Elektronikada DAC sxemasi o'ziga xos tizimdir. Aynan u raqamli signalni analogga aylantiradi.
Bir nechta DAC sxemalari mavjud. Muayyan ilova uchun yaroqlilik sifat ko‘rsatkichlari, jumladan, ruxsat, maksimal namuna tezligi va boshqalar bilan belgilanadi.
Raqamli-analogga oʻtkazish signalning joʻnatilishini yomonlashtirishi mumkin, shuning uchun qoʻllash nuqtai nazaridan kichik xatolarga ega asbobni topish kerak.
Ilovalar
DAClar odatda musiqa pleyerlarida raqamli axborot oqimlarini analog audio signallarga aylantirish uchun ishlatiladi. Ular, shuningdek, televizorlar va mobil telefonlarda videoma'lumotlarni mos ravishda video signallarga aylantirish uchun ishlatiladi, ular monoxromatik yoki ko'p rangli tasvirlarni ko'rsatish uchun ekran drayverlariga ulanadi.
Mana shu ikki ilova DAC davrlarini zichlik va piksellar soni oʻrtasidagi kelishuvning qarama-qarshi uchlarida ishlatadi. Audio past chastotali, yuqori ruxsatli, video esa past va oʻrta tasvirli yuqori chastotali variantdir.
Murakkablik va sinchkovlik bilan moslashtirilgan komponentlarga bo'lgan ehtiyoj tufayli, eng ixtisoslashgan DAC-lardan tashqari barchasi integral mikrosxemalar (IC) sifatida amalga oshiriladi. Diskret havolalar odatda harbiy radar tizimlarida qo'llaniladigan juda tez, past aniqlikdagi, quvvatni tejovchi turlardir. Juda yuqori tezlikdagi sinov uskunalari, xususan, namuna olish osiloskoplari ham diskret DAClardan foydalanishi mumkin.
Umumiy Tasavvur
An'anaviy filtrlanmagan DACning yarim doimiy chiqishi deyarli har qanday qurilmaga o'rnatilgan va dizaynning dastlabki tasviri yoki yakuniy tarmoqli kengligi ovoz balandligini doimiy egri chiziqqa tekislaydi.
Savolga javob berib: “DAC nima?”, shuni ta'kidlash kerakki, ushbu komponent cheklangan aniqlikning mavhum sonini (odatda ikkilik sobit nuqtali raqam) jismoniy qiymatga (masalan, kuchlanish yoki bosim). Xususan, D/A konvertatsiyasi ko'pincha vaqt seriyasidagi ma'lumotlarni doimiy o'zgaruvchan jismoniy signalga o'zgartirish uchun ishlatiladi.
Ideal DAC mavhum raqamlarni impulslarning kontseptual poezdiga aylantiradi, so'ngra impulslar orasidagi ma'lumotlarni to'ldirish uchun interpolatsiyaning ba'zi shakllaridan foydalangan holda rekonstruksiya filtri tomonidan qayta ishlanadi. Oddiyamaliy raqamli-analog konvertor raqamlarni nol tartibni ushlab yaratilgan to'rtburchaklar naqshlar ketma-ketligidan tashkil topgan bo'lak-bo'lak doimiy funktsiyaga o'zgartiradi. Shuningdek, "DAC nima?" Degan savolga javob berish. boshqa usullarni (masalan, delta-sigma modulyatsiyasiga asoslangan) ta'kidlash kerak. Ular impuls zichligi modulyatsiyalangan chiqishni yaratadilar, ular bir xil tarzda oʻzgaruvchan signal hosil qilish uchun filtrlanishi mumkin.
Nyquist-Shannon namuna olish teoremasiga ko'ra, DAC, agar uning kirish zonasi ma'lum talablarga javob bersa (masalan, chiziq zichligi pastroq bo'lgan tayanch tarmoqli impuls) namuna olingan ma'lumotlardan asl tebranishni qayta qurishi mumkin. Raqamli namuna rekonstruksiya qilingan signalda past darajadagi shovqin sifatida ko‘rinadigan kvantlash xatosini ko‘rsatadi.
8-bitli asbobning soddalashtirilgan funksiya diagrammasi
Darhol shuni ta'kidlash joizki, eng mashhur model Real Cable NANO-DAC raqamli-analogli konvertordir. DAC raqamli inqilobga katta hissa qo'shgan ilg'or texnologiyaning bir qismidir. Misol uchun, oddiy shaharlararo telefon qo'ng'iroqlarini ko'rib chiqing.
Qo`ng`iroq qiluvchining ovozi mikrofon yordamida analog elektr signaliga aylantiriladi va keyin bu impuls DAC bilan birga raqamli oqimga o`zgartiriladi. Shundan so'ng, ikkinchisi boshqa raqamli ma'lumotlar bilan birga yuborilishi mumkin bo'lgan tarmoq paketlariga bo'linadi. Bu audio bo‘lishi shart emas.
Keyin paketlarbelgilangan joyda qabul qilinadi, lekin ularning har biri butunlay boshqa yo'lni bosib o'tishi va hatto to'g'ri tartibda va to'g'ri vaqtda manzilga etib bormasligi mumkin. Raqamli ovozli ma'lumotlar keyinchalik paketlardan chiqariladi va umumiy ma'lumotlar oqimiga yig'iladi. DAC buni qaytadan audio kuchaytirgichni boshqaradigan analog elektr signaliga aylantiradi (masalan, Real Cable NANO-DAC raqamli-analogli konvertor). Va u, o'z navbatida, karnayni ishga tushiradi, u nihoyat kerakli ovozni chiqaradi.
Audio
Ko'pchilik zamonaviy akustik signallar raqamli (masalan, MP3 va CD) saqlanadi. Karnaylar orqali eshitilishi uchun ular xuddi shunday impulsga aylantirilishi kerak. Shunday qilib, siz televizor, CD pleer, raqamli musiqa tizimlari va shaxsiy kompyuter ovoz kartalari uchun raqamli-analog konvertorni topishingiz mumkin.
Maxsus mustaqil DAC-larni yuqori sifatli Hi-Fi tizimlarida ham topish mumkin. Ular odatda mos keluvchi CD pleer yoki maxsus avtomobilning raqamli chiqishini oladi va signalni chiziqli analog chiqishga o‘zgartiradi, so‘ngra dinamiklarni boshqarish uchun kuchaytirgichga berilishi mumkin.
Shunga oʻxshash D/A konvertorlarini USB dinamiklar va ovoz kartalari kabi raqamli ustunlarda topish mumkin.
Ovoz orqali IP ilovalarida manba uzatish uchun avval raqamlashtirilgan boʻlishi kerak, shuning uchun u ADC orqali oʻzgartiriladi va keyin DAC yordamida analogga oʻtkaziladi.qabul qiluvchi tomon. Misol uchun, bu usul ba'zi raqamli-analog konvertorlar (TV) uchun ishlatiladi.
Rasm
Namuna olish umuman boshqa miqyosda ishlaydi, chunki bu ikkala katod-nurli naychalarning (raqamli video ishlab chiqarishning katta qismi mo'ljallangan) va inson ko'zining yuqori chiziqli bo'lmagan javobi tufayli. displeyning butun dinamik diapazoni bo'ylab teng taqsimlangan yorqinlik bosqichlarining ko'rinishini ta'minlash uchun gamma egri chizig'i. Shu sababli, RAMDAC-ni juda chuqur rangli piksellar soniga ega bo'lgan kompyuter video ilovalarida ishlatish zarurati tug'iladi, shuning uchun har bir kanalning har bir chiqish darajasi uchun DACda qattiq kodlangan qiymat yaratish amaliy bo'lmaydi (masalan, Atari ST yoki Sega Genesis). Ushbu qiymatlardan 24 tasi kerak; 24 bitli video kartaga 768 ta kerak.
Bu oʻziga xos buzilishni hisobga olsak, televizor yoki video proyektorning chiziqli kontrast nisbati (eng qorongʻi va eng yorqin chiqish darajalari orasidagi farq) 1000:1 yoki undan koʻproq boʻlishi haqiqatga toʻgʻri kelishi odatiy hol emas. Bu faqat 8 bitli signallarni qabul qilishi va har bir kanalda faqat olti yoki etti bitni ko'rsatadigan LCD paneldan foydalanishi mumkin bo'lsa ham, bu 10 bitli tovush aniqligiga teng. DAC sharhlari shu asosda chop etiladi.
Kompyuter kabi raqamli manbadan olingan video signallar monitorda koʻrsatilishi uchun analog shaklga aylantirilishi kerak. 2007 yildan beri o'xshashkirishlar raqamlilardan ko'ra tez-tez ishlatilgan, ammo bu DVI yoki HDMI ulanishlari bilan tekis panelli displeylar keng tarqalganligi sababli o'zgargan. Biroq, video DAC bir xil chiqishlari bo'lgan har qanday raqamli video pleerga o'rnatilgan. Raqamli-analogli audio konvertor odatda RAMDAC deb nomlangan moslamani yaratish uchun gamma tuzatish, kontrast va yorqinlik uchun qayta tashkil qilish jadvallarini o'z ichiga olgan xotira (RAM) bilan birlashtirilgan.
DACga masofadan ulangan qurilma signalni qabul qilish uchun raqamli boshqariladigan potansiyometrdir.
Mexanik dizayn
Masalan, IBM Selectric yozuv mashinkasi allaqachon toʻpni haydash uchun qoʻlda boʻlmagan DACdan foydalanadi.
Raqamli-analogga o'tkazgich sxemasi shunday ko'rinadi.
Bir bitli mexanik haydovchi ikkita pozitsiyani egallaydi: biri yoqilganda, ikkinchisi o'chirilganda. Bir nechta bitta bitli aktuatorlarning harakati aniqroq qadamlarni olish uchun hech ikkilanmasdan qurilma tomonidan birlashtirilishi va vaznini o'lchashi mumkin.
Bu shunday tizimdan IBM Selectric yozuv mashinkasidan foydalanadi.
Raqamli-analogli konvertorlarning asosiy turlari
- Impuls kengligi modulyatori, bunda barqaror oqim yoki kuchlanish raqamli kirish kodi bilan belgilangan davomiyligi past chastotali analog filtrga o'tkaziladi. Bu usul ko'pincha vosita tezligini boshqarish va LED chiroqlarini xiralashtirish uchun ishlatiladi.
- Raqamlidan analogga audio konvertor bilandelta-sigma modulyatsiyasidan foydalanadigan DAC-larni haddan tashqari namuna olish yoki interpolyatsiya qilish impuls zichligini o'zgartirish usulidan foydalanadi. Delta-sigma qurilmasi yordamida soniyasiga 100 kps (masalan, 180 kHz) va 28 bitli ruxsatdan yuqori tezlikka erishish mumkin.
- Toʻplash nuqtasiga ulangan har bir DAC bit uchun alohida elektr komponentlarini oʻz ichiga olgan ikkilik vaznli element. Aynan u operatsion kuchaytirgichni qo'shishi mumkin. Manbaning joriy kuchi unga mos keladigan bitning og'irligiga mutanosibdir. Shunday qilib, kodning nolga teng bo'lmagan barcha bitlari vaznga qo'shiladi. Buning sababi shundaki, ularning ixtiyorida bir xil kuchlanish manbai mavjud. Bu eng tezkor konvertatsiya usullaridan biri, lekin u mukammal emas. Muammo borligi sababli: har bir alohida kuchlanish yoki oqim uchun zarur bo'lgan katta ma'lumotlar tufayli past aniqlik. Bunday yuqori aniqlikdagi komponentlar qimmat, shuning uchun bunday turdagi model odatda 8 bitli yoki undan ham kamroq ruxsat bilan cheklangan. Kommutatsiya qilingan qarshilik parallel tarmoq manbalarida raqamli-analog konvertorlar maqsadiga ega. Alohida namunalar raqamli kirish asosida elektr energiyasiga ulanadi. Ushbu turdagi raqamli-analogli konvertorning ishlash printsipi DAC ning kommutatsiyalangan oqim manbaida yotadi, undan raqamli kirish asosida turli xil kalitlar tanlanadi. U sinxron kondansatör liniyasini o'z ichiga oladi. Bu yagona elementlar barcha vilkalar yonida joylashgan maxsus mexanizm (oyoq) yordamida ulanadi yoki uziladi.
- Raqamli-analogli zinapoyalarga o'tkazgichlarturi, bu ikkilik vaznli element. U, o'z navbatida, R va 2R kaskadli rezistor qiymatlarining takrorlanuvchi tuzilishidan foydalanadi. Bu bir xil nominal mexanizmni (yoki joriy manbalarni) ishlab chiqarishning nisbatan qulayligi tufayli aniqlikni yaxshilaydi.
- Har bir qadam davomida chiqishni birma-bir tuzadigan ketma-ket avans yoki siklik DAC. Raqamli kirishning alohida bitlari butun ob'ekt hisobga olinmaguncha barcha ulagichlar tomonidan qayta ishlanadi.
- Termometr kodlangan DAC bo'lib, u DAC chiqishining har bir mumkin bo'lgan qiymati uchun teng qarshilik yoki oqim manbai segmentini o'z ichiga oladi. 8-bitli DAC termometrida 255 ta element, 16-bitli DAC termometrida esa 65535 qism boʻladi. Bu, ehtimol, eng tez va eng aniq DAC arxitekturasi, lekin yuqori narx hisobiga. Ushbu turdagi DAC yordamida soniyasiga bir milliarddan ortiq namunani konversiyalash tezligiga erishildi.
- Yuqoridagi usullarning kombinatsiyasini bitta konvertorda ishlatadigan gibrid DAClar. Ko‘pgina DAC IC’lari arzon, yuqori tezlik va aniqlikni bitta qurilmada olish qiyinligi tufayli shu turdagidir.
- Segmentli DAC, u yuqori raqamlar uchun termometrni kodlash va pastki qismlar uchun ikkilik tortish tamoyilini birlashtiradi. Shunday qilib, aniqlik (termometrni kodlash printsipi yordamida) va rezistorlar yoki oqim manbalari soni (ikkilik tortishish yordamida) o'rtasida murosaga erishiladi. Ikki tomonlama chuqur qurilmaharakat segmentatsiyasi 0% va toʻliq termometrik kodlangan dizayn 100% ni bildiradi.
Ushbu roʻyxatdagi koʻpchilik DACS chiqish qiymatini yaratish uchun doimiy kuchlanish mos yozuviga tayanadi. Shu bilan bir qatorda, ko'paytiriladigan DAC ularni aylantirish uchun AC kirish kuchlanishini qabul qiladi. Bu qayta tashkil etish sxemasining tarmoqli kengligi uchun qo'shimcha dizayn cheklovlarini qo'yadi. Har xil turdagi raqamli-analog konvertorlar nima uchun kerakligi endi tushunarli.
Umumiylik
DACs tizim ishlashi uchun juda muhim. Ushbu qurilmalarning eng muhim xususiyatlari raqamli-analog konvertordan foydalanish uchun yaratilgan ruxsatdir.
DAC o'ynash uchun mo'ljallangan mumkin bo'lgan chiqish darajalari soni odatda u foydalanadigan bitlar soni sifatida ifodalanadi, bu darajalar sonining asosiy ikki logarifmi hisoblanadi. Masalan, 1-bitli DAC ikkita sxemani o'ynash uchun mo'ljallangan, 8-bitli DAC esa 256 sxemani o'ynash uchun mo'ljallangan. To'ldirish DAC tomonidan erishilgan haqiqiy rezolyutsiyaning o'lchovi bo'lgan bitlarning samarali soni bilan bog'liq. Ruxsat video ilovalaridagi rang chuqurligini va audio qurilmalardagi audio bit tezligini aniqlaydi.
Maksimal chastota
DAC pallasida ishlashi mumkin bo'lgan va hali ham to'g'ri chiqishni ishlab chiqarishi mumkin bo'lgan eng tez tezlikni o'lchash u va namunaviy signalning tarmoqli kengligi o'rtasidagi munosabatni aniqlaydi. Yuqorida aytib o'tilganidek, teoremaNyquist-Shannon namunalari uzluksiz va diskret signallarga taalluqlidir va har qanday signalni diskret yozuvlaridan istalgan aniqlik bilan qayta tiklash mumkinligini da'vo qiladi.
Monotonlik
Bu kontseptsiya DAC analog chiqishining faqat raqamli kirish harakatlanadigan yo'nalishda harakat qilish qobiliyatini bildiradi. Bu xususiyat past chastotali signal manbai sifatida ishlatiladigan DAClar uchun juda muhim.
Jami garmonik buzilish va shovqin (THD + N)
DAC tomonidan signalga kiritilgan buzilish va begona tovushlarni oʻlchash, kerakli signalga hamroh boʻladigan kiruvchi garmonik buzilish va shovqinning umumiy miqdoridan foiz sifatida ifodalanadi. Bu dinamik va past chiqishli DAC ilovalari uchun juda muhim xususiyat.
Diapazon
DAC qayta ishlab chiqarishi mumkin boʻlgan eng katta va eng kichik signallar orasidagi farqning desibellarda ifodalangan oʻlchovi odatda ruxsat va shovqin darajasiga bogʻliq.
Ba'zi ilovalar uchun faza buzilishi va jitter kabi boshqa o'lchovlar ham juda muhim bo'lishi mumkin. Fazaga qarab sozlangan signallarni toʻgʻri qabul qilishga ham tayanadiganlar (masalan, simsiz maʼlumotlarni uzatish, kompozit video) bor.
Chiziqli PCM audio namunasi odatda olti desibel amplitudaga ekvivalent har bir bit ruxsatida ishlaydi (tovush yoki aniqlikni ikki baravar oshiradi).
Nochiziqli PCM kodlashlari (A-law / L-law, ADPCM, NICAM) o'zlarining samarali dinamik diapazonlarini turli yo'llar bilan yaxshilashga harakat qilishadi -maʼlumotlarning har bir biti bilan ifodalanadigan chiqish audio darajalari orasidagi logarifmik qadam oʻlchamlari.
Raqamli-analogli konvertorlar tasnifi
Chiziqsizligi boʻyicha tasniflash ularni quyidagilarga ajratadi:
- Oʻziga xos chiziqli boʻlmaganlik, bu ikkita qoʻshni kod qiymatining mukammal 1 LSB bosqichidan qanday ogʻishini koʻrsatadi.
- Kumulyativ chiziqli boʻlmaganlik DAC uzatish idealdan qanchalik ogʻishini koʻrsatadi.
Demak, ideal xususiyat odatda tekis chiziqdir. INL ma'lum bir kod qiymatidagi haqiqiy kuchlanish ushbu chiziqdan eng kam muhim bitlarda qanchalik farq qilishini ko'rsatadi.
Boost
Oxir oqibat, shovqin rezistorlar kabi passiv komponentlar tomonidan ishlab chiqarilgan termal shovqin bilan chegaralanadi. Ovozli ilovalar uchun va xona haroratida bu odatda oq signalning 1 mkV (mikrovolt) ostida. Bu hatto 24-bitli DAC-larda ham unumdorlikni 20 bitdan kamroq qilib cheklaydi.
Chastotalar sohasida ishlash
Soxta dinamik diapazon (SFDR) dB da oʻzgartirilgan asosiy signal quvvatlarining eng katta kiruvchi haddan oshib ketishga nisbatini koʻrsatadi.
Shovqinning buzilishi nisbati (SNDR) dBda aylantirilgan asosiy tovushning quvvat xususiyatini uning yig'indisiga ko'rsatadi.
To'liq garmonik buzilish (THD) barcha HDi quvvatlarining yig'indisidir.
Agar maksimal DNL xatosi 1 LSB dan kam boʻlsa, raqamli-analogga oʻtkazgich kafolatlanadi.bir xil bo'ladi. Biroq, ko'pgina monoton asboblar maksimal DNL 1 LSB dan katta bo'lishi mumkin.
Vaqt domeni unumdorligi:
- Glitch impuls zonasi (nosozlik energiyasi).
- Javobning noaniqligi.
- Nolineerlik vaqti (TNL).
DAC asosiy operatsiyalari
Analog-raqamli konvertor aniq raqamni (ko'pincha qattiq nuqtali ikkilik raqam) oladi va uni jismoniy miqdorga (kuchlanish yoki bosim kabi) aylantiradi. DAC ko'pincha cheklangan aniqlikdagi vaqt seriyasidagi ma'lumotlarni doimiy o'zgaruvchan jismoniy signalga qayta tashkil qilish uchun ishlatiladi.
Ideal D/A konvertori impulslar poyezdidan mavhum raqamlarni oladi, so'ngra signallar orasidagi ma'lumotlarni to'ldirish uchun interpolyatsiya shakli yordamida qayta ishlanadi. An'anaviy raqamli-analogga o'zgartirgich raqamlarni nol tartibli ushlab turish bilan modellashtirilgan to'rtburchaklar qiymatlar ketma-ketligidan iborat bo'lak-bo'lak doimiy funktsiyaga qo'yadi.
Konverter asl signallarni qayta tiklaydi, shunda uning tarmoqli kengligi muayyan talablarga javob beradi. Raqamli namuna olish past darajadagi shovqinni yaratadigan kvantlash xatolari bilan birga keladi. Qayta tiklangan signalga aynan u qo'shiladi. Raqamli tovushning o'zgarishiga olib kelishi mumkin bo'lgan analog tovushning minimal amplitudasi eng kam ahamiyatli bit (LSB) deb ataladi. Va analog va raqamli signallar o'rtasida yuzaga keladigan xato (yaxlitlash),kvantlash xatosi deb ataladi.
