Inhoud
· Digitaal-naar-analoog-omzetter (DAC)
· Werking van een digitaal naar analoog omzetter
· Elektrisch symbool van digitaal-naar-analoog omzetter
· Typen digitaal-naar-analoog-omzetter
· Toepassingen van digitaal-naar-analoog omzetter
· Voordelen en nadelen van digitaal naar analoog converter (DAC)
Digitaal naar analoog converter (DAC)
Een digitaal naar analoog converter is een elektronisch apparaat dat een conversiebewerking uitvoert. Zoals de naam al doet vermoeden, zet het een digitaal ingangssignaal om in een analoog uitgangssignaal. Digitale signalen zoals gedigitaliseerde muziek kunnen worden omgezet in analoge geluiden met behulp van een digitaal-naar-analoog-omzetter. Het is een van de soorten dataconverters.
Een digitaal naar analoog omzetter is ook bekend als DAC, d naar een omzetter, dac omzetter, D / A omzetter, etc. Een analoog naar digitaal omzetter (ADC) doet de omgekeerde werking. Een DAC is bijna elke keer in het circuit vereist wanneer daar behoefte aan is ADC.
Weet over analoog naar digitaal converter!
Werking van een digitaal naar analoog converter
Een digitaal naar analoog converter is een apparaat dat werkt voor digitaal naar analoog conversie. Een digitaal signaal wordt gedefinieerd als het discrete in tijd en discreet in het amplitudesignaal. Tegelijkertijd wordt een analoog signaal gedefinieerd als het tijdcontinue en continue amplitudesignaal. Een DAC heeft een binair getal met een vast punt (abstract adequaat precisiegetal) omgezet in een fysieke meting.
De transformatie heeft verschillende stappen in het. Een typische digitaal-naar-analoogomzetter zet abstracte gegevens om in conceptuele opeenvolgingen van impulsen. Vervolgens wordt de reeks verwerkt met behulp van een reconstructiefilter.
Een digitaal naar analoog converter werkt op basis van de Nyquist-Shannon-bemonsteringsstelling. Het stelt dat - een ingangssignaal kan worden hersteld van de bemonsterde uitgang als de bemonsteringsfrequentie tweemaal groter is dan of gelijk is aan de hoogste frequentiecomponent die aanwezig is in het ingangssignaal.
Er zijn verschillende parameters om de prestaties van een digitaal naar analoog converter te meten. De bandbreedte van het uitgangssignaal, de signaal-ruisverhouding zijn enkele van de parameters.
Elektrisch symbool van een DAC
Het onderstaande symbool staat voor een digitaal naar analoog omzetter.
Typen digitaal naar analoog converters
De omzetting van digitale invoerbits in analoge signalen kan worden bereikt door middel van verschillende processen. Laten we enkele van de soorten bespreken -
A. DAC met behulp van de methode met gewogen weerstanden
Laten we beginnen met een 4-bits digitaal nummer. We zullen het naar analoog converteren. Laat het digitale nummer - B3B2B1B0
Het decimale equivalent is - N = 23B3+22B2+21B2+20B0
Hier B3 is het meest significante cijfer (MSB) terwijl de B0 is het minst significante cijfer (LSB). Het circuit werkt hier om een analoog uitgangssignaal te produceren dat is gewogen volgens de bitposities en deze bij elkaar op te tellen.
In het circuit worden logische spanningen, die de binaire ingang vertegenwoordigen, met behulp van schakelaars op de overeenkomstige weerstanden toegepast. De weerstanden van de circuits (behalve feedbackweerstand Rf) zijn gewogen verbonden zodat de opeenvolgende verhouding 2 is. Dat is - R0 / R1 = R1 / R2 = R2 / R3 = 2. De weerstanden zijn ook omgekeerd evenredig met hun numerieke betekenis van het betreffende binaire bit.
Als de binaire bit nul (0) is, wordt de schakelaar AAN gezet en met aarde verbonden. Als het binaire bit één (1) is, is de controller gesloten en verbonden met de referentiespanning V.R.
De huidige i die wordt geleverd aan de niet-inverterende terminal is -
ik = VR * (B3 / R3 + B2 / R2 + B1 / R1 + B0 / R0 )
Vervanging van de waarden van R0, R1, R2, R3 we krijgen -
ik = (VR / R) * (23B3+22B2+21B2+20B0 )
Aangezien G virtuele aarde is, is de uitgangsspanning vo =
Vo = -i * Rf = - (VR / R) * Rf * (23B3+22B2+21B2+20B0 )
Nu kunnen we zien dat de uitgangsspanning evenredig is met de numerieke waarde van de binaire cijfers.
De nauwkeurigheid van de DAC hangt af van de verhoudingen van de weerstand en hun vermogen om elkaar te volgen wanneer de temperatuur varieert.
Dit type digitaal naar analoog converters heeft enkele nadelen. Als de binaire ingang uit een groot aantal bits bestaat, is een breed scala aan weerstanden nodig om de converter te construeren. De R-2R ladder-type converter overwint dit nadeel.
B. R - 2R Ladder Type DAC
Een ladder van weerstanden kan een binair woord in analoog omzetten. Dit type DAC's staat bekend als R - 2R Ladder-type converters.
Laten we, om de werking van het circuit te begrijpen, aannemen dat klem B0 is verbonden met VR en dat de rest van de klemmen (B1, B2, B3) is verbonden met aarde. De resulterende figuur wordt getoond in het circuit -
We passen de stelling van Thevenin toe op de knooppunten a0, a1, a2, a3 betreffende grond. We krijgen het equivalentcircuit van Thevenin, dat verder wordt getoond in de onderstaande cursus -
De equivalente bron heeft een spanning van VR / 16 in serie met een weerstand 3R.
Nogmaals, als de klem B1 is verbonden met Vr en de klemmen B0, B2, B3 zijn verbonden met de aarde, en dan ook de stelling van Thevenin toepassen, kan worden aangetoond dat de bron een spanning VR / 8 heeft in serie met een weerstand 3R.
Evenzo, wanneer B2 is verbonden met VR en rustingangen zijn verbonden met de aarde, zullen we zien dat het equivalente circuit van Thevenin een bronspanning heeft van VR / 4 in serie met een weerstand 3R.
Hetzelfde geldt voor de verbinding van B3 met VR. Het equivalente circuit geeft de bronspanning als VR / 2 en de serieweerstand van 3R.
De stroom die ik verkregen door het principe van superpositie -
ik = (Vr / 3R) * (B0 / 16 + B1 / 8 + B2 / 4 + B3 / 2)
Aangezien G virtuele aarde is, is de uitgangsspanning vo =
Vo = -i * Rf = - (VR / R) * Rf * (B0 / 23 + B1 / 22 + B2 / 21 + B3 / 20)
De vergelijking komt als -
Vo = -i * Rf = - (VR / 48R) * Rf * (23B3+22B2+21B2+20B0 )
Hier en nu kunnen we ons realiseren dat de uitgangsspanning evenredig is met de numerieke waarde van de binaire cijfers. Dit circuit kan gemakkelijk grote binaire cijfers converteren omdat het gemakkelijk uitbreidbaar is. Het enige wat we moeten toevoegen zijn extra schakelaars en extra weerstanden voor de ladder.
Een van de essentiële kenmerken van een digitaal naar analoog converter is dat de kleinste verandering van het circuit de resolutie bepaalt.
Toepassingen van digitaal naar analoog converter
In de moderne tijd is er een grote vraag naar gedigitaliseerde data. Daarom is er steeds meer vraag naar een analoog naar digitaal omzetter. Maar we moeten in gedachten houden dat we in ons dagelijks leven analoge signalen gebruiken en dat de wereld analoog is. Dus wanneer we een analoog-naar-digitaal-omzetter nodig hebben, hebben we een digitaal-naar-analoog-omzetter nodig. Zowel DAC's als ADC's hebben het meest bijgedragen aan de digitale revolutie.
Laten we een voorbeeld uit de echte wereld nemen om hun behoefte te begrijpen. Overweeg een telefoontje. Eerst begint de beller te spreken. De spraak is een analoog signaal, dat wordt omgezet in een digitaal signaal met behulp van een analoog naar digitaal omzetter of ADC. Wanneer het gedigitaliseerde signaal naar het einde van de ontvanger wordt getransporteerd, moet het opnieuw worden omgezet in een analoog signaal; anders begrijpt de ontvanger de verzonden gegevens niet. Hier dient een digitaal naar analoog converter het doel.
Audioverwerking:
Muziek en andere audio worden opgeslagen in gedigitaliseerd formaat in het huidige tijdperk van digitalisering. Als we ze via luidsprekers of koptelefoons moeten horen, moet de gedigitaliseerde vorm worden omgezet in een analoog signaal. Dat is de reden waarom DAC's zijn te vinden in elk apparaat dat muziek kan afspelen zoals - mp3-muziekspeler, dvd-speler, cd-speler, laptops, mobiele telefoons, enz.
High-end hifi-systemen maken gebruik van gespecialiseerde zelfstandige DAC's. Vergelijkbare DAC's zijn te vinden in moderne digitale luidsprekers zoals USB-luidsprekers, geluidskaarten, enz.
Bij voice over IP-communicatie wordt de bron gedigitaliseerd. Er is dus een DAC nodig om het gedigitaliseerde deel te reconstrueren tot een analoog signaal.
Videocodering:
Het video-encodersysteem verwerkt een videosignaal en stuurt digitale signalen naar IC's.
Digitaal beeld:
De grafische controller gebruikt typisch een opzoektabel om signalen te genereren die naar analoge uitgangen worden gestuurd, zoals RGB-signalen om het display aan te sturen.
Kalibratie:
Een digitaal-naar-analoog-omzetter kan kalibratie van dynamische typen bieden om de nauwkeurigheid van het testsysteem te vergroten.
Besturingsmotor:
Digitaal naar analoog converters worden ook gebruikt in motorbesturingsinrichtingen waar het spanningsregelsignaal vereist is.
DAC's worden ook gebruikt in datadistributiesystemen, digitale potentiometers, softwareradio's en vele andere plaatsen.
Voordelen en nadelen van digitaal naar analoog converter (DAC)
Voordelen van DAC
Zoals eerder vermeld is een digitaal naar analoog omzetter even belangrijk als een Analofg naar digitaal omzetter, er zijn te veel punten om te bespreken. Elk elektrisch en elektronisch apparaat heeft zowel zijn voor- als nadelen. DAC's zijn geen uitzondering. Enkele van de voordelen zijn -
- Grote digitale - binaire ingangen kunnen eenvoudig in analoge vorm worden omgezet.
- Een van de snelste conversiemethoden.
- Eenvoudige schakelingen om te implementeren.
Nadelen van DAC
- Circuits gebruiken duur operationele versterkers.
- Sommige fouten zoals - versterkingsfout, offsetfout, niet-lineariteit wordt meestal veroorzaakt door weerstand die in het circuit wordt gebruikt.
- De vermogensdissipatie is hoog.
Hallo, ik ben Sudipta Roy. Ik heb B. Tech in elektronica gedaan. Ik ben een elektronica-liefhebber en houd mij momenteel bezig met elektronica en communicatie. Ik heb een grote interesse in het verkennen van moderne technologieën zoals AI en Machine Learning. Mijn geschriften zijn gewijd aan het verstrekken van nauwkeurige en bijgewerkte gegevens aan alle leerlingen. Iemand helpen bij het opdoen van kennis geeft mij enorm veel plezier.
Laten we verbinding maken via LinkedIn –