Bakit kailangan namin ng mga converter ng data? Sa totoong mundo, ang karamihan sa data ay magagamit sa anyo ng likas na analog. Mayroon kaming dalawang uri ng mga converter analog sa digital converter at digital sa analog converter. Habang nagmamanipula ng data, ang dalawang interface na nagko-convert na ito ay mahalaga sa mga digital na kagamitang elektronik at isang analog na de-kuryenteng aparato na kung saan ay mapoproseso ng isang processor upang makagawa ng kinakailangang operasyon.
Halimbawa, kunin ang larawan sa ibaba ng DSP, isang ADC ang nagko-convert ng analog data na nakolekta ng mga kagamitan sa pag-input ng audio tulad ng isang mikropono (sensor), sa isang digital signal na maaaring maproseso ng isang computer. Ang computer ay maaaring magdagdag ng mga sound effects. Ngayon ay iproseso ng isang DAC ang digital signal ng tunog pabalik sa analog signal na ginagamit ng mga kagamitan sa audio output tulad ng isang speaker.
Pagpoproseso ng Signal ng Audio
Digital to Analog Converter (DAC)
Ang Digital to Analog Converter (DAC) ay isang aparato na nagbabago ng digital data sa isang analog signal. Ayon sa Nyquist-Shannon na sampol na teorya, ang anumang na-sample na data ay maaaring maitaguyod nang perpekto sa bandwidth at pamantayan ng Nyquist.
Maaaring buuin ng isang DAC ang sample na data sa isang analog signal na may katumpakan. Ang digital data ay maaaring magawa mula sa isang microprocessor, Application Specific Integrated Circuit (ASIC), o Field Programmable Gate Array (FPGA) , ngunit sa huli ang data ay nangangailangan ng pagbabago sa isang analog signal upang makipag-ugnay sa totoong mundo.
Pangunahing Digital sa Analog Converter
D / Isang Converter Architecture
Mayroong dalawang pamamaraan na karaniwang ginagamit para sa digital sa analog conversion: Ang pamamaraan ng Weighted Resistors at ang isa pa ay gumagamit ng R-2R ladder network na pamamaraan.
Ang DAC na gumagamit ng pamamaraang Timbang na Mga Resistor
Ang ipinakita sa ibaba na eskematiko diagram ay DAC gamit ang mga may timbang na resistors. Ang pangunahing pagpapatakbo ng DAC ay ang kakayahang magdagdag ng mga input na sa huli ay tumutugma sa mga kontribusyon ng iba't ibang mga piraso ng digital input. Sa boltahe domain, iyon ay kung ang mga input signal ay voltages, ang pagdaragdag ng mga binary bit ay maaaring makamit gamit ang pag-invert summing amplifier ipinakita sa figure sa ibaba.
Binary Weighted Resistors DAC
Sa boltahe domain, iyon ay kung ang mga input signal ay voltages, ang pagdaragdag ng mga binary bit ay maaaring makamit gamit ang inverting summing amplifier na ipinakita sa nasa itaas na pigura.
Ang input resistors ng op-amp may timbang ang kanilang mga halaga sa paglaban sa isang binary format. Kapag ang pagtanggap ng binary 1 ang switch ay kumokonekta sa risistor sa boltahe ng sanggunian. Kapag tumatanggap ang circuit ng binary ng binary 0, ikinokonekta ng switch ang risistor sa lupa. Ang lahat ng mga digital input bit ay sabay na inilalapat sa DAC.
Bumubuo ang DAC ng boltahe ng analog na output na naaayon sa ibinigay na digital data signal. Para sa DAC ang ibinigay na digital boltahe ay b3 b2 b1 b0 kung saan ang bawat bit ay isang binary halaga (0 o 1). Ang output boltahe na ginawa sa output bahagi ay
V0 = R0 / R (b3 + b2 / 2 + b1 / 4 + b0 / 8) Vref
Tulad ng bilang ng mga piraso ay dumaragdag sa digital input boltahe, ang saklaw ng mga halaga ng risistor ay nagiging malaki at naaayon, ang kawastuhan ay naging mahirap.
R-2R Ladder Digital to Analog Converter (DAC)
Ang R-2R hagdan na DAC ay itinayo bilang isang binary-weighted DAC na gumagamit ng isang paulit-ulit na cascaded na istraktura ng mga halaga ng risistor na R at 2R. Pinapabuti nito ang katumpakan dahil sa kamag-anak na kadali ng paggawa ng pantay na halagang tinutugma na resistors (o mga kasalukuyang mapagkukunan).
R-2R Ladder Digital to Analog Converter (DAC)
Ipinapakita ng nasa itaas na pigura ang 4-bit R-2R hagdan DAC. Upang makamit ang katumpakan ng mataas na antas, pinili namin ang mga halaga ng risistor bilang R at 2R. Hayaan ang halagang binary B3 B2 B1 B0, kung b3 = 1, b2 = b1 = b0 = 0, pagkatapos ang circuit ay ipinapakita sa figure sa ibaba nito ay isang pinasimple na form ng nasa itaas na circuit ng DAC. Ang output boltahe ay V0 = 3R (i3 / 2) = Vref / 2
Katulad nito, Kung b2 = 1, at b3 = b1 = b0 = 0, pagkatapos ang boltahe ng output ay V0 = 3R (i2 / 4) = Vref / 4 at ang circuit ay pinasimple tulad ng sa ibaba
Kung b1 = 1 at b2 = b3 = b0 = 0, kung gayon ang circuit na ipinapakita sa figure sa ibaba nito ay isang pinasimple na form ng nasa itaas na circuit ng DAC. Ang output boltahe ay V0 = 3R (i1 / 8) = Vref / 8
Sa wakas, ang circuit ay ipinapakita sa ibaba na tumutugma sa kaso kung saan b0 = 1 at b2 = b3 = b1 = 0. Ang boltahe ng output ay V0 = 3R (i0 / 16) = Vref / 16
Sa ganitong paraan, mahahanap natin na kapag ang input data ay b3b2b1b0 (kung saan ang mga indibidwal na piraso ay alinman sa 0 o 1), kung gayon ang boltahe ng output ay
Mga aplikasyon ng Digital to Analog Converter
Ginagamit ang DAC sa maraming mga application ng pagpoproseso ng signal ng digital at marami pang mga application. Ang ilan sa mga mahahalagang aplikasyon ay tinalakay sa ibaba.
Audio Amplifier
Ginagamit ang DACs upang makabuo ng DC boltahe na nakuha sa mga utos ng Microcontroller. Kadalasan, ang DAC ay isasama sa isang buong audio codec na may kasamang mga tampok sa pagpoproseso ng signal.
Video Encoder
Iproseso ng system ng encoder ng video ang isang signal ng video at magpapadala ng mga digital signal sa iba't ibang mga DAC upang makagawa ng mga analog na signal ng video ng iba't ibang mga format, kasama ang pag-optimize ng mga antas ng output. Tulad ng mga audio codec, ang mga IC na ito ay maaaring may pinagsamang DAC.
Ipakita ang Electronics
Karaniwang gagamit ang graphic controller ng isang talahanayan ng paghahanap upang makabuo ng mga signal ng data na ipinadala sa isang video DAC para sa mga analog na output tulad ng mga signal ng Red, Green, Blue (RGB) upang humimok ng isang display.
Mga Sistema ng Pagkuha ng Data
Ang sinusukat na data ay na-digitize ng isang Analog-to-Digital Converter (ADC) at pagkatapos ay ipinadala sa isang processor. Ang acquisition ng data ay magsasama rin ng isang proseso ng pagtatapos ng kontrol, kung saan ang processor ay nagpapadala ng data ng feedback sa isang DAC para sa pag-convert sa mga analog signal.
Pagkakalibrate
Nagbibigay ang DAC ng pabago-bagong pagkakalibrate para makakuha at boltahe offset para sa kawastuhan sa mga sistema ng pagsubok at pagsukat.
Pagkontrol sa Motor
Maraming mga kontrol sa motor ang nangangailangan signal signal control , at isang DAC ay mainam para sa application na ito na maaaring hinimok ng isang processor o controller.
Application sa Pagkontrol sa Motor
Sistema ng Pamamahagi ng Data
Maraming mga linya ng pang-industriya at pabrika ang nangangailangan ng maraming mai-program na mapagkukunan ng boltahe, at maaari itong mabuo ng isang bangko ng DAC na multiplexed. Ang paggamit ng isang DAC ay nagbibigay-daan sa pabago-bagong pagbabago ng mga voltages sa panahon ng pagpapatakbo ng isang system.
Potenomiterong Digital
Halos lahat ng digital potentiometers ay batay sa arkitektura ng string DAC. Sa ilang muling pagsasaayos ng resistor / switch array, at ang pagdaragdag ng isang katugmang interface ng I2C , isang ganap na digital potentiometer ay maaaring ipatupad.
Software ng Radyo
Ginagamit ang isang DAC gamit ang isang Digital Signal Processor (DSP) upang i-convert ang isang senyas sa analog para sa paghahatid sa mixer circuit, at pagkatapos ay sa radio power amplifier at transmiter.
Kaya, tinatalakay ng artikulong ito digital sa analog converter at ang mga aplikasyon nito. Inaasahan namin na nakakuha ka ng mas mahusay na pag-unawa sa konseptong ito. Bukod dito, ang anumang mga katanungan patungkol sa konseptong ito o upang magpatupad ng mga de-koryenteng at elektronikong proyekto, mangyaring ibigay ang iyong mahalagang mga mungkahi sa pamamagitan ng pagbibigay ng puna sa seksyon ng komento sa ibaba. Narito ang isang katanungan para sa iyo, Paano natin mapagtagumpayan ang mahinang kawastuhan sa Binary Weighted Resistor DAC?
