analoog ingangssignaal in een digitaal signaal door het signaal "vast te houden". Dit betekent dat de continue analoge golfvorm wordt gezocht via een binaire zoekopdracht die alle mogelijke kwantisatieniveaus doorzoekt voordat voor elke conversie een digitale uitgang wordt gevonden.

quantisatie is een methode voor het in kaart brengen van een grote reeks invoerwaarden van een continue golfvorm tot uitvoerwaarden die minder in aantal zijn. De SAR ADC's zijn over het algemeen eenvoudig te gebruiken met een lager stroomverbruik en hoge nauwkeurigheid.

Delta-Sigma-ontwerpen zoek het gemiddelde van het monster gedurende de tijd die het gebruikt als het digitale ingangssignaal. Het gemiddelde over het verschil in tijd van het signaal zelf wordt weergegeven met behulp van de Griekse symbolen delta (∆) en sigma (∑), waardoor het zijn naam krijgt. Deze methode van ADC's heeft een hoge resolutie en hoge stabiliteit met laag stroomverbruik en kosten.

Tenslotte, Pijpleiding converters gebruik twee fasen die het "vasthouden" zoals SAR-methoden en het signaal via verschillende stappen, zoals flits-ADC's en verzwakkers. Een flits ADC vergelijkt elk ingangsspanningssignaal over een korte tijdsduur met een referentiespanning om een ​​binaire digitale uitgang te creëren. Pijpleidingssignalen hebben over het algemeen een hogere bandbreedte, maar met een lagere resolutie en hebben meer vermogen nodig om te werken.

Digitaal naar analoog converter werkt

Een veel gebruikt DAC-ontwerp is het R-2R netwerk. Dit maakt gebruik van twee weerstandswaarden waarvan de ene twee keer zo groot is als de andere. Hierdoor kan de R-2R eenvoudig schalen als een methode om weerstanden te gebruiken om het digitale ingangssignaal te verzwakken en te transformeren en de digitaal-naar-analoogomzetter te laten werken.

EEN binair gewogen weerstand is een ander veel voorkomend voorbeeld van DAC. Deze apparaten gebruiken weerstanden met uitgangen die elkaar ontmoeten op de weerstand die de weerstanden samenvat. De meer significante delen van de digitale ingangsstroom zullen een grotere uitgangsstroom geven. Meer bits van deze resolutie laten meer stroom door.

Praktische toepassingen van converters

MP3's en CD's slaan audiosignalen op in digitale formaten. Dit betekent dat DAC's worden gebruikt in CD-spelers en andere digitale apparaten die geluiden produceren zoals geluidskaarten voor computers en videogames. DAC's die analoge lijnniveau-uitvoer creëren, kunnen worden gebruikt in versterkers of zelfs USB-luidsprekers.

Deze toepassingen van DAC's vertrouwen meestal op een constante ingangsspanning of -stroom om de uitgangsspanning te creëren en de digitaal-naar-analoogomzetter te laten werken. Het vermenigvuldigen van DAC's kan variërende ingangsspanning of stroombronnen gebruiken, maar ze hebben beperkingen aan de bandbreedte die ze kunnen gebruiken.