Digitální analogový převodník (DAC): Typy, pracovní 5 použití

Obsah

· Digitálně-analogový převodník (DAC)

· Práce s digitálně-analogovým převodníkem

· Elektrický symbol digitálně-analogového převodníku

· Typy digitálně-analogového převaděče

· Aplikace digitálně-analogového převaděče

· Výhody a nevýhody digitálně-analogového převaděče (DAC)

Digitálně analogový převodník (DAC)

Digitálně analogový převodník je elektronické zařízení, které provádí konverzní operace. Jak název napovídá, převádí digitální vstupní signál na analogový výstupní signál. Digitální signály, jako je digitalizovaná hudba, lze převést na analogové zvuky pomocí digitálního na analogový převodník. Je to jeden z typů převaděčů dat.

Digitálně analogový převodník je také známý jako DAC, převodník d na převodník, převodník dac, převodník D / A atd. Převodník analogový na digitální (ADC) provádí zpětnou činnost. DAC je vyžadován téměř pokaždé, když je to potřeba Pobočník.

Víte o analogově-digitálním převaděči!

Práce digitálně-analogového převodníku

Digitálně-analogový převodník je zařízení pracující pro digitální a analogový převod. Digitální signál je definován jako diskrétní v čase a diskrétní v amplitudovém signálu. Současně je analogový signál definován jako časově spojitý a spojitý amplitudový signál. DAC převádí binární číslo s pevným bodem (abstraktní číslo s dostatečnou přesností) na fyzické měření.

Projekt transformace má několik kroků v něm. Typický digitální převodník na analogový převádí abstraktní data na koncepční sekvence impulsů. Poté se série zpracuje pomocí rekonstrukčního filtru. 

Digitálně analogový převodník pracuje na základě Nyquist-Shannonovy vzorkovací věty. Uvádí se v něm, že - vstupní signál lze obnovit ze vzorkovaného výstupu, pokud je vzorkovací frekvence dvakrát větší nebo rovna nejvyšší frekvenční složce přítomné ve vstupním signálu.

Existuje několik parametrů pro měření výkonu digitálně-analogového převaděče. Šířka pásma výstupního signálu, poměr signálu k šumu jsou některé z parametrů.

Elektrický symbol DAC

Níže uvedený symbol představuje digitální na analogový převodník.

Snímek obrazovky 2021 05 22 182437
Symbol převodníku digitálního na analogový

Typy digitálně-analogových převodníků

Konverze digitálních vstupních bitů na analogové signály lze dosáhnout různými procesy. Pojďme diskutovat o některých typech -

A. DAC pomocí metody vážených rezistorů

Začněme čtyřbitovým digitálním číslem. Převedeme to na analogové. Nechť digitální číslo - B3B2B1B0

Digitálně analogový převodník
Binární digitální na analogový převod. Zdroj obrázku - Giacomo Alessandroni tvůrce QS: P170, Q100973368, Převést Digitale-Analogico na 4 bitCC BY-SA 4.0

Desetinný ekvivalent bude - N = 23B3+22B2+21B2+20B0

Tady B3 je nejvýznamnější číslice (MSB), zatímco B0 je nejméně významná číslice (LSB). Obvod zde pracuje tak, že produkuje analogový výstupní signál vážený podle bitových pozic a sčítá je dohromady.

V obvodu jsou logická napětí, která představují binární vstup, přivedena na odpovídající rezistory pomocí spínačů. Rezistory obvodů (kromě zpětnovazebního rezistoru Rf) jsou spojeny váženým způsobem tak, že postupný poměr je 2. To znamená - R0 / R.1 = R1 / R.2 = R2 / R.3 = 2. Rezistory jsou také nepřímo úměrné jejich numerické významnosti příslušného binárního bitu.

Když je binární bit nula (0), spínač se zapne a připojí se k zemi. Pokud je binární bit jedna (1), regulátor je uzavřen a připojen k referenčnímu napětí VR.

Proud i, který bude dodáván do neinvertujícího terminálu, je -

i = VR * (B3 / R.3 +B2 / R.2 +B1 / R.1 +B0 / R.)

Nahrazení hodnot R.0, R1, R2, R3 dostaneme -

i = (V.R / R) * (23B3+22B2+21B2+20B0 )

Protože G je virtuální zem, výstupní napětí vo =

Vo = -i * R.f = - (V.R / R) * Rf * (23B3+22B2+21B2+20B0 )

Nyní můžeme pozorovat, že výstupní napětí je úměrné číselné hodnotě binární číslice.

Přesnost DAC závisí na poměrech rezistoru a jejich schopnosti vzájemně se sledovat, když se teplota mění.

Tento typ digitálně-analogových převaděčů má určité nevýhody. Pokud binární vstup sestává z velkého počtu bitů, vyžaduje konstrukci převodníku širokou škálu odporů. Převodník žebříkového typu R-2R tuto nevýhodu překonává.

B. R - 2R žebřík typu DAC

Žebřík odporů může převést binární slovo na analogové. Tento typ DAC je znám jako převaděče žebříkového typu R - 2R.

r 2r žebřík dac
R - 2 R Ladder Type Digitální na analogový převod. Zdroj obrázku - Wiki analogové

Abychom pochopili fungování obvodu, předpokládejme, že svorka B0 je připojena k VR a ostatní svorky (B1, B2, B3) jsou připojeny k zemi. Výsledný údaj je zobrazen v obvodu -

Aplikujeme Theveninovu větu na uzly a0, a1, a2, a3 týkající se země. Dostaneme Theveninův ekvivalentní obvod, který je dále ukázán v následujícím kurzu -

Ekvivalentní zdroj má napětí VR / 16 v sérii s odporem 3R.

Opět platí, že pokud je svorka B1 připojena k Vr a svorky B0, B2, B3 jsou připojeny k zemi, lze také pomocí Theveninovy ​​věty ukázat, že zdroj má napětí VR / 8 v sérii s odporem 3R.

Podobně, když je B2 připojen k VR a ostatní vstupy jsou připojeny k zemi, zjistíme, že ekvivalentní obvod Theveninu má zdrojové napětí VR / 4 v sérii s odporem 3R.

Totéž pro spojení B3 s VR. Ekvivalentní obvod dává zdrojové napětí jako VR / 2 a sériový odpor 3R.

Proud i získaný principem superpozice - 

i = (Vr / 3R) * (B0 / 16 + B1 / 8 + B2 / 4 + B3 / 2)

Protože G je virtuální zem, výstupní napětí vo =

Vo = -i * R.f = - (V.R / R) * Rf * (B0 / 23 + B1 / 22 + B2 / 21 + B3 / 20)

Rovnice přichází jako -

Vo = -i * R.f = - (V.R / 48R) * R.f * (23B3+22B2+21B2+20B0 )

Tady a teď si můžeme uvědomit, že výstupní napětí je úměrné číselné hodnotě binárních číslic. Tento obvod může snadno převádět velké binární číslice, protože je snadno rozšiřitelný. Jediné, co musíme přidat, jsou další spínače a další odpory pro žebřík.

Jednou z důležitých vlastností digitálně-analogového převodníku je, že nejmenší změna obvodu definuje jeho rozlišení.

Aplikace digitálně-analogového převaděče

Moderní doba má vysokou poptávku po digitalizovaných datech. Proto roste poptávka po analogově-digitálním převodníku. Musíme si ale uvědomit, že v každodenním životě používáme analogové signály a svět je analogický. Takže kdykoli potřebujeme analogově-digitální převodník, potřebujeme digitálně-analogový převodník. K digitální revoluci nejvíce přispěly DAC i ADC.

330px konverze AD DA
Obecný proces DAC a ADC. Zdroj obrázku - MegodenasKonverze AD DA, označeno jako public domain, více podrobností o Wikimedia Commons

Vezměme si příklad z reálného světa, abychom pochopili jejich potřebu. Zvažte telefonní hovor. Volající nejprve začne mluvit. Řeč je analogový signál, který se pomocí analogově-digitálního převaděče nebo ADC mění na digitální signál. Když je digitalizovaný signál přenesen na konec přijímače, je třeba jej znovu převést na analogový signál; jinak přijímač nerozumí odeslaným datům. Zde slouží digitálně-analogový převodník.

Zpracování zvuku:

Hudba a další audio nahrávky jsou v dnešní éře digitalizace ukládány v digitalizovaném formátu. Když je potřebujeme slyšet v reproduktorech nebo sluchátkách, musí být digitalizovaná forma převedena na analogový signál. Proto se DAC nacházejí v každém zařízení, které umí přehrávat hudbu jako - hudební přehrávač MP3, DVD přehrávač, CD přehrávač, notebooky, mobilní telefony atd.

Špičkové hi-fi systémy používají specializované samostatné DAC. Podobné DAC lze nalézt v moderních digitálních reproduktorech, jako jsou USB reproduktory, zvukové karty atd.

V komunikaci Voice over IP je zdroj digitalizován. Proto je potřebný DAC k rekonstrukci digitalizované části na analogový signál.

Kódování videa:

Systém kódování videa zpracovává video signál a odesílá digitální signály do integrovaných obvodů.

Digitální displej:

Grafický řadič obvykle používá vyhledávací tabulku ke generování signálů odeslaných na analogové výstupy, jako jsou signály RGB, k řízení displeje.

Kalibrace:

Digitálně analogový převodník může poskytnout kalibraci dynamických typů ke zvýšení přesnosti testovacího systému.

Ovládací motor:

Digitálně-analogové převodníky se také používají v řídicích zařízeních motorů, kde je vyžadován řídicí signál napětí.

DAC se také používají v systémech distribuce dat, digitálním potenciometru, softwarovém rádiu a na mnoha dalších místech.

Výhody a nevýhody digitálně-analogového převaděče (DAC)

Výhody DAC

Jak již bylo zmíněno dříve, digitální na analogový převodník je stejně důležitý jako převodník Analofg na digitální, má příliš mnoho bodů k diskusi. Každé elektrické a elektronické zařízení má své výhody i nevýhody. DAC nejsou výjimkou. Mezi jeho výhody patří -

  • Velké digitální - binární vstupy lze snadno převést do analogové podoby.
  • Jedna z nejrychlejších metod převodu.
  • Jednoduché obvody k implementaci.

Nevýhody DAC

  • Použití obvodů je drahé operační zesilovače.
  • Některé chyby jako - chyba zisku, chyba offsetu, nelinearita je obecně způsobena odporem použitým v obvodu.
  • Ztrátový výkon je vysoký.

Zanechat komentář