Inhalte
· Digital-Analog-Wandler (DAC)
· Arbeiten eines Digital-Analog-Wandlers
· Elektrisches Symbol des Digital-Analog-Wandlers
· Arten von Digital-Analog-Wandlern
· Anwendungen des Digital-Analog-Wandlers
· Vor- und Nachteile des Digital-Analog-Wandlers (DAC)
Digital-Analog-Wandler (DAC)
Ein Digital-Analog-Wandler ist ein elektronisches Gerät, das eine Wandlungsoperation ausführt. Wie der Name schon sagt, wandelt es ein digitales Eingangssignal in ein analoges Ausgangssignal um. Digitale Signale wie digitalisierte Musik können mithilfe eines Digital-Analog-Wandlers in analoge Klänge umgewandelt werden. Dies ist eine der Arten von Datenkonvertern.
Ein Digital-Analog-Wandler ist auch als DAC, D-Wandler, DAC-Wandler, D / A-Wandler usw. bekannt. Ein Analog-Digital-Wandler (ADC) führt den umgekehrten Vorgang aus. Ein DAC ist fast jedes Mal in der Schaltung erforderlich, wenn dies erforderlich ist ADC.
Wissen Sie über Analog-Digital-Wandler!
Funktion eines Digital-Analog-Wandlers
Ein Digital-Analog-Wandler ist ein Gerät, das für die Digital-Analog-Wandlung arbeitet. Ein digitales Signal ist definiert als zeitdiskret und diskret im Amplitudensignal. Gleichzeitig wird ein analoges Signal als zeitkontinuierliches und kontinuierliches Amplitudensignal definiert. Ein DAC wandelt eine Festkomma-Binärzahl (abstrakte Zahl mit angemessener Genauigkeit) in eine physikalische Messung um.
Das Transformation hat mehrere Schritte drin. Ein typischer Digital-Analog-Wandler wandelt abstrakte Daten in konzeptionelle Impulsfolgen um. Dann wird die Serie unter Verwendung eines Rekonstruktionsfilters verarbeitet.
Ein Digital-Analog-Wandler basiert auf dem Nyquist-Shannon-Abtasttheorem. Es besagt, dass - ein Eingangssignal von seinem abgetasteten Ausgang wiederhergestellt werden kann, wenn die Abtastrate zweimal größer oder gleich der höchsten im Eingangssignal vorhandenen Frequenzkomponente ist.
Es gibt verschiedene Parameter, um die Leistung eines Digital-Analog-Wandlers zu messen. Die Bandbreite des Ausgangssignals, das Signal-Rausch-Verhältnis sind einige der Parameter.
Elektrisches Symbol eines DAC
Das folgende Symbol steht für einen Digital-Analog-Wandler.
Arten von Digital-Analog-Wandlern
Die Umwandlung digitaler Eingangsbits in analoge Signale kann durch verschiedene Prozesse erreicht werden. Lassen Sie uns einige der Typen diskutieren -
A. DAC unter Verwendung der Methode der gewichteten Widerstände
Beginnen wir mit einer digitalen 4-Bit-Nummer. Wir werden es in analog umwandeln. Lassen Sie die digitale Nummer - B.3B2B1B0
Das Dezimaläquivalent ist - N = 23B3+22B2+21B2+20B0
Hier B.3 ist die höchstwertige Ziffer (MSB), während die B.0 ist die niedrigstwertige Ziffer (LSB). Die Schaltung erzeugt hier ein analoges Ausgangssignal, das gemäß den Bitpositionen gewichtet ist, und addiert sie.
In der Schaltung werden logische Spannungen, die den Binäreingang darstellen, unter Verwendung von Schaltern an die entsprechenden Widerstände angelegt. Die Widerstände der Schaltungen (außer Rückkopplungswiderstand R.f) sind gewichtet miteinander verbunden, so dass das aufeinanderfolgende Verhältnis 2 beträgt. Das heißt - R.0 / R1 = R1 / R2 = R2 / R3 = 2. Die Widerstände sind auch umgekehrt proportional zu ihrer numerischen Bedeutung des entsprechenden Binärbits.
Wenn das Binärbit Null (0) ist, wird der Schalter eingeschaltet und mit Masse verbunden. Wenn das Binärbit eins (1) ist, ist die Steuerung geschlossen und mit der Referenzspannung V verbundenR.
Der Strom i, der dem nicht invertierenden Anschluss zugeführt wird, ist -
i = V.R * (B.3 / R3 + B2 / R2 + B1 / R1 + B0 / R0 )
Einsetzen der Werte von R.0, R1, R2, R3 wir bekommen -
i = (V.R / R) * (23B3+22B2+21B2+20B0 )
Da G eine virtuelle Masse ist, ist die Ausgangsspannung vo =
Vo = -i * R.f = - (V.R / R) * R.f * (23B3+22B2+21B2+20B0 )
Jetzt können wir beobachten, dass die Ausgangsspannung proportional zum Zahlenwert der ist Binär-Zahlen.
Die DAC-Genauigkeit hängt von den Widerstandsverhältnissen und ihrer Fähigkeit ab, sich gegenseitig zu verfolgen, wenn die Temperatur variiert.
Diese Art von Digital-Analog-Wandlern hat einige Nachteile. Es erfordert eine breite Palette von Widerständen, um den Wandler aufzubauen, wenn der Binäreingang aus einer großen Anzahl von Bits besteht. Der Leiterwandler R-2R überwindet diesen Nachteil.
B. R - 2R Leitertyp DAC
Eine Leiter mit Widerständen kann ein binäres Wort in ein analoges umwandeln. Diese Art von DACs ist als R-2R-Ladder-Konverter bekannt.
Um die Funktionsweise der Schaltung zu verstehen, nehmen wir an, dass die Klemme B0 mit VR verbunden ist und die übrigen Klemmen (B1, B2, B3) mit Masse verbunden sind. Die resultierende Zahl wird in der Schaltung gezeigt -
Wir wenden den Satz von Thevenin auf die Knoten a0, a1, a2, a3 an, die den Boden betreffen. Wir erhalten das Ersatzschaltbild des Thevenin, das im folgenden Kurs weiter gezeigt wird -
Die äquivalente Quelle hat eine Spannung von VR / 16 in Reihe mit einem Widerstand von 3R.
Wenn wiederum die Klemme B1 mit Vr verbunden ist und die Klemmen B0, B2, B3 mit Masse verbunden sind, kann unter Anwendung des Thevenin-Theorems auch gezeigt werden, dass die Quelle eine Spannung VR / 8 in Reihe mit einem Widerstand 3R hat.
In ähnlicher Weise werden wir feststellen, dass das Ersatzschaltbild des Thevenin eine Quellenspannung von VR / 2 in Reihe mit einem Widerstand 4R aufweist, wenn B3 mit VR verbunden ist und die Ruheeingänge mit Masse verbunden sind.
Gleiches gilt für die Verbindung von B3 mit VR. Das Ersatzschaltbild gibt die Quellenspannung als VR / 2 und den Serienwiderstand von 3R an.
Der Strom i, der durch das Prinzip der Überlagerung erhalten wird -
i = (Vr / 3R) * (B0 / 16 + B1 / 8 + B2 / 4 + B3 / 2)
Da G eine virtuelle Masse ist, ist die Ausgangsspannung vo =
Vo = -i * R.f = - (V.R / R) * R.f * (B0 / 23 + B1 / 22 + B2 / 21 + B3 / 20)
Die Gleichung lautet:
Vo = -i * R.f = - (V.R / 48R) * R.f * (23B3+22B2+21B2+20B0 )
Hier und jetzt können wir erkennen, dass die Ausgangsspannung proportional zum numerischen Wert der Binärziffern ist. Diese Schaltung kann leicht große Binärziffern konvertieren, da sie leicht erweiterbar ist. Alles, was wir hinzufügen müssen, sind zusätzliche Schalter und zusätzliche Widerstände für die Leiter.
Eines der wesentlichen Merkmale eines Digital-Analog-Wandlers ist, dass die kleinste Änderung der Schaltung ihre Auflösung definiert.
Anwendungen von Digital-Analog-Wandlern
Die Moderne hat eine hohe Nachfrage nach digitalisierten Daten. Aus diesem Grund besteht eine zunehmende Nachfrage nach einem Analog-Digital-Wandler. Aber wir müssen bedenken, dass wir in unserem täglichen Leben analoge Signale verwenden und die Welt analog ist. Wenn wir also einen Analog-Digital-Wandler benötigen, benötigen wir einen Digital-Analog-Wandler. Sowohl DACs als auch ADCs haben am meisten zur digitalen Revolution beigetragen.
Nehmen wir ein Beispiel aus der Praxis, um ihre Bedürfnisse zu verstehen. Betrachten Sie einen Telefonanruf. Zuerst beginnt der Anrufer zu sprechen. Die Sprache ist ein analoges Signal, das mit einem Analog-Digital-Wandler oder ADC in ein digitales Signal umgewandelt wird. Wenn das digitalisierte Signal zum Ende des Empfängers transportiert wird, muss es erneut in ein analoges Signal umgewandelt werden. Andernfalls versteht der Empfänger die gesendeten Daten nicht. Hier dient ein Digital-Analog-Wandler dem Zweck.
Audioverarbeitung:
Musik und andere Audios werden in der heutigen Ära der Digitalisierung in digitalisiertem Format gespeichert. Wenn wir sie über Lautsprecher oder Kopfhörer hören müssen, muss die digitalisierte Form in ein analoges Signal umgewandelt werden. Aus diesem Grund gibt es in jedem Gerät DACs, die Musik abspielen können, z. B. MP3-Musik-Player, DVD-Player, CD-Player, Laptops, Mobiltelefone usw.
High-End-HiFi-Systeme verwenden spezielle eigenständige DACs. Ähnliche DACs finden sich in modernen digitalen Lautsprechern wie USB-Lautsprechern, Soundkarten usw.
Bei der Voice-over-IP-Kommunikation wird die Quelle digitalisiert. Daher wird ein DAC benötigt, um den digitalisierten Teil in ein analoges Signal umzuwandeln.
Videocodierung:
Das Video-Encoder-System verarbeitet ein Videosignal und sendet digitale Signale an ICs.
Digitaler Bildschirm:
Der Grafikcontroller verwendet normalerweise eine Nachschlagetabelle, um Signale zu erzeugen, die an analoge Ausgänge wie RGB-Signale gesendet werden, um die Anzeige anzusteuern.
Kalibrierung:
Ein Digital-Analog-Wandler kann die Kalibrierung dynamischer Typen ermöglichen, um die Genauigkeit des Testsystems zu erhöhen.
Motor steuern:
Digital-Analog-Wandler werden auch in Motorsteuergeräten verwendet, bei denen das Spannungssteuersignal benötigt wird.
DACs werden auch in Datenverteilungssystemen, digitalen Potentiometern, Software-Radio und vielen anderen Orten verwendet.
Vor- und Nachteile des Digital-Analog-Wandlers (DAC)
Vorteile von DAC
Wie bereits erwähnt, ist ein Digital-Analog-Wandler genauso wichtig wie ein Analog-Digital-Wandler. Es gibt zu viele Punkte, um sie zu diskutieren. Jedes elektrische und elektronische Gerät hat seine Vor- und Nachteile. DACs sind keine Ausnahme. Einige seiner Vorteile sind -
- Große digital-binäre Eingänge können einfach in ihre analoge Form umgewandelt werden.
- Eine der schnellsten Konvertierungsmethoden.
- Einfache Schaltkreise zu implementieren.
Nachteile von DAC
- Schaltkreise verwenden teuer Operationsverstärker.
- Einige Fehler wie - Verstärkungsfehler, Versatzfehler, Nichtlinearität werden im Allgemeinen durch einen in der Schaltung verwendeten Widerstand verursacht.
- Die Verlustleistung ist hoch.
Hallo, ich bin Sudipta Roy. Ich habe einen B. Tech in Elektronik gemacht. Ich bin ein Elektronik-Enthusiast und widme mich derzeit dem Bereich Elektronik und Kommunikation. Ich habe großes Interesse an der Erforschung moderner Technologien wie KI und maschinellem Lernen. Mein Ziel ist es, allen Lernenden genaue und aktuelle Daten zur Verfügung zu stellen. Es macht mir große Freude, jemandem beim Wissenserwerb zu helfen.
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