Mengapa kita memerlukan penukar data? Di dunia nyata, kebanyakan data tersedia dalam bentuk analog. Kami mempunyai dua jenis penukar penukar analog ke digital dan penukar digital ke analog. Semasa memanipulasi data, kedua-dua antara muka penukaran ini penting untuk peralatan elektronik digital dan peranti elektrik analog yang akan diproses oleh pemproses untuk menghasilkan operasi yang diperlukan.
Sebagai contoh, ambil gambaran DSP di bawah ini, ADC menukar data analog yang dikumpulkan oleh peralatan input audio seperti mikrofon (sensor), menjadi isyarat digital yang dapat diproses oleh komputer. Komputer boleh menambahkan kesan bunyi. Kini DAC akan memproses isyarat suara digital kembali ke isyarat analog yang digunakan oleh peralatan output audio seperti pembesar suara.
Pemprosesan Isyarat Audio
Penukar Digital ke Analog (DAC)
Digital to Analog Converter (DAC) adalah peranti yang mengubah data digital menjadi isyarat analog. Menurut teorema persampelan Nyquist-Shannon, setiap data sampel dapat direkonstruksi dengan sempurna dengan lebar jalur dan kriteria Nyquist.
DAC dapat merekonstruksi data sampel menjadi isyarat analog dengan tepat. Data digital boleh dihasilkan dari mikropemproses, Litar Bersepadu Khusus Aplikasi (ASIC), atau Array Gerbang diprogramkan di lapangan (FPGA) , tetapi akhirnya data memerlukan penukaran kepada isyarat analog untuk berinteraksi dengan dunia nyata.
Penukar Digital Asas ke Analog
Senibina Penukar D / A
Terdapat dua kaedah yang biasa digunakan untuk penukaran digital ke analog: kaedah Resistors Berat dan yang lain menggunakan kaedah rangkaian tangga R-2R.
DAC menggunakan kaedah Resistor Berat
Gambar rajah skema yang ditunjukkan di bawah adalah DAC menggunakan perintang berwajaran. Operasi asas DAC adalah kemampuan untuk menambah input yang akhirnya akan sesuai dengan sumbangan pelbagai bit input digital. Dalam domain voltan, iaitu jika isyarat input adalah voltan, penambahan bit binari dapat dicapai dengan menggunakan pembalik penguat penjumlahan ditunjukkan dalam rajah di bawah.
Perintang Berat Perduaan DAC
Dalam domain voltan, iaitu jika isyarat input adalah voltan, penambahan bit binari dapat dicapai dengan menggunakan penguat penjumlahan terbalik yang ditunjukkan pada gambar di atas.
Perintang input dari op-amp mempunyai nilai rintangan mereka dalam format binari. Apabila perduaan penerima 1 suis menghubungkan perintang ke voltan rujukan. Apabila litar logik menerima binari 0, suis menghubungkan perintang ke tanah. Semua bit input digital digunakan secara serentak pada DAC.
DAC menghasilkan voltan output analog yang sepadan dengan isyarat data digital yang diberikan. Untuk DAC voltan digital yang diberikan adalah b3 b2 b1 b0 di mana setiap bit adalah nilai binari (0 atau 1). Voltan keluaran yang dihasilkan di sisi output adalah
V0 = R0 / R (b3 + b2 / 2 + b1 / 4 + b0 / 8) Vref
Oleh kerana bilangan bit meningkat dalam voltan input digital, julat nilai perintang menjadi besar dan dengan itu, ketepatan menjadi buruk.
R-2R Tangga Digital ke Analog Converter (DAC)
DAC tangga R-2R dibina sebagai DAC berwajaran binari yang menggunakan struktur lata perintang nilai perintang R dan 2R. Ini meningkatkan ketepatan kerana kemudahan relatif menghasilkan perintang yang sepadan dengan nilai yang sama (atau sumber semasa).
R-2R Tangga Digital ke Analog Converter (DAC)
Gambar di atas menunjukkan DAC tangga 4-bit R-2R. Untuk mencapai ketepatan tahap tinggi, kami telah memilih nilai perintang sebagai R dan 2R. Biarkan nilai binari B3 B2 B1 B0, jika b3 = 1, b2 = b1 = b0 = 0, maka litar ditunjukkan dalam rajah di bawah ini adalah bentuk ringkas dari litar DAC di atas. Voltan keluaran adalah V0 = 3R (i3 / 2) = Vref / 2
Begitu juga, jika b2 = 1, dan b3 = b1 = b0 = 0, maka voltan keluaran adalah V0 = 3R (i2 / 4) = Vref / 4 dan litar dipermudahkan seperti di bawah
Sekiranya b1 = 1 dan b2 = b3 = b0 = 0, maka litar yang ditunjukkan dalam rajah di bawah ini adalah bentuk ringkas dari litar DAC di atas. Voltan keluaran adalah V0 = 3R (i1 / 8) = Vref / 8
Akhirnya, litar ditunjukkan di bawah sesuai dengan kes di mana b0 = 1 dan b2 = b3 = b1 = 0. Voltan keluaran adalah V0 = 3R (i0 / 16) = Vref / 16
Dengan cara ini, kita dapat mengetahui bahawa apabila data input adalah b3b2b1b0 (di mana bit individu sama ada 0 atau 1), maka voltan output adalah
Aplikasi Penukar Digital ke Analog
DAC digunakan dalam banyak aplikasi pemprosesan isyarat digital dan banyak lagi aplikasi. Beberapa aplikasi penting dibincangkan di bawah.
Penguat Audio
DAC digunakan untuk menghasilkan kenaikan voltan DC dengan arahan Mikrokontroler. Selalunya, DAC akan dimasukkan ke dalam keseluruhan codec audio yang merangkumi ciri pemprosesan isyarat.
Pengekod Video
Sistem pengekod video akan memproses isyarat video dan menghantar isyarat digital ke pelbagai DAC untuk menghasilkan isyarat video analog dari pelbagai format, bersama dengan pengoptimuman tahap output. Seperti codec audio, IC ini mungkin mempunyai DAC bersepadu.
Elektronik Paparan
Pengawal grafik biasanya akan menggunakan jadual pencarian untuk menghasilkan isyarat data yang dihantar ke DAC video untuk output analog seperti isyarat Merah, Hijau, Biru (RGB) untuk menggerakkan paparan.
Sistem Perolehan Data
Data yang akan diukur didigitalkan oleh Analog-to-Digital Converter (ADC) dan kemudian dihantar ke pemproses. Perolehan data juga akan merangkumi akhir kawalan proses, di mana pemproses menghantar data maklum balas ke DAC untuk menukar ke isyarat analog.
Penentukuran
DAC memberikan penentukuran dinamik untuk kenaikan dan pengimbangan voltan untuk ketepatan dalam sistem ujian dan pengukuran.
Kawalan Motor
Banyak kawalan motor memerlukan isyarat kawalan voltan , dan DAC sangat sesuai untuk aplikasi ini yang mungkin didorong oleh pemproses atau pengawal.
Aplikasi Kawalan Motor
Sistem Pengedaran Data
Banyak saluran industri dan kilang memerlukan pelbagai sumber voltan yang dapat diprogramkan, dan ini dapat dihasilkan oleh bank DAC yang berganda. Penggunaan DAC membolehkan perubahan voltan dinamik semasa operasi sistem.
Potensiometer Digital
Hampir semua potensiometer digital didasarkan pada seni bina tali DAC. Dengan beberapa penyusunan semula rangkaian perintang / suis, dan penambahan antara muka yang serasi dengan I2C , potensiometer digital sepenuhnya dapat dilaksanakan.
Perisian Radio
DAC digunakan dengan Digital Signal Processor (DSP) untuk menukar isyarat menjadi analog untuk dihantar dalam litar pengadun, dan kemudian ke radio penguat kuasa dan pemancar.
Oleh itu, artikel ini membincangkan penukar digital ke analog dan aplikasinya. Kami harap anda mendapat pemahaman yang lebih baik mengenai konsep ini. Selanjutnya, sebarang pertanyaan mengenai konsep ini atau untuk melaksanakan projek elektrik dan elektronik, sila berikan cadangan berharga anda dengan memberi komen di bahagian komen di bawah. Inilah soalan untuk anda, Bagaimana kita dapat mengatasi ketepatan yang buruk dalam DAC Resistor Berat Binari?
