Bagaimanakah Kerja Penukar Digital ke Analog?

Kandungan

• Bagaimana Pengubah Digital ke Audio berfungsi
• Tutorial ADC dan DAC
• Formula Penukar Digital ke Analog
• ADC Architectures
• Kerja Digital ke Pengubah Analog
• Aplikasi Praktikal Converters

Elektronik dan peralatan yang anda gunakan dalam kehidupan seharian anda perlu mengubah data dan sumber input ke format lain. Untuk peralatan audio digital, cara fail MP3 menghasilkan bunyi bergantung kepada penukaran antara format data analog dan digital. Penukar digital-ke-analog (DACs) ini mengambil data digital input dan mengubahnya menjadi isyarat audio analog untuk tujuan ini.

Bagaimana Pengubah Digital ke Audio berfungsi

Bunyi yang dihasilkan peralatan audio ini adalah bentuk analog data input digital. Penukar ini membolehkan audio ditukar daripada format digital, jenis audio yang mudah digunakan untuk komputer dan elektronik lain, kepada format analog, diperbuat daripada variasi tekanan udara yang menghasilkan bunyi itu sendiri.

DACs mengambil nombor perduaan bentuk digital audio dan mengubahnya menjadi voltan analog atau arus yang, apabila dilakukan sepenuhnya sepanjang perjalanan lagu, dapat membuat gelombang audio yang mewakili isyarat digital. Ia mencipta versi analog audio digital dalam "langkah" setiap bacaan digital.

Sebelum mencipta audio, DAC mencipta gelombang langkah tangga. Ini adalah gelombang yang mana "melompat" kecil di antara setiap bacaan digital. Untuk menukar lompatan ini menjadi bacaan analog yang lancar dan berterusan, DAC menggunakan interpolasi. Ini adalah kaedah untuk melihat dua mata bersebelahan satu sama lain pada gelombang langkah tangga dan menentukan nilai-nilai di antara mereka.

Ini menjadikan bunyi itu lancar dan kurang diputarbelitkan. DACs mengeluarkan voltan yang telah melicinkan ke bentuk gelombang berterusan. Berbeza dengan DAC, mikrofon yang memetik isyarat audio menggunakan penukar analog-ke-digital (ADC) untuk menghasilkan isyarat digital.

Tutorial ADC dan DAC

Walaupun DAC menukarkan isyarat binari digital kepada analog seperti voltan, ADC melakukan sebaliknya. Ia mengambil sumber analog dan mengubahnya menjadi digital. Digunakan bersama-sama, untuk DAC, penukar dan penukar ADC boleh membentuk sebahagian besar teknologi kejuruteraan audio dan rakaman. Cara mereka digunakan kedua-duanya untuk aplikasi dalam teknologi komunikasi yang boleh anda pelajari melalui tutorial ADC dan DAC.

Dengan cara yang sama, seorang penterjemah boleh mengubah kata-kata ke dalam kata-kata lain antara bahasa, ADC dan DAC bekerja bersama dalam membiarkan orang berkomunikasi dalam jarak jauh. Apabila anda memanggil seseorang melalui telefon, suara anda ditukarkan menjadi isyarat elektrik analog oleh mikrofon.

Kemudian, ADC menukarkan isyarat analog ke dalam satu digit. Arus digital dihantar melalui paket rangkaian, dan, apabila tiba di destinasi, mereka diubah kembali menjadi isyarat elektrik analog oleh DAC.

Reka bentuk ini mesti mengambil kira ciri-ciri berkomunikasi melalui ADC dan DAC. Bilangan pengukuran DAC pada setiap detik adalah kadar sampel atau frekuensi persampelan. Kadar sampel yang lebih tinggi membolehkan peranti mencapai ketepatan yang lebih tinggi. Jurutera juga mesti membuat peralatan dengan sebilangan besar bot yang mewakili bilangan langkah yang digunakan, seperti yang diterangkan di atas, untuk mewakili voltan pada masa yang diberikan.

Lebih banyak langkah, semakin tinggi resolusi. Anda boleh menentukan resolusi dengan mengambil 2 kepada kuasa bilangan bit DAC atau ADC yang mencipta isyarat analog atau digital, masing-masing. Untuk ADC 8-bit, resolusi akan menjadi 256 langkah.

Formula Penukar Digital ke Analog

••• Syed Hussain Ather

Penukar DAC bertukar menjadi perduaan kepada nilai voltan. Nilai ini adalah output voltan seperti yang dilihat dalam rajah di atas. Anda boleh mengira voltan keluaran sebagai V_keluar = (V₄G₄ + V₃G₃ + V₂G₂ + V₁G₁) / (G₄ + G₃ + G₂ + G₁) untuk voltan V merentasi setiap attenuator dan konduktansinya G setiap pengantara. Para attenuators adalah sebahagian daripada proses dalam mewujudkan isyarat analog untuk mengurangkan herotan. Mereka disambung secara selari supaya setiap konduktans individu merangkum dengan cara ini melalui formula penukar digital kepada analog.

Anda boleh gunakan Thevenem thevenem untuk mengaitkan rintangan setiap attenuator kepada konduktansinya. The Rintangan thevenin adalah R_t = 1 / (G₁ + G₂ + G₃ + G₄). Teorem Thevenins menyatakan, "Mana-mana litar linear yang mengandungi beberapa voltan dan rintangan boleh digantikan oleh hanya satu voltan tunggal secara siri dengan rintangan tunggal disambungkan ke beban." Ini membolehkan anda mengira kuantiti dari litar rumit seolah-olah ia adalah satu yang mudah.

Ingat, anda juga boleh menggunakannya Undang-undang Ohms, V = IR untuk voltan V, semasa Saya dan rintangan R apabila berurusan dengan litar dan formula penukar digital kepada analog. Jika anda tahu rintangan penukar DAC, anda boleh menggunakan litar dengan penukar DAC di dalamnya untuk mengukur voltan atau arus output.

ADC Architectures

Terdapat ramai yang popular Seni bina ADC seperti senarai penamaan berturut-turut (SAR), Delta-Sigma (ΔΣ) dan penukar saluran paip. SAR bergilir isyarat analog input ke dalam satu digital dengan "memegang" isyarat. Ini bermakna mencari gelombang analog yang berterusan melalui carian binari yang melihat melalui semua tahap kuantisasi yang mungkin sebelum mencari output digital untuk setiap penukaran.

Pengiraan adalah satu kaedah pemetaan satu set besar nilai input dari bentuk gelombang berterusan kepada nilai output yang lebih sedikit dalam bilangan. ADC SAR umumnya mudah digunakan dengan penggunaan kuasa yang lebih rendah dan ketepatan igh.

Reka bentuk Delta-Sigma cari purata sampel sepanjang masa yang digunakan sebagai isyarat digital masukan. Rata-rata ke atas perbezaan masa isyarat itu sendiri diwakili menggunakan simbol Greek delta (Δ) dan sigma (Σ), memberikan namanya. Kaedah ADC ini mempunyai resolusi tinggi dan kestabilan tinggi dengan penggunaan kuasa dan kos yang rendah.

Akhirnya, Penukar saluran paip gunakan dua peringkat yang "tahan" seperti kaedah SAR dan isyarat melalui pelbagai langkah seperti flash ADC dan attenuators. Flash ADC membandingkan setiap isyarat voltan masukan ke atas sampel kecil masa untuk voltan rujukan untuk menghasilkan output digital binari. Sinyal saluran paip umumnya pada jalur lebar yang lebih tinggi, tetapi dengan resolusi yang lebih rendah dan memerlukan lebih banyak kuasa untuk dijalankan.

Kerja Digital ke Pengubah Analog

Satu reka bentuk DAC yang digunakan secara meluas adalah R-2R rangkaian. Ini menggunakan dua nilai perintang dengan satu dua kali lebih besar daripada yang lain. Ini membolehkan skala R-2R dengan mudah sebagai kaedah menggunakan perintang untuk melemahkan dan mengubah isyarat digital input dan mendapatkan penukar digital ke analog berfungsi.

A perintang binari adalah satu lagi contoh umum DAC. Peranti ini menggunakan perintang dengan output yang bertemu di perintang tunggal yang merangkumi rintangan. Bahagian yang lebih penting dalam arus digital masukan akan memberikan arus keluaran yang lebih besar. Lebih banyak resolusi ini akan membolehkan lebih banyak arus mengalir melalui.

Aplikasi Praktikal Converters

MP3 dan CD menyimpan isyarat audio dalam format digital. Ini bermakna DACs digunakan dalam pemain CD dan peranti digital lain yang menghasilkan bunyi seperti kad suara untuk komputer dan permainan video. DAC yang menghasilkan output tahap talian analog boleh digunakan dalam penguat atau juga pembesar suara USB.

Aplikasi DAC ini biasanya bergantung pada voltan masukan berterusan atau semasa untuk menghasilkan voltan keluaran dan mendapatkan penukar digital ke analog bekerja. Mengalikan DACs boleh menggunakan voltan masukan yang berbeza-beza atau sumber semasa, tetapi mereka mempunyai kekangan pada lebar jalur yang mereka boleh gunakan.