Sa electronics, ang DAC circuit ay isang uri ng system. Siya ang nagko-convert ng digital signal sa analog.
Mayroong ilang mga DAC circuit. Ang pagiging angkop para sa isang partikular na aplikasyon ay tinutukoy ng mga sukatan ng kalidad kabilang ang resolution, maximum na sample rate, at iba pa.
Ang digital-to-analogue na conversion ay maaaring magpababa sa pagpapadala ng signal, kaya kailangang maghanap ng instrumento na may maliliit na error sa mga tuntunin ng aplikasyon.
Application
Ang mga DAC ay karaniwang ginagamit sa mga music player upang i-convert ang mga numerical stream ng impormasyon sa mga analog na audio signal. Ginagamit din ang mga ito sa mga telebisyon at mobile phone upang i-convert ang data ng video sa mga signal ng video, ayon sa pagkakabanggit, na konektado sa mga driver ng screen upang magpakita ng mga monochromatic o maraming kulay na mga imahe.
Ang dalawang application na ito ang gumagamit ng mga DAC circuit sa magkabilang dulo ng kompromiso sa pagitan ng density at bilang ng pixel. Ang audio ay isang uri ng mababang frequency na may mataas na resolution at ang video ay isang high frequency na variant na may mababa hanggang katamtamang larawan.
Dahil sa pagiging kumplikado at ang pangangailangan para sa maingat na pagtutugma ng mga bahagi, lahat maliban sa mga pinaka-specialized na DAC ay ipinapatupad bilang mga integrated circuit (IC). Ang mga discrete link ay kadalasang napakabilis, mababang resolution, mga uri ng power-saving na ginagamit sa mga military radar system. Ang napakabilis na kagamitan sa pagsubok, lalo na ang mga sampling oscilloscope, ay maaari ding gumamit ng mga discrete DAC.
Pangkalahatang-ideya
Ang semi-constant na output ng isang kumbensiyonal na hindi na-filter na DAC ay binuo sa halos anumang device, at ang paunang larawan o huling bandwidth ng disenyo ay nagpapakinis sa pitch response sa tuluy-tuloy na curve.
Pagsagot sa tanong na: “Ano ang DAC?”, nararapat na tandaan na ang bahaging ito ay nagko-convert ng abstract na numero ng finite precision (karaniwan ay isang binary fixed-point digit) sa isang pisikal na halaga (halimbawa, boltahe o presyon). Sa partikular, ang D/A conversion ay kadalasang ginagamit upang baguhin ang data ng time series sa isang patuloy na nagbabagong pisikal na signal.
Ang perpektong DAC ay nagko-convert ng mga abstract na digit sa isang konseptong tren ng mga pulso, na pagkatapos ay pinoproseso ng isang reconstruction filter, gamit ang ilang anyo ng interpolation upang punan ang data sa pagitan ng mga pulso. Ordinaryobinabago ng isang praktikal na digital-to-analogue converter ang mga numero sa isang piecewise constant function na binubuo ng isang sequence ng mga rectangular pattern na nilikha na may hawak na zeroth order. Gayundin, ang pagsagot sa tanong na, "Ano ang DAC?" ito ay nagkakahalaga ng pagpuna sa iba pang mga pamamaraan (halimbawa, batay sa delta-sigma modulation). Lumilikha sila ng pulse-density modulated na output na maaaring i-filter nang katulad upang makagawa ng isang maayos na pabagu-bagong signal.
Ayon sa Nyquist-Shannon sampling theorem, maaaring muling buuin ng DAC ang orihinal na vibration mula sa na-sample na data, sa kondisyon na ang penetration zone nito ay nakakatugon sa ilang partikular na kinakailangan (halimbawa, isang baseband pulse na may mas mababang line density). Kinakatawan ng digital sample ang quantization error, na lumalabas bilang mababang antas ng ingay sa muling itinayong signal.
Simplified function diagram ng isang 8-bit na tool
Nararapat na tandaan kaagad na ang pinakasikat na modelo ay ang Real Cable NANO-DAC digital-to-analogue converter. Ang DAC ay bahagi ng isang advanced na teknolohiya na gumawa ng malaking kontribusyon sa digital revolution. Upang ilarawan, isaalang-alang ang karaniwang mga long distance na tawag sa telepono.
Ang boses ng tumatawag ay na-convert sa isang analog electrical signal gamit ang isang mikropono, at pagkatapos ang pulso na ito ay ginawang digital stream kasama ng DAC. Pagkatapos nito, ang huli ay nahahati sa mga packet ng network, kung saan maaari itong ipadala kasama ng iba pang digital na data. At maaaring hindi ito palaging audio.
Pagkatapos ay mga packageay tinatanggap sa destinasyon, ngunit ang bawat isa sa kanila ay maaaring kumuha ng ganap na naiibang ruta at hindi man lang maabot ang destinasyon sa tamang pagkakasunod-sunod at sa tamang oras. Ang data ng digital na boses ay kinukuha mula sa mga packet at pinagsama-sama sa isang karaniwang stream ng data. Ibinabalik ito ng DAC sa isang analog electrical signal na nagtutulak ng audio amplifier (gaya ng Real Cable NANO-DAC digital-to-analog converter). At siya naman, in-activate ang loudspeaker, na sa wakas ay gumagawa ng kinakailangang tunog.
Audio
Karamihan sa mga modernong acoustic signal ay iniimbak nang digital (hal. MP3 at CD). Upang marinig sa pamamagitan ng mga nagsasalita, dapat silang mai-convert sa isang katulad na salpok. Para makahanap ka ng digital-to-analog converter para sa TV, CD player, digital music system at PC sound card.
Ang mga nakatalagang standalone na DAC ay matatagpuan din sa mataas na kalidad na mga Hi-Fi system. Karaniwang kinukuha nila ang digital na output ng isang katugmang CD player o nakalaang sasakyan at kino-convert ang signal sa isang line-level na analog na output na pagkatapos ay mai-feed sa amplifier para magmaneho ng mga speaker.
Matatagpuan ang mga katulad na D/A converter sa mga digital na column gaya ng mga USB speaker at sound card.
Sa mga application ng Voice over IP, dapat munang i-digitize ang source para sa transmission, kaya na-convert ito sa pamamagitan ng ADC at pagkatapos ay i-convert sa analog gamit ang isang DAC saang tumatanggap na partido. Halimbawa, ginagamit ang paraang ito para sa ilang digital-to-analog converter (TV).
Larawan
Ang Sampling ay may posibilidad na gumana sa isang ganap na naiibang sukat sa pangkalahatan, dahil sa lubos na hindi linear na pagtugon ng parehong mga tubo ng cathode ray (na ang karamihan sa paggawa ng digital na video ay nakalaan para sa) at ng mata ng tao, gamit ang isang gamma curve upang magbigay ng hitsura ng pantay na distributed na mga hakbang sa liwanag sa buong dynamic na hanay ng display. Kaya naman kailangang gumamit ng RAMDAC sa mga computer video application na may medyo malalim na resolution ng kulay, kaya hindi praktikal na lumikha ng isang hard-coded na halaga sa DAC para sa bawat antas ng output ng bawat channel (halimbawa, ang isang Atari ST o Sega Genesis ay kailangan ng 24 sa mga value na ito; kakailanganin ng 24-bit video card ng 768).
Dahil sa likas na pagbaluktot na ito, karaniwan na para sa isang TV o video projector na masasabing totoo na mayroong linear contrast ratio (ang pagkakaiba sa pagitan ng pinakamadilim at pinakamaliwanag na antas ng output) na 1,000:1 o higit pa. Katumbas ito ng 10 bits ng sound fidelity, kahit na makakatanggap lang ito ng mga signal na may 8-bit fidelity at gumamit ng LCD panel na nagpapakita lang ng anim o pitong bits bawat channel. Ang mga pagsusuri sa DAC ay na-publish batay dito.
Ang mga signal ng video mula sa digital source gaya ng computer ay dapat i-convert sa analog form kung ipapakita ang mga ito sa monitor. Katulad mula noong 2007mas madalas na ginagamit ang mga input kaysa sa mga digital, ngunit nagbago ito dahil naging mas karaniwan ang mga flat panel display na may mga koneksyon sa DVI o HDMI. Gayunpaman, ang isang video DAC ay binuo sa anumang digital video player na may parehong mga output. Ang digital-to-analog audio converter ay karaniwang isinama sa ilang uri ng memory (RAM) na naglalaman ng mga talahanayan ng pagbabagong-tatag para sa gamma correction, contrast, at brightness upang lumikha ng fixture na tinatawag na RAMDAC.
Ang device na malayuang nakakonekta sa DAC ay isang digitally controlled potentiometer na ginagamit upang kunin ang signal.
Mekanikal na disenyo
Halimbawa, ang IBM Selectric typewriter ay gumagamit na ng isang hindi manu-manong DAC upang himukin ang bola.
Digital-to-analogue converter circuit ganito ang hitsura.
Single-bit mechanical drive ay tumatagal ng dalawang posisyon: isa kapag naka-on, ang isa kapag naka-off. Ang paggalaw ng maraming single bit actuator ay maaaring pagsamahin at timbangin ng device nang walang pag-aatubili upang makakuha ng mas tumpak na mga hakbang.
Ang IBM Selectric typewriter ang gumagamit ng ganoong sistema.
Mga pangunahing uri ng mga digital-to-analog converter
- Pulse width modulator kung saan ang isang stable na current o boltahe ay inililipat sa isang low-pass analog filter na may tagal na tinutukoy ng isang digital input code. Ang paraang ito ay kadalasang ginagamit upang kontrolin ang bilis ng motor at madilim na mga LED na ilaw.
- Digital to analog audio converter na mayoversampling o interpolating DACs, gaya ng mga gumagamit ng delta-sigma modulation, ay gumagamit ng pulse density variation method. Ang mga bilis na higit sa 100 ksample bawat segundo (hal. 180 kHz) at 28-bit na resolution ay makakamit gamit ang isang delta-sigma device.
- Isang binary weighted na elemento na naglalaman ng hiwalay na mga electrical component para sa bawat DAC bit na konektado sa summation point. Siya ang maaaring magdagdag ng operational amplifier. Ang kasalukuyang lakas ng pinagmulan ay proporsyonal sa bigat ng bit kung saan ito tumutugma. Kaya, ang lahat ng di-zero bits ng code ay idinagdag sa timbang. Ito ay dahil mayroon silang parehong mapagkukunan ng boltahe sa kanilang pagtatapon. Isa ito sa pinakamabilis na paraan ng conversion, ngunit hindi ito perpekto. Dahil may problema: mababang fidelity dahil sa malaking data na kinakailangan para sa bawat indibidwal na boltahe o kasalukuyang. Ang ganitong mga high-precision na bahagi ay mahal, kaya ang ganitong uri ng modelo ay karaniwang limitado sa 8-bit na resolution o mas kaunti pa. Ang inililipat na risistor ay may layunin ng mga digital-to-analog converter sa parallel na pinagmumulan ng network. Ang mga indibidwal na pagkakataon ay konektado sa kuryente batay sa isang digital input. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng ganitong uri ng digital-to-analog converter ay nasa switched current source ng DAC, kung saan ang iba't ibang key ay pinili batay sa isang numerical input. Kasama dito ang isang kasabay na linya ng kapasitor. Ang mga solong elementong ito ay konektado o dinidiskonekta gamit ang isang espesyal na mekanismo (foot) na matatagpuan malapit sa lahat ng plug.
- Digital-to-analogue stairway converteruri, na isang binary-weighted na elemento. Ito, sa turn, ay gumagamit ng paulit-ulit na istraktura ng mga halaga ng cascaded risistor R at 2R. Pinapabuti nito ang katumpakan dahil sa relatibong kadalian ng paggawa ng parehong na-rate na mekanismo (o kasalukuyang pinagmumulan).
- Sequential advance o cyclic DAC na bumubuo ng output nang paisa-isa sa bawat hakbang. Ang mga indibidwal na bit ng digital input ay pinoproseso ng lahat ng connector hanggang sa mabilang ang buong object.
- Ang Thermometer ay isang naka-code na DAC na naglalaman ng pantay na risistor o kasalukuyang pinagmumulan na segment para sa bawat posibleng halaga ng output ng DAC. Ang isang 8-bit na thermometer DAC ay magkakaroon ng 255 elemento, at ang isang 16-bit na thermometer DAC ay magkakaroon ng 65,535 na bahagi. Ito marahil ang pinakamabilis at pinakatumpak na arkitektura ng DAC, ngunit sa gastos ng mataas na gastos. Sa ganitong uri ng DAC, ang mga rate ng conversion na higit sa isang bilyong sample bawat segundo ay nakamit.
- Hybrid DAC na gumagamit ng kumbinasyon ng mga pamamaraan sa itaas sa iisang converter. Karamihan sa mga DAC IC ay ganito ang uri dahil sa kahirapan sa pagkuha ng mura, mataas na bilis, at katumpakan lahat sa isang device.
- Segmented DAC na pinagsasama ang prinsipyo ng thermometer coding para sa mas matataas na digit at binary weighting para sa mas mababang bahagi. Sa ganitong paraan, naabot ang isang kompromiso sa pagitan ng katumpakan (gamit ang prinsipyo ng thermometer coding) at ang bilang ng mga resistor o kasalukuyang pinagmumulan (gamit ang binary weighting). Deep device na may doubleAng ibig sabihin ng aksyon ay 0% ang segmentation, at ang disenyo na may buong thermometric coding ay may 100%.
Karamihan sa mga DACS sa listahang ito ay umaasa sa isang pare-parehong sanggunian ng boltahe upang lumikha ng kanilang halaga ng output. Bilang kahalili, ang multiply DAC ay tumatanggap ng AC input boltahe upang i-convert ang mga ito. Nagpapataw ito ng karagdagang mga hadlang sa disenyo sa bandwidth ng scheme ng reorganisasyon. Ngayon ay malinaw na kung bakit kailangan ang mga digital-to-analog converter ng iba't ibang uri.
Pagganap
Napakahalaga ng DAC para sa performance ng system. Ang pinakamahalagang katangian ng mga device na ito ay ang resolution na ginawa para sa paggamit ng digital-to-analog converter.
Ang bilang ng mga posibleng antas ng output na idinisenyo upang laruin ng DAC ay karaniwang nakasaad bilang ang bilang ng mga bit na ginagamit nito, na siyang base ng dalawang logarithm ng bilang ng mga antas. Halimbawa, ang isang 1-bit na DAC ay idinisenyo upang maglaro ng dalawang circuit, habang ang isang 8-bit na DAC ay idinisenyo upang maglaro ng 256 na mga circuit. Ang padding ay nauugnay sa epektibong bilang ng mga bit, na isang sukatan ng aktwal na resolusyon na nakamit ng DAC. Tinutukoy ng resolution ang lalim ng kulay sa mga video application at ang audio bit rate sa mga audio device.
Max frequency
Ang pagsukat sa pinakamabilis na bilis na maaaring gumana ang isang DAC circuit at gumagawa pa rin ng tamang output ay tumutukoy sa kaugnayan sa pagitan nito at ng bandwidth ng na-sample na signal. Tulad ng nakasaad sa itaas, ang theoremAng mga sample ng Nyquist-Shannon ay nag-uugnay ng tuluy-tuloy at hiwalay na mga senyales at sinasabing ang anumang senyales ay maaaring i-reconstruct nang may anumang katumpakan mula sa mga discrete record nito.
Monotonicity
Ang konseptong ito ay tumutukoy sa kakayahan ng analog na output ng DAC na lumipat lamang sa direksyon kung saan gumagalaw ang digital input. Napakahalaga ng katangiang ito para sa mga DAC na ginagamit bilang low frequency signal source.
Kabuuang harmonic distortion at ingay (THD + N)
Pagsukat ng distortion at extraneous na tunog na ipinapasok ng DAC sa signal, na ipinapakita bilang isang porsyento ng kabuuang dami ng hindi gustong harmonic distortion at ingay na kasama ng gustong signal. Ito ay isang napakahalagang feature para sa mga dynamic at mababang output na DAC application.
Range
Ang isang sukatan ng pagkakaiba sa pagitan ng pinakamalaki at pinakamaliit na signal na maaaring kopyahin ng DAC, na ipinahayag sa mga decibel, ay karaniwang nauugnay sa resolution at antas ng ingay.
Iba pang mga sukat tulad ng phase distortion at jitter ay maaari ding maging napakahalaga para sa ilang mga aplikasyon. May mga (hal., wireless data transmission, composite video) na maaari pang umasa sa tumpak na pagtanggap ng mga phase-adjusted signal.
Linear PCM audio sampling ay karaniwang gumagana sa isang resolution ng bawat bit na katumbas ng anim na decibel ng amplitude (doble ang volume o katumpakan).
Nonlinear PCM encodings (A-law / Μ-law, ADPCM, NICAM) sinusubukang pahusayin ang kanilang mga epektibong dynamic range sa iba't ibang paraan -mga logarithmic na laki ng hakbang sa pagitan ng mga antas ng output ng audio na kinakatawan ng bawat bit ng data.
Pag-uuri ng mga digital-to-analog converter
Pag-uuri ayon sa hindi linearity, hinahati sila sa:
- Natatanging non-linearity, na nagpapakita kung paano lumihis ang dalawang magkalapit na code value mula sa perpektong 1 LSB step.
- Ang pinagsama-samang non-linearity ay nagpapahiwatig kung gaano kalayo ang DAC transmission mula sa ideal.
Kaya ang perpektong feature ay karaniwang isang tuwid na linya. Ipinapakita ng INL kung gaano kalaki ang pagkakaiba ng aktwal na boltahe sa isang ibinigay na halaga ng code mula sa linyang ito sa pinakamaliit na piraso.
Boost
Sa huli, ang ingay ay nalilimitahan ng thermal hum na nabuo ng mga passive na bahagi gaya ng mga resistor. Para sa mga audio application at sa room temperature, ito ay karaniwang mas mababa sa 1 µV (microvolt) ng puting signal. Nililimitahan nito ang pagganap sa mas mababa sa 20 bits kahit na sa mga 24-bit na DAC.
Pagganap sa frequency domain
Spurious-free dynamic range (SFDR) ay nagpapahiwatig sa dB ng ratio ng mga kapangyarihan ng na-convert na pangunahing signal sa pinakamalaking hindi gustong overshoot.
Noise Distortion Ratio (SNDR) ay nagpapahiwatig sa dB ng power property ng na-convert na pangunahing tunog sa kabuuan nito.
Total harmonic distortion (THD) ay ang kabuuan ng mga kapangyarihan ng lahat ng HDi.
Kung ang maximum DNL error ay mas mababa sa 1 LSB, ang digital-to-analog converter ay ginagarantiyahanmagiging uniporme. Gayunpaman, maraming monotonikong instrumento ang maaaring magkaroon ng maximum na DNL na higit sa 1 LSB.
Pagganap ng oras ng domain:
- Glitch impulse zone (glitch energy).
- Kawalang-katiyakan ng sagot.
- Nonlinearity time (TNL).
DAC Basic Operations
Ang analog-to-digital converter ay kumukuha ng eksaktong numero (kadalasan ay fixed-point binary number) at kino-convert ito sa isang pisikal na dami (gaya ng boltahe o pressure). Ang mga DAC ay kadalasang ginagamit upang muling isaayos ang may hangganan na katumpakan na data ng serye ng oras sa isang patuloy na nagbabagong pisikal na signal.
Ang perpektong D/A converter ay kumukuha ng mga abstract na numero mula sa isang tren ng mga pulso, na pagkatapos ay ipoproseso gamit ang isang paraan ng interpolation upang punan ang data sa pagitan ng mga signal. Ang isang conventional digital-to-analogue converter ay naglalagay ng mga numero sa isang piecewise constant function na binubuo ng isang sequence ng mga rectangular value, na namodelo sa zero-order hold.
Ibinabalik ng converter ang mga orihinal na signal upang matugunan ng bandwidth nito ang ilang partikular na kinakailangan. Ang digital sampling ay sinamahan ng mga quantization error na lumilikha ng mababang antas ng ingay. Siya ang idinagdag sa naibalik na signal. Ang pinakamababang amplitude ng isang analog na tunog na maaaring maging sanhi ng pagbabago ng isang digital na tunog ay tinatawag na least significant bit (LSB). At ang error (pag-ikot) na nangyayari sa pagitan ng mga analog at digital na signal,ay tinatawag na quantization error.
