Veri dönüştürücülere neden ihtiyacımız var? Gerçek dünyada, çoğu veri doğası gereği analog biçiminde mevcuttur. İki tür dönüştürücümüz var analogtan dijitale dönüştürücü ve dijitalden analoğa dönüştürücü. Verileri işlerken, bu iki dönüştürücü arayüz, gerekli işlemi üretmek için bir işlemci tarafından işlenecek olan dijital elektronik ekipman ve analog bir elektrikli cihaz için gereklidir.
Örneğin, aşağıdaki DSP resmini ele alalım, bir ADC, mikrofon (sensör) gibi ses giriş ekipmanı tarafından toplanan analog verileri bir bilgisayar tarafından işlenebilen bir dijital sinyale dönüştürür. Bilgisayar ses efektleri ekleyebilir. Şimdi bir DAC, dijital ses sinyalini, hoparlör gibi ses çıkış ekipmanı tarafından kullanılan analog sinyale geri işleyecektir.
Ses Sinyali İşleme
Dijital - Analog Dönüştürücü (DAC)
Digital to Analog Converter (DAC), dijital verileri analog sinyale dönüştüren bir cihazdır. Nyquist-Shannon örnekleme teoremine göre, örneklenen herhangi bir veri bant genişliği ve Nyquist kriterleri ile mükemmel bir şekilde yeniden yapılandırılabilir.
DAC, örneklenmiş verileri hassas bir şekilde analog sinyale dönüştürerek yeniden yapılandırabilir. Dijital veriler bir mikroişlemciden, Uygulamaya Özel Tümleşik Devre (ASIC) veya Alan Programlanabilir Kapı Dizisi (FPGA) , ancak nihayetinde veriler, gerçek dünya ile etkileşime girmek için bir analog sinyale dönüştürülmeyi gerektirir.
Temel Dijital - Analog Dönüştürücü
D / A Dönüştürücü Mimarileri
Dijitalden analoğa dönüştürme için yaygın olarak kullanılan iki yöntem vardır: Ağırlıklı Dirençler yöntemi ve diğeri R-2R merdiven ağ yöntemini kullanmaktır.
Ağırlıklı Dirençler yöntemini kullanan DAC
Aşağıda gösterilen şematik diyagram, ağırlıklı dirençler kullanan DAC'dir. DAC'ın temel çalışması, nihayetinde dijital girişin çeşitli bitlerinin katkılarına karşılık gelecek girişler ekleme yeteneğidir. Voltaj alanında, yani giriş sinyalleri voltaj ise, ikili bitlerin eklenmesi ters çevirme kullanılarak elde edilebilir. toplama kuvvetlendirici aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.
İkili Ağırlıklı Dirençler DAC
Voltaj alanında, yani giriş sinyalleri voltaj ise, ikili bitlerin eklenmesi, yukarıdaki şekilde gösterilen tersine çeviren toplama amplifikatörü kullanılarak gerçekleştirilebilir.
Giriş dirençleri op-amp direnç değerleri ikili formatta ağırlıklandırılmıştır. Alıcı ikili 1 olduğunda, anahtar direnci referans voltajına bağlar. Mantık devresi ikili 0'ı aldığında, anahtar direnci toprağa bağlar. Tüm dijital giriş bitleri aynı anda DAC'ye uygulanır.
DAC, verilen dijital veri sinyaline karşılık gelen analog çıkış voltajı üretir. DAC için verilen dijital voltaj b3 b2 b1 b0'dır, burada her bit bir ikili değerdir (0 veya 1). Çıkış tarafında üretilen çıkış voltajı
V0 = R0 / R (b3 + b2 / 2 + b1 / 4 + b0 / 8) Vref
Dijital giriş geriliminde bit sayısı arttıkça direnç değerlerinin aralığı genişler ve buna bağlı olarak doğruluk zayıflar.
R-2R Merdiven Dijital - Analog Dönüştürücü (DAC)
R-2R merdiven DAC'si, direnç değerleri R ve 2R'nin tekrarlayan kademeli yapısını kullanan ikili ağırlıklı DAC olarak inşa edilmiştir. Bu, eşit değerli eşleştirilmiş dirençler (veya akım kaynakları) üretmenin göreceli kolaylığı nedeniyle hassasiyeti artırır.
R-2R Merdiven Dijital - Analog Dönüştürücü (DAC)
Yukarıdaki şekil 4 bit R-2R merdiven DAC'sini göstermektedir. Üst düzey doğruluk elde etmek için direnç değerlerini R ve 2R olarak seçtik. B3 B2 B1 B0 ikili değeri olsun, eğer b3 = 1, b2 = b1 = b0 = 0 ise, devre aşağıdaki şekilde gösterilmektedir, yukarıdaki DAC devresinin basitleştirilmiş bir şeklidir. Çıkış voltajı V0 = 3R (i3 / 2) = Vref / 2'dir
Benzer şekilde, b2 = 1 ve b3 = b1 = b0 = 0 ise, çıkış voltajı V0 = 3R (i2 / 4) = Vref / 4 olur ve devre aşağıdaki gibi basitleştirilir
B1 = 1 ve b2 = b3 = b0 = 0 ise, aşağıdaki şekilde gösterilen devre yukarıdaki DAC devresinin basitleştirilmiş bir şeklidir. Çıkış voltajı V0 = 3R (i1 / 8) = Vref / 8'dir
Son olarak devre, b0 = 1 ve b2 = b3 = b1 = 0 durumuna karşılık gelen aşağıda gösterilmiştir. Çıkış voltajı V0 = 3R (i0 / 16) = Vref / 16'dır
Bu şekilde, giriş verisi b3b2b1b0 olduğunda (bireysel bitlerin 0 veya 1 olduğu durumlarda), çıkış voltajının
Digital to Analog Converter Uygulamaları
DAC'ler birçok dijital sinyal işleme uygulamasında ve daha birçok uygulamada kullanılmaktadır. Önemli uygulamalardan bazıları aşağıda tartışılmaktadır.
Ses amplifikatörü
DAC'ler, Mikrodenetleyici komutları ile DC voltaj kazancı üretmek için kullanılır. Çoğu zaman, DAC, sinyal işleme özelliklerini içeren bütün bir ses kodekine dahil edilecektir.
Video Kodlayıcı
Video kodlayıcı sistemi, bir video sinyalini işleyecek ve çeşitli formatlarda analog video sinyalleri üretmek için çeşitli DAC'lara dijital sinyaller gönderecek ve bunun yanı sıra çıkış seviyelerini optimize edecektir. Ses kodeklerinde olduğu gibi, bu IC'ler entegre DAC'lere sahip olabilir.
Ekran Elektroniği
Grafik denetleyici tipik olarak, bir ekranı çalıştırmak için Kırmızı, Yeşil, Mavi (RGB) sinyaller gibi analog çıkışlar için bir video DAC'ye gönderilen veri sinyallerini oluşturmak için bir arama tablosu kullanacaktır.
Veri Toplama Sistemleri
Ölçülecek veriler bir Analogdan Dijitale Dönüştürücü (ADC) ile sayısallaştırılır ve ardından bir işlemciye gönderilir. Veri toplama ayrıca, işlemcinin geri besleme verilerini analog sinyallere dönüştürmek için bir DAC'ye gönderdiği bir işlem kontrol ucunu da içerecektir.
Kalibrasyon
DAC, test ve ölçüm sistemlerinde doğruluk için kazanç ve gerilim ofseti için dinamik kalibrasyon sağlar.
Motor kontrolü
Birçok motor kontrolü gerektirir voltaj kontrol sinyalleri ve bir DAC, bir işlemci veya kontrolör tarafından çalıştırılabilen bu uygulama için idealdir.
Motor Kontrol Uygulaması
Veri Dağıtım Sistemi
Pek çok endüstriyel ve fabrika hattı, birden çok programlanabilir voltaj kaynağı gerektirir ve bu, çoğullanmış bir DAC bankası tarafından üretilebilir. DAC kullanımı, bir sistemin çalışması sırasında dinamik voltaj değişimine izin verir.
Dijital Potansiyometre
Neredeyse hepsi dijital potansiyometreler dizi DAC mimarisine dayanır. Direnç / anahtar dizisinin bazı yeniden düzenlenmesi ve eklenmesi ile I2C uyumlu bir arayüz tamamen dijital bir potansiyometre uygulanabilir.
Radyo Yazılımı
Bir DAC, mikser devresinde iletilmek üzere bir sinyali analoga ve ardından telsizin sinyaline dönüştürmek için Dijital Sinyal İşlemci (DSP) ile birlikte kullanılır. güç amplifikatörü ve verici.
Bu nedenle, bu makale tartışıyor dijitalden analoğa dönüştürücü ve uygulamaları. Bu kavramı daha iyi anladığınızı umuyoruz. Ayrıca, bu konsept ile ilgili her türlü sorunuz veya elektrik ve elektronik projelerin hayata geçirilmesi için lütfen aşağıdaki yorum bölümünde yorum yaparak değerli önerilerinizi iletiniz. İşte sana bir soru İkili Ağırlıklı Direnç DAC'deki zayıf doğruluğun üstesinden nasıl gelebiliriz?
