Miért van szükségünk adatátalakítókra? A való világban a legtöbb adat analóg formában érhető el. Kétféle átalakítónk van analóg-digitális átalakító és digitális-analóg átalakító. Az adatok manipulálása közben ez a két átalakító interfész elengedhetetlen a digitális elektronikus berendezések és egy analóg elektromos eszköz számára, amelyeket egy processzornak kell feldolgoznia a szükséges működés érdekében.
Vegyük például az alábbi DSP ábrát: az ADC az audio bemeneti berendezések, például mikrofon (érzékelő) által összegyűjtött analóg adatokat digitális jellé alakítja, amelyet a számítógép feldolgozhat. A számítógép hozzáadhat hanghatásokat. Most egy DAC feldolgozza a digitális hangjelet az analóg jellé, amelyet az audio kimeneti berendezések, például egy hangszóró használ.
Audio jelfeldolgozás
Digitális-analóg átalakító (DAC)
A Digital to Analog Converter (DAC) olyan eszköz, amely a digitális adatokat analóg jellé alakítja. A Nyquist-Shannon mintavételi tétel szerint bármely mintába vett adat tökéletesen rekonstruálható sávszélesség és Nyquist kritériumok alapján.
A DAC pontosan képes rekonstruálni a mintavételezett adatokat analóg jellé. A digitális adatok előállíthatók mikroprocesszorból, alkalmazásspecifikus integrált áramkörből (ASIC) vagy Terepi programozható kaputömb (FPGA) , de végső soron az adatok analóg jellé történő átalakítást igényelnek a való világgal való interakció érdekében.
Basic Digital to Analog Converter
D / A átalakító architektúrák
A digitális-analóg átalakításra kétféle módszert használnak: Súlyozott ellenállások, a másik pedig az R-2R létra hálózati módszert alkalmazza.
DAC súlyozott ellenállások módszerével
Az alábbiakban bemutatott sematikus diagram a DAC súlyozott ellenállásokkal. A DAC alapművelete olyan bemenetek hozzáadásának képessége, amelyek végül megfelelnek a digitális bemenet különböző bitjeinek hozzájárulásának. A feszültségtartományban, vagyis ha a bemeneti jelek feszültségek, a bináris bitek hozzáadása az invertáló összegző erősítő ábrán látható.
Bináris súlyozott ellenállások DAC
A feszültségtartományban, vagyis ha a bemeneti jelek feszültségek, a bináris bitek hozzáadása a fenti ábrán látható invertáló összegző erősítővel érhető el.
A bemeneti ellenállások a op-amp az ellenállási értékeket bináris formátumban súlyozzák. Amikor az 1. vevő bináris, a kapcsoló az ellenállást a referenciafeszültséghez köti. Amikor a logikai áramkör bináris 0-t kap, a kapcsoló összeköti az ellenállást a földdel. Az összes digitális bemeneti bit egyidejűleg kerül alkalmazásra a DAC-on.
A DAC az adott digitális adatjelnek megfelelő analóg kimeneti feszültséget generál. A DAC esetében az adott digitális feszültség b3 b2 b1 b0, ahol minden bit bináris érték (0 vagy 1). A kimeneti oldalon előállított kimeneti feszültség:
V0 = R0 / R (b3 + b2 / 2 + b1 / 4 + b0 / 8) Vref
Amint a bitek száma növekszik a digitális bemeneti feszültségben, az ellenállás értéktartománya nagy lesz, ennek megfelelően a pontosság gyenge.
R-2R létra digitális-analóg átalakító (DAC)
Az R-2R létra DAC bináris súlyozású DAC-ként van kialakítva, amely az R és 2R ellenállás értékeinek ismétlődő kaszkádos szerkezetét használja. Ez javítja a pontosságot, mivel viszonylag könnyű előállítani az azonos értékű illesztésű ellenállásokat (vagy áramforrásokat).
R-2R létra digitális-analóg átalakító (DAC)
A fenti ábra a 4 bites R-2R létra DAC-ot mutatja. A magas szintű pontosság elérése érdekében az ellenállás értékét R és 2R értéknek választottuk. Legyen a B3 B2 bináris érték B1 B0, ha b3 = 1, b2 = b1 = b0 = 0, akkor az áramkört az alábbi ábra mutatja, ez a fenti DAC áramkör egyszerűsített formája. A kimeneti feszültség V0 = 3R (i3 / 2) = Vref / 2
Hasonlóképpen, ha b2 = 1 és b3 = b1 = b0 = 0, akkor a kimeneti feszültség V0 = 3R (i2 / 4) = Vref / 4, és az áramkör az alábbiak szerint egyszerűsödik
Ha b1 = 1 és b2 = b3 = b0 = 0, akkor az alábbi ábrán látható áramkör a fenti DAC áramkör egyszerűsített formája. A kimeneti feszültség V0 = 3R (i1 / 8) = Vref / 8
Végül az áramkört az alábbiakban mutatjuk be, annak az esetnek megfelelően, ahol b0 = 1 és b2 = b3 = b1 = 0. A kimeneti feszültség V0 = 3R (i0 / 16) = Vref / 16
Ily módon megállapíthatjuk, hogy amikor a bemeneti adat b3b2b1b0 (ahol az egyes bitek 0 vagy 1), akkor a kimeneti feszültség
A Digital to Analog Converter alkalmazásai
A DAC-kat számos digitális jelfeldolgozó alkalmazásban és még sok más alkalmazásban használják. Néhány fontos alkalmazást az alábbiakban tárgyalunk.
Hangerősítő
A DAC-kat egyenfeszültség-erősítés előállítására használják mikrokontroller parancsokkal. Gyakran a DAC beépül egy teljes audiokodekbe, amely jelfeldolgozási funkciókat is tartalmaz.
Video Encoder
A videokódolórendszer feldolgoz egy videojelet és digitális jeleket küld a különféle DAC-oknak, hogy különböző formátumú analóg videojeleket állítson elő, a kimeneti szintek optimalizálásával együtt. Az audio kodekekhez hasonlóan ezeknek az IC-knek is lehetnek integrált DAC-jaik.
Kijelző elektronika
A grafikus vezérlő általában egy keresőtáblát használ a video DAC-hoz küldött adatjelek előállításához analóg kimenetekhez, például piros, zöld, kék (RGB) jelekhez a kijelző meghajtásához.
Adatgyűjtő rendszerek
A mérendő adatokat egy analóg-digitális átalakító (ADC) digitalizálja, majd elküldi egy processzornak. Az adatgyűjtés magában foglal egy folyamatszabályozási véget is, amelyben a processzor visszacsatolási adatokat küld egy DAC-nak analóg jelekké történő átalakítás céljából.
Kalibráció
A DAC dinamikus kalibrálást biztosít az erősítéshez és a feszültségeltolódáshoz a pontosság érdekében a teszt- és mérőrendszerekben.
Motorvezérlés
Számos motorvezérlés megköveteli feszültségszabályozó jelek , és egy DAC ideális ehhez az alkalmazáshoz, amelyet processzor vagy vezérlő vezérelhet.
Motorvezérlő alkalmazás
Adatelosztó rendszer
Számos ipari és gyári vezeték több programozható feszültségforrást igényel, és ezt egy multiplexelt DAC-bank előállíthatja. A DAC használata lehetővé teszi a feszültségek dinamikus megváltoztatását a rendszer működése során.
Digitális potenciométer
Szinte minden digitális potenciométerek a string DAC architektúrán alapulnak. Az ellenállás / kapcsoló tömb némi átszervezésével és hozzáadásával egy I2C kompatibilis interfész , egy teljesen digitális potenciométer valósítható meg.
Rádió szoftver
A DAC-t egy digitális jelfeldolgozóval (DSP) használják arra, hogy a jelet analógokká alakítsák át a keverő áramkörben történő továbbításhoz, majd a rádió erősítő és adó.
Így ez a cikk tárgyalja digitális-analóg átalakító és alkalmazásai. Reméljük, hogy jobban megértette ezt a koncepciót. Továbbá, ha bármilyen kérdése van ezzel a koncepcióval vagy elektromos és elektronikus projektek megvalósításával kapcsolatban, kérjük, adja meg értékes javaslatait az alábbi megjegyzés szakaszban kommentálva. Itt van egy kérdés az Ön számára Hogyan lehet legyőzni a bináris súlyozott ellenállás DAC gyenge pontosságát?
