Analog-Dijital Dönüştürücü Nasıl Çalışır?

İçerik

• Ses Dönüştürücüler Dijital Nasıl Çalışır?
• ADC ve DAC Eğitimi
• Analog-Analog Dönüştürücü Formülü
• ADC Mimarileri
• Analog-Dijital Dönüştürücü Çalışması
• Dönüştürücülerin Pratik Uygulamaları

Günlük yaşamınızda kullandığınız elektronik ve ekipmanın, veri ve girdi kaynaklarını diğer biçimlere dönüştürmesi gerekir. Dijital ses ekipmanı için, bir MP3 dosyasının ses üretme şekli, analog ve dijital veri formatları arasında dönüştürmeye dayanır. Bu dijital-analog dönüştürücüler (DAC'ler) giriş dijital verilerini alır ve bu amaçlar için bunları analog ses sinyallerine dönüştürür.

Ses Dönüştürücüler Dijital Nasıl Çalışır?

Bu ses ekipmanının ürettiği ses, dijital giriş verilerinin analog şeklidir. Bu dönüştürücüler sesin, bilgisayar ve diğer elektroniklerin kullandığı, kullanımı kolay bir ses türü olan ve sesin kendisini üreten hava basıncındaki değişikliklerden oluşan analog bir biçime dönüştürülmesini sağlar.

DAC'ler, dijital ses biçiminin bir ikilik sayısını alır ve tamamen bir şarkı boyunca tamamlandığında, dijital sinyali temsil eden bir ses dalgası yaratabilen bir analog voltaj veya akıma dönüştürür. Her dijital okumanın "adım" ında dijital sesin analog versiyonunu oluşturur.

Sesi oluşturmadan önce, DAC bir merdiven basamağı dalgası oluşturur. Bu, her dijital okuma arasında küçük bir "atlama" olan bir dalgadır. Bu sıçramaları düzgün ve sürekli bir analog okumaya dönüştürmek için DAC'ler enterpolasyon kullanır. Bu, merdiven basamağı dalgası üzerinde yan yana iki noktaya bakma ve aralarındaki değerleri belirleme yöntemidir.

Bu, sesi yumuşak ve daha az bozuk hale getirir. DAC'ler, sürekli dalga formuna düzelen bu voltajları verir. DAC'ın aksine, ses sinyallerini alan bir mikrofon, dijital bir sinyal oluşturmak için analogdan dijitale dönüştürücü (ADC) kullanır.

ADC ve DAC Eğitimi

Bir DAC, dijital bir ikili sinyali voltaj gibi bir analog sinyale dönüştürürken, ADC tersini yapar. Analog bir kaynak alır ve onu dijital olana dönüştürür. Bir DAC için birlikte kullanıldığında, dönüştürücü ve bir ADC dönüştürücü, ses mühendisliği ve kayıt teknolojisinin büyük bir bölümünü oluşturabilir. Her ikisinin de kullanma şekli, bir ADC ve DAC dersi aracılığıyla öğrenebileceğiniz iletişim teknolojisindeki uygulamaları sağlar.

Aynı şekilde bir tercüman, kelimeleri diller arasında başka kelimelere çevirebilir, ADC'ler ve DAC'ler insanların uzun mesafeler boyunca iletişim kurmasına izin vermek için birlikte çalışırlar. Telefondan birisini aradığınızda, sesiniz bir mikrofon tarafından analog bir elektrik sinyaline dönüştürülür.

Ardından bir ADC, analog sinyali dijital olana dönüştürür. Dijital akımlar ağ paketleri üzerinden gönderilir ve hedefe ulaştığında DAC tarafından tekrar bir analog elektrik sinyaline dönüştürülür.

Bu tasarımlar ADC'ler ve DAC'ler aracılığıyla iletişim kurmanın özelliklerini dikkate almalıdır. DAC'nin her saniyede aldığı ölçüm sayısı, örnekleme hızı veya örnekleme sıklığıdır. Daha yüksek bir örnekleme hızı, cihazların daha yüksek hassasiyet elde etmesini sağlar. Mühendisler aynı zamanda, belirli bir zamanda gerilimi temsil etmek için, yukarıda tarif edildiği gibi, kullanılan adım sayısını temsil eden çok sayıda bot içeren ekipman yaratmalıdır.

Daha fazla adım, çözünürlük artar. Sırasıyla analog veya dijital sinyal oluşturan DAC veya ADC bit sayısının gücüne 2 alarak çözünürlüğü belirleyebilirsiniz. 8 bitlik bir ADC için çözünürlük 256 adım olacaktır.

Analog-Analog Dönüştürücü Formülü

••• Syed Hussain Ather

Bir DAC dönüştürücü bir ikiliyi voltaj değerine dönüştürür. Bu değer, yukarıdaki diyagramda görüldüğü gibi voltaj çıkışıdır. Çıkış voltajını aşağıdaki gibi hesaplayabilirsiniz. V_dışarı = (V₄G,₄ + V₃G,₃ + V₂G,₂ + V₁G,₁) / (G₄ + G₃ + G₂ + G₁) gerilimler için V her bir zayıflatıcı ve iletkenlik boyunca G, Her bir zayıflatıcıdan Zayıflatıcılar, bozulmayı azaltmak için analog sinyal yaratma işleminin bir parçasıdır. Paralel olarak bağlanırlar, böylece her bir iletkenlik bu dijitalden analog dönüştürücü formülüne kadar bu şekilde özetlenir.

Kullanabilirsiniz Thevenins teoremi Her bir zayıflatıcı maddenin direncini iletkenliği ile ilişkilendirmek. Thevenin direnci R_t = 1 / (G₁ + G₂ + G₃ + G₄). Teoremi, "Birkaç voltaj ve direnç içeren herhangi bir lineer devre, yüke bağlı tek bir direnç ile seri halinde sadece bir tek voltajla değiştirilebilir." Bu, karmaşık bir devreden gelen miktarları basitmiş gibi hesaplamanızı sağlar.

Ayrıca kullanabileceğini de unutma Ohms Kanunu, V = IR voltaj için V, geçerli ben ve direnç R, Bu devrelerle ve herhangi bir dijital-analog dönüştürücü formülü ile uğraşırken. Bir DAC dönüştürücüsünün direncini biliyorsanız, çıkış voltajını veya akımını ölçmek için DAC dönüştürücülü bir devreyi kullanabilirsiniz.

ADC Mimarileri

Çok popüler var ADC mimarileri ardışık yaklaşım yazmacı (SAR), Delta-Sigma (∆∑) ve Boru Hattı dönüştürücüler gibi. SAR, sinyali "tutarak" giriş analog sinyalini dijital sinyal haline getirir. Bu, sürekli analog dalga biçimini, her bir dönüşüm için dijital bir çıktı bulmadan önce olası tüm nicelleştirme seviyelerini inceleyen ikili bir arama ile aramak anlamına gelir.

niceleme sürekli bir dalga formundan, sayıları daha az olan çıkış değerlerine kadar geniş bir giriş değeri setini eşleme yöntemidir. SAR ADC'leri genellikle düşük güç kullanımı ve kesin doğrulukla kullanımı kolaydır.

Delta-Sigma tasarımları Giriş dijital sinyali olarak kullandığı süre boyunca numunenin ortalamasını bulun. Sinyalin zamanındaki farkın üzerindeki ortalama, ismini veren Yunanca delta (∆) ve sigma (∑) kullanılarak temsil edilir. Bu ADC yöntemi, düşük güç kullanımı ve maliyeti ile yüksek bir çözünürlüğe ve yüksek bir dengeye sahiptir.

En sonunda, Boru hattı dönüştürücüler SAR yöntemleri gibi "tutulan" iki aşama kullanın ve flaş ADC'ler ve zayıflatıcılar gibi çeşitli aşamalardan gelen sinyalleri kullanın. Bir flaş ADC, bir ikili dijital çıkış oluşturmak için her giriş voltajı sinyalini küçük bir zaman numunesi üzerinden referans voltajı ile karşılaştırır. Boru hattı sinyalleri genellikle daha yüksek bant genişliğindedir, ancak daha düşük çözünürlüktedir ve çalışması için daha fazla güce ihtiyaç duyarlar.

Analog-Dijital Dönüştürücü Çalışması

Yaygın olarak kullanılan bir DAC tasarımı R-2R ağı. Bu, biri diğerinin iki katı büyüklüğünde iki direnç değeri kullanır. Bu, R-2R'nin kolayca giriş dijital sinyalini zayıflatmak ve dönüştürmek ve dijitalden analog dönüştürücünün çalışmasını sağlamak için direnç kullanma yöntemi olarak kullanılmasını sağlar.

bir ikili ağırlıklı direnç DAC'ın başka bir yaygın örneğidir. Bu cihazlar, dirençleri özetleyen tek bir dirençte karşılayan çıkışlı dirençler kullanır. Giriş dijital akımının daha önemli kısımları daha büyük çıkış akımı verecektir. Bu çözünürlükten daha fazla bit daha fazla akımın akmasını sağlar.

Dönüştürücülerin Pratik Uygulamaları

MP3'ler ve CD'ler, ses sinyallerini dijital formatlarda saklar. Bu, DAC'lerin CD çalarlarda ve bilgisayarlarda ve video oyunlarında ses kartı gibi sesler üreten diğer dijital cihazlarda kullanıldığı anlamına gelir. Analog hat seviyesi çıkışı oluşturan DAC'ler amplifikatörlerde ve hatta USB hoparlörlerde kullanılabilir.

DAC'lerin bu uygulamaları tipik olarak çıkış voltajını oluşturmak ve dijital-analog dönüştürücünün çalışmasını sağlamak için sabit bir giriş voltajına veya akımına dayanır. Çarpma DAC'leri değişken giriş voltajı veya akım kaynakları kullanabilir, ancak kullanabilecekleri bant genişliği konusunda kısıtlamaları vardır.