О дигитално-аналогном претварачу (ДАЦ) и његовим применама

Испробајте Наш Инструмент За Елиминисање Проблема





Зашто су нам потребни претварачи података? У стварном свету је већина података доступна у облику аналогне природе. Имамо две врсте претварача аналогни у дигитални претварач и дигитални у аналогни претварач. Док манипулишу подацима, ова два претварачка интерфејса су од суштинске важности за дигиталну електронску опрему и аналогни електрични уређај који процесор обрађује да би постигао потребан рад.

На пример, узмите доњу ДСП илустрацију, АДЦ претвара аналогне податке прикупљене аудио улазном опремом, попут микрофона (сензора), у дигитални сигнал који рачунар може да обради. Рачунар може додати звучне ефекте. Сада ће ДАЦ поново обрадити дигитални звучни сигнал у аналогни сигнал који користи опрема за излаз звука, попут звучника.




Обрада аудио сигнала

Обрада аудио сигнала

Дигитално-аналогни претварач (ДАЦ)

Дигитално-аналогни претварач (ДАЦ) је уређај који дигиталне податке претвара у аналогни сигнал. Према Никуист-Сханнон теореми о узорковању, сви узорковани подаци могу се савршено реконструисати помоћу ширине опсега и Никуист критеријума.



ДАЦ може прецизно реконструисати узорковане податке у аналогни сигнал. Дигитални подаци могу се произвести из микропроцесора, интегрисаног круга специфичног за апликацију (АСИЦ) или Поље програмабилних гејта (ФПГА) , али на крају подаци захтевају претварање у аналогни сигнал да би се остварила интеракција са стварним светом.

Основни дигитални у аналогни претварач

Основни дигитални у аналогни претварач

Д / А архитектуре претварача

Постоје две методе које се обично користе за дигиталну у аналогну конверзију: метода пондерисаних отпорника, а друга користи метод мрежне лествице Р-2Р.

ДАЦ применом методе пондерисаних отпорника

Схема доле приказана је ДАЦ помоћу пондерисаних отпорника. Основна операција ДАЦ-а је способност додавања улаза који ће у коначници одговарати доприносу различитих битова дигиталног улаза. У напонском домену, то јест ако су улазни сигнали напони, додавање бинарних битова може се постићи помоћу инвертовања сумирајуће појачало приказано на доњој слици.


Бинарно пондерисани отпорници ДАЦ

Бинарно пондерисани отпорници ДАЦ

У домену напона, то јест ако су улазни сигнали напони, додавање бинарних битова може се постићи помоћу инвертирајућих појачавача сабирања приказаних на горњој слици.

Улазни отпорници оп-амп имају вредности отпора пондерисане у бинарном формату. Када пријемни бинарни 1 прекидач повеже отпорник са референтним напоном. Када логичко коло прими бинарно 0, прекидач повезује отпорник са масом. Сви дигитални улазни битови истовремено се примењују на ДАЦ.

ДАЦ генерише аналогни излазни напон који одговара датом дигиталном сигналу података. За ДАЦ дати дигитални напон је б3 б2 б1 б0 где је сваки бит бинарна вредност (0 или 1). Излазни напон произведен на излазној страни је

В0 = Р0 / Р (б3 + б2 / 2 + б1 / 4 + б0 / 8) Вреф

Како се број битова повећава у дигиталном улазном напону, опсег вредности отпорника постаје велик и сходно томе, тачност постаје лоша.

Р-2Р лествичасти дигитално-аналогни претварач (ДАЦ)

ДАЦ лествице Р-2Р конструисан као бинарно пондерисани ДАЦ који користи понављајућу каскадну структуру отпорних вредности Р и 2Р. Ово побољшава прецизност због релативне лакоће производње отпорника са једнаким вредновањем (или тренутних извора).

Р-2Р лествичасти дигитално-аналогни претварач (ДАЦ)

Р-2Р лествичасти дигитално-аналогни претварач (ДАЦ)

Горња слика приказује 4-битни ДАЦ лествице Р-2Р. Да бисмо постигли тачност високог нивоа, изабрали смо вредности отпорника као Р и 2Р. Нека је бинарна вредност Б3 Б2 Б1 Б0, ако је б3 = 1, б2 = б1 = б0 = 0, онда је коло приказано на слици испод, то је поједностављени облик горе наведеног ДАЦ кола. Излазни напон је В0 = 3Р (и3 / 2) = Вреф / 2

Слично томе, ако је б2 = 1 и б3 = б1 = б0 = 0, тада је излазни напон В0 = 3Р (и2 / 4) = Вреф / 4, а коло је поједностављено као доле

Ако је б1 = 1 и б2 = б3 = б0 = 0, онда је склоп приказан на слици испод поједностављени облик горњег ДАЦ кола. Излазни напон је В0 = 3Р (и1 / 8) = Вреф / 8

Коначно, доле је приказано коло које одговара случају када је б0 = 1 и б2 = б3 = б1 = 0. Излазни напон је В0 = 3Р (и0 / 16) = Вреф / 16

На овај начин можемо утврдити да када је улазни податак б3б2б1б0 (где су појединачни битови 0 или 1), тада је излазни напон

Примене дигиталног у аналогни претварач

ДАЦ се користе у многим апликацијама за дигиталну обраду сигнала и у многим другим апликацијама. Неке од важних примена разматрају се у наставку.

Аудио појачало

ДАЦ се користе за добијање једносмерног напона помоћу команди микроконтролера. ДАЦ се често уграђује у читав аудио кодек који укључује функције обраде сигнала.

Видео Енцодер

Систем видео енкодера ће обрађивати видео сигнал и слати дигиталне сигнале на разне ДАЦ-ове како би произвео аналогне видео сигнале различитих формата, заједно са оптимизацијом нивоа излаза. Као и код аудио кодека, ови ИЦ-ови можда имају интегрисане ДАЦ-ове.

Дисплаи Елецтроницс

Графички контролер ће обично користити табелу претраживања за генерисање података који се шаљу на видео ДАЦ за аналогне излазе као што су црвени, зелени, плави (РГБ) сигнали за погон екрана.

Системи за прикупљање података

Подаци који се мере се дигитализују аналогно-дигиталним претварачем (АДЦ) и затим шаљу процесору. Прикупљање података такође ће укључивати крај контроле процеса, у којем процесор шаље повратне податке у ДАЦ за претварање у аналогне сигнале.

Калибрација

ДАЦ пружа динамичку калибрацију појачања и померања напона за тачност у системима за испитивање и мерење.

Мотор Цонтрол

Многе контроле мотора захтевају сигнали за контролу напона , а ДАЦ је идеалан за ову апликацију коју може покретати процесор или контролер.

Примена управљања мотором

Примена управљања мотором

Систем за дистрибуцију података

Многе индустријске и фабричке линије захтевају више програмабилних извора напона, а то може генерисати банка ДАЦ-ова који су мултиплексирани. Употреба ДАЦ-а омогућава динамичку промену напона током рада система.

Дигитални потенциометар

Скоро све дигитални потенциометри заснивају се на стринг ДАЦ архитектури. Уз одређену реорганизацију низа отпорника / прекидача и додавањем интерфејс компатибилан са И2Ц , може се применити потпуно дигитални потенциометар.

Радио софтвер

ДАЦ се користи са дигиталним процесором сигнала (ДСП) за претварање сигнала у аналогни за пренос у кругу миксера, а затим у радио појачало и предајник.

Стога овај чланак говори дигитални у аналогни претварач и његове примене. Надамо се да сте боље разумели овај концепт. Даље, било каква питања у вези са овим концептом или за спровођење електричних и електронских пројеката, дајте своје драгоцене предлоге коментаром у одељку за коментаре испод. Ево питања за вас, Како можемо превазићи лошу прецизност ДАЦ-а бинарно пондерисаног отпорника?