U elektroniki, DAC krug je neobičan sustav. Pretvara digitalni signal u analogni. Postoji nekoliko DAC krugova. Prikladnost za određenu primjenu određena je pokazateljima kvalitete, uključujući dopuštenje, maksimalnu brzinu uzorkovanja i druge. Digitalno-analogna pretvorba može pogoršati signal, stoga je potrebno pronaći takav alat koji ima manje greške u smislu primjene.

Prilozi

DAC-ovi se u glazbenim uređajima obično koriste za obnavljanje numeričkih tokova podataka u analognim audio signalima. Štoviše, oni se koriste na televizorima i mobilnim telefonima kako bi se preuredili video podaci u video signalima koji se povezuju s upravljačkim programima zaslona kako bi se prikazale monokromatske ili kolor slike.


Ove dvije aplikacije koriste DAC sklopove na suprotnim krajevima kompromisa između gustoće i broja piksela. Audio je niskofrekventni tip visoke rezolucije, a video je visokofrekventna varijanta s niskom i srednjom slikom. Zbog složenosti i potrebe za točno odabranim komponentama, svi osim najspecifičnijih DAC-ova implementirani su u obliku integriranih krugova (IC). Diskretne komunikacije su tipično iznimno brze, niske rezolucije koje štede energiju u vojnim radarskim sustavima. Vrlo brzo ispitivanjeOprema, posebno osciloskopi za uzorkovanje, također mogu koristiti diskretne DAC-ove.

Pregled

Djelomično konstantan izlaz konvencionalnog nefiltarskog DAC-a ugrađen je u gotovo bilo koji uređaj, a početna slika ili konačna širina dizajna uglađuju odgovor koraka u kontinuiranu krivulju. Odgovarajući na pitanje "Što je DAC?", Vrijedi napomenuti da ova komponenta pretvara apstraktni broj konačne točnosti (obično binarni s fiksnom točkom) u fizičku vrijednost (na primjer, napon ili tlak). Konkretno, digitalno-analogna konverzija se često koristi za promjenu podataka vremenskih serija u stalno mijenjajući fizički signal. Idealni DAC pretvara apstraktne brojeve u koncepcijski slijed impulsa, koji se zatim obrađuju pomoću filtra za rekonstrukciju, koristeći neki oblik interpolacije za ispunjavanje podataka između impulsa. Uobičajeni praktični digitalno-analogni pretvarač brojeve pretvara u djelomično-kontinuiranu funkciju, sastavljenu od niza pravokutnih modela koji su stvoreni sa sadržajem nultog reda. Osim toga, odgovarajući na pitanje: "Što je DAC?" Vrijedno je spomenuti i druge metode (na primjer, na temelju delta-sigma modulacije). Oni generiraju modulirani izlaz gustoće impulsa, koji se može filtrirati na sličan način kako bi se proizveo glatko promjenjiv signal. U skladu s Nyquist-Shannon-ovim teoremom, DAC može rekonstruirati početne vibracije iz uzorkovanih podataka pod uvjetom da njegova zona implementacijezadovoljava određene zahtjeve (na primjer, puls glavnog frekvencijskog pojasa s linijom niske gustoće). Digitalni uzorak predstavlja kvantizacijsku pogrešku koja se manifestira kao šum niske razine u obnovljenom signalu.

Pojednostavljeni funkcionalni dijagram 8-bitnog alata

Treba odmah napomenuti da je najpopularniji model NANO-DAC digitalno-analogni pretvarač Real-Cable. DAC je dio napredne tehnologije koja je dala značajan doprinos digitalnoj revoluciji. Radi ilustracije, vrijedi razmotriti tipične telefonske pozive na daljinu. Glas pretplatnika pretvara se u analogni električni signal pomoću mikrofona, a onda se taj zamah već mijenja u digitalnom toku zajedno s DAC-om. Potonji se zatim dijeli na mrežne pakete, gdje se može isporučiti s drugim digitalnim podacima. I to ne mora nužno biti audio. Nakon toga, paketi se prihvaćaju na odredištu, ali svaki od njih može ići vrlo različitom rutom i čak ne stiže na odredište u pravom redoslijedu iu pravo vrijeme. Podaci iz digitalnog jezika zatim se izvlače iz paketa i prikupljaju u struji općih podataka. DAC ga pretvara natrag u analogni električni signal koji aktivira audio pojačalo (na primjer, Real-Cable NANO-DAC digitalno-analogni pretvarač). A on, zauzvrat, aktivira zvučnik, koji na kraju proizvodi traženi zvuk.

Audio

Većina modernih zvučnih signala pohranjuje se digitalno (na primjer, MP3 i CD). Da bi ih se moglo čuti preko zvučnika, oni se moraju pretvoriti usličan poticaj. Na taj način možete pronaći digitalno-analogni pretvarač za vaš TV, CD player, digitalni glazbeni sustav i PC zvučne kartice.
Specijalizirani autonomni DAC mogu se naći iu visokokvalitetnim Hi-Fi sustavima. Obično su uzeti digitalni izlaz kompatibilan CD player ili namjenski prijevoz i pretvoriti signal u analogni linija razini proizvodnje, koji se tada može se podnijeti na pojačalo za kontrolu zvučnika. Slični digitalno-analogni pretvarači mogu se naći u digitalnim stupcima, kao što su USB zvučnici i zvučne kartice. U aplikacijama koje koriste prijenos govora preko IP, izvor mora prvo biti digitalizirani za prijenos, tako da prolazi kroz pretvorbu kroz ADC, a zatim pretvaraju u analogni pomoću DAC na strani primatelja. Primjerice, ova se metoda koristi za neke digitalno-analogne pretvarače (TV).

Slike

uzorkovanja teži da rade na potpuno drugačiji skali, u cjelini, zbog iznimno nelinearne odgovor kao katodnih cijevi (što je značilo da je većina radova na izradi digitalnog videa), a ljudsko oko u gama krivulju kako bi se osigurala pojavljivanje uniformi Raspodijeljene razine svjetline u cijelom dinamičkom rasponu zaslona. Stoga je potreba za računalo RAMDAC vydeoprylozhenyyah s dubokim rezolucije dovoljno boje za stvaranje nepraktičan teško kodirane vrijednosti u DAC za svaki izvorna razini svakog kanala (na primjer, za Atari ST ili Sega Genesis trebat će 24 takve vrijednosti; za 24-bitnu video karticu bit će potrebno 768).

S obzirom na to urođeno izobličenje, za televizijski ili video projektor često se istinito navodi da je linearni omjer kontrasta (razlika između najtamnijih i najživopisnijih početnih razina) 1000: 1 ili više. To je ekvivalentno 10 bita lojalnosti zvuka, čak i ako može primati samo signale s 8-bitnom preciznošću i koristiti LCD zaslon koji prikazuje samo šest ili sedam bitova po kanalu. Na temelju toga objavljuju se pregledi DAC-a. Video signali iz digitalnog izvora, kao što je računalo, moraju se pretvoriti u analogni oblik ako su potrebni za prikaz na zaslonu. Od 2007. slični se ulazi koriste češće nego digitalno, ali to se promijenilo s obzirom na to da su zasloni s ravnim zaslonom s DVI ili HDMI priključcima postali uobičajeniji. Međutim, DAC za video je ugrađen u bilo koji digitalni video player s istim izlazima. Digitalno-analogni audio konverter obično se integrira s nekim memorijama (RAM-om) koje sadrže tablice reorganizacije za gama korekciju, kontrast i svjetlinu za stvaranje uređaja nazvanog RAMDAC. Uređaj koji je daljinski povezan s DAC-om je digitalni kontrolni potenciometar koji se koristi za snimanje signala.

Mehanička konstrukcija

Na primjer, u pisaćem stroju, IBM Selectric već koristi ne-ručni DAC za kontrolu lopte. Krug digitalno-analognog pretvarača izgleda ovako. Jednobilni mehaničkipogon zauzima dva položaja: jedan kada je uključen, a drugi kada je isključen. Pomicanje nekoliko jednostrukih aktuatora može se kombinirati i izmjeriti pomoću uređaja bez oscilacija kako bi se dobili precizniji koraci.
To je pisaći stroj IBM Selectric koji koristi takav sustav.

Osnovni tipovi digitalno-analognih pretvarača

Širokokutni modulator, gdje se stabilna struja ili napon prebacuju na analogni niskofrekventni filtar s trajanjem određenim ulaznim digitalnim kodom. Ova metoda se često koristi za kontrolu brzine električnog motora i prigušivanje LED svjetiljki.

Digitalni analogni audio pretvarač s višestrukim uzimanjem uzoraka ili interpolacijski DAC, na primjer, koristi delta-sigma modulaciju, a koristi metodu promjene gustoće pulsa. Brzina od preko 100,000 uzoraka u sekundi (na primjer, 180 kHz) i rezolucija od 28 bita mogu se postići s delta-sigma uređajem.

Binarno izvagani element koji sadrži zasebne električne komponente za svaki bit DAC-a spojen na točku zbrajanja. Ona je ta koja može formirati operativno pojačalo. Trenutna jačina izvora proporcionalna je težini dijela kojem odgovara. Prema tome, svi nulti bitovi koda zbrajaju se s težinom. To se događa zato što imaju isti izvor napona. Ovo je jedan od najbržih načina pretvorbe, ali nije savršen. Budući da postoji problem: niska lojalnost zbog velikih podataka potrebnih za svaki pojedinačni napon ilistruja. Takve visoko precizne komponente su skupe, tako da je ovaj tip modela obično ograničen na 8-bitnu rezoluciju ili čak i manje. Prekidni otpornik ima svrhu digitalno-analognih pretvarača u paralelnim izvorima mreže. Pojedinačni slučajevi uključeni su u električnu energiju na temelju digitalnog ulaza. Princip djelovanja digitalno-analognog pretvarača ovog tipa sastoji se od izvora struje DAC-a, od kojeg se na temelju numeričkog ulaza odabiru različiti ključevi. Uključuje i sinkronu kondenzatorsku liniju. Ove pojedinačne jedinice povezane su ili odvojene pomoću posebnog mehanizma (noga) koji se nalazi u blizini svih čepova.

Digitalni analogno-analogni pretvarači tipa stog, koji je binarno-ponderirani element. Ona zauzvrat koristi ponavljajuću strukturu kaskadnih vrijednosti otpornika R i 2R. To poboljšava točnost zbog relativne lakoće proizvodnje mehanizma s istim nazivom (ili trenutnim izvorima).

sekvencijski uvredljiv ili ciklički DAC koji generira izlazne podatke za svaki korak jedan po jedan. Odvojene bitove digitalnog ulaza obrađuju svi priključci sve dok se ne uzme u obzir cijeli objekt.

Termometar je DAC enkoder koji sadrži otpornik jednak ili segment strujnog izvora za svaku moguću vrijednost izlaza DAC-a. 8-znamenkasti DAC termometra imat će 255 elemenata, a DAC termometar s 16 punjenja će imati 65.535 dijelova. To je vjerojatno najbrža i najtočnija DAC arhitektura, ali na štetu visokih troškova. Zbog ove vrste DAC stope pretvorbe su postignuteviše od jedne milijarde uzoraka u sekundi.

Hibridni pilići koji koriste kombinaciju gore navedenih metoda u jednom pretvorniku. Većina DAC integriranih krugova odnosi se na ovaj tip zbog složenosti istovremenog postizanja niske cijene, velike brzine i ispravnosti u jednom uređaju.

Segmentirani DAC, koji kombinira načelo kodiranja termometra za viša binarna vaganja za mlađe komponente. Tako je postignut kompromis između točnosti (koristeći princip kodiranja termometra) i broja otpornika ili izvora struje (pomoću binarnog vaganja). Duboki dvostruki uređaj znači 0% segmentaciju, a puni termometrijski dizajn kodiranja ima 100%.

Većina DAC-ova prikazanih na ovom popisu oslanja se na konstantni referentni napon za stvaranje njihove početne vrijednosti. Kao alternativa umnožavanju, DAC donosi varijabilni ulazni napon za njihovu transformaciju. To nameće dodatna ograničenja propusnosti sheme reorganizacije. Sada je jasno što digitalno-analogni pretvarači trebaju različite vrste.

Učinak

DAC-ovi su vrlo važni za plodnost sustava. Najznačajnije značajke ovih uređaja je razlučivost stvorena za uporabu digitalno-analognog pretvarača. Broj mogućih izlaznih razina koje su DAC-ovi dizajnirani za reprodukciju obično je označen brojem bitova koje koristi, upravo to je osnova dvaju logaritama broja razina. Na primjer, 1-bitni DACje dizajniran za igranje dva, dok je 8-bitni stvoren za 256 krugova. Prilog je povezan s efektivnim brojem bitova, što je mjera stvarne rezolucije koju je postigao DAC. Dopuštenje određuje dubinu boje u video aplikacijama i brzinu prijenosa zvuka u audio uređajima.

Maksimalna učestalost

Mjerenje najveće brzine pri kojoj DAC krug može raditi i tako proizvesti ispravan izlazni signal određuje odnos između njega i propusnog opsega uzorkovanog signala. Kao što je gore navedeno, Nyquist-Shannonova numerička teorema veže kontinuirane i diskretne signale i navodi da se bilo koji signal može vratiti s bilo kakvom točnošću u svoja diskretna izvješća.

Monotonija

Ovaj koncept znači sposobnost analognog izlaza DAC-a da se kreće samo u smjeru u kojem se kreće digitalni ulaz. Ta je značajka vrlo važna za DAC-ove koji se koriste kao izvor niske frekvencije.

Uobičajeno harmonijsko izobličenje i šum (THD + N)

Mjerenje izobličenja i zvukova trećih strana koje proizvodi DAC signal izražava se kao postotak ukupne snage neželjenog harmonijskog izobličenja i šuma koji prate željeni signal. Ovo je vrlo važna značajka za DAC aplikacije s dinamičkim i malim izlazom.

Raspon

Mjerenje razlike između najvećih i najmanjih signala koje DAC može reproducirati, izraženo u decibelima, obično je povezano s razlučivošću i razinom buke. Druga mjerenja, kao što su fazno izobličenje i podrhtavanje, također mogu biti vrlo važnaneke aplikacije. To uključuje (na primjer, bežične podatke, kompozitni video) koji se čak mogu osloniti na precizan prijem fazno kontroliranih signala. Linearno uzorkovanje PCM zvuka obično radi na temelju rezolucije svakog bita ekvivalentnog šest decibela amplitude (udvostručenje volumena ili točnosti). Nelinearna PCM enkodiranja (A-law /? -Law, ADPCM, NICAM) pokušavaju poboljšati svoje efektivne dinamičke raspone na različite načine - logaritamske korake u koraku između razina izlaznog zvuka koji predstavlja svaki bit podataka.

Klasifikacija digitalno-analognih pretvarača

Klasifikacija za nelinearnost ih dijeli na:

Izvrsnu nelinearnost, koja pokazuje kako dvije susjedne vrijednosti koda odstupaju od besprijekornog koraka LSB-a.

Akumulirana nelinearnost pokazuje koliko daleko prijenos DAC-a odstupa od ideala.

To jest, idealna karakteristika je obično ravna linija. INL pokazuje kako se stvarni napon na toj vrijednosti koda razlikuje od te linije u mlađim bitovima.

Dobitak

Na kraju, buka je ograničena na toplinsku tutnjavu koju stvaraju pasivne komponente kao što su otpornici. Za audio aplikacije i na sobnoj temperaturi, ovaj zvuk je obično nešto manji od 1 μV (mikrovolti) bijelog signala. To ograničava performanse manje od 20 bita čak iu 24-bitnim DAC-ovima.

Performanse u frekvencijskoj domeni

Dinamički raspon bez parazita (SFDR) pokazuje u dB omjer kapaciteta transformiranog glavnog signala inajveći neželjeni odljev. Omjer buke i izobličenja (SNDR) označava u dB svojstvo kapaciteta pretvorenog glavnog zvuka u njegovu sumu. Total Congruent Distortion (THD) je porast svih HDi kapaciteta. Ako je maksimalna pogreška DNL-a manja od 1 LSB-a, tada će digitalno-analogni pretvarač biti zajamčeno monoton. Međutim, mnogi monotoni instrumenti mogu imati maksimalni DNL veći od 1 LSB. Produktivnost u vremenskoj domeni:

Impulsna zona (energetski problem).

Neizvjesnost odgovora.

Vrijeme nelinearnosti (TNL).

Osnovne operacije DAC-a

Analogno-digitalni pretvarač uzima točan broj (često binarni broj s pomičnim zarezom) i pretvara ga u fizičku vrijednost (npr. Napon ili tlak). DAC-ovi se često koriste za reorganizaciju podataka vremenske serije s konačnom preciznošću u stalno mijenjajući fizički signal. Idealan digitalno-analogni pretvarač ima apstraktne sekvence impulsa, koje se zatim obrađuju korištenjem interpolacijskog obrasca za popunjavanje podataka između signala. Konvencionalni digitalno-analogni pretvarač smješta brojeve u djelomično konstantnu funkciju, koja se sastoji od niza pravokutnih vrijednosti, koji se modelira s održavanjem nultog reda. Pretvarač vraća izlazne signale tako da njegova propusnost zadovoljava određene zahtjeve. Digitalno uzorkovanje popraćeno je pogreškama kvantizacije koje stvaraju nisku razinu buke. On je dodan obnovljenom signalu. Minimalna amplitudaAnalogni zvuk koji može promijeniti digitalni zvuk naziva se najmanji bit (LSB). I greška (zaokruživanje) koja se pojavljuje između analognih i digitalnih signala naziva se pogreška kvantizacije.