Электроникада DAC тізбегі жүйенің бір түрі болып табылады. Ол сандық сигналды аналогқа түрлендіреді.
Бірнеше DAC тізбегі бар. Белгілі бір қолданбаға жарамдылық сапа көрсеткіштерімен анықталады, соның ішінде ажыратымдылық, таңдаудың максималды жылдамдығы және т.б.
Цифрлық-аналогты түрлендіру сигналдың жіберілуін нашарлатуы мүмкін, сондықтан қолдану тұрғысынан аздаған қателері бар құралды табу қажет.
Қолданбалар
DAC әдетте музыкалық ойнатқыштарда ақпараттың сандық ағындарын аналогтық дыбыс сигналдарына түрлендіру үшін пайдаланылады. Олар сондай-ақ теледидарлар мен ұялы телефондарда бейне деректерін сәйкесінше бір түсті немесе көп түсті кескіндерді көрсету үшін экран драйверлеріне қосылған бейне сигналдарына түрлендіру үшін пайдаланылады.
Тығыздық пен пиксельдер саны арасындағы ымыраға қарама-қарсы ұштарында DAC тізбектерін пайдаланатын осы екі қолданба. Аудио - ажыратымдылығы жоғары төмен жиілік түрі, ал бейне - төмен және орташа кескіні бар жоғары жиілікті нұсқа.
Күрделілікке және мұқият сәйкестендірілген құрамдастардың қажеттілігіне байланысты ең мамандандырылған DAC-дан басқасының барлығы интегралды схемалар (IC) ретінде жүзеге асырылады. Дискретті сілтемелер әдетте әскери радар жүйелерінде қолданылатын өте жылдам, ажыратымдылығы төмен, қуатты үнемдейтін түрлер болып табылады. Өте жоғары жылдамдықты сынақ жабдығы, әсіресе сынама алу осциллографтары да дискретті DAC пайдалана алады.
Шолу
Кәдімгі сүзгісіз DAC жартылай тұрақты шығысы дерлік кез келген құрылғыға енгізілген және дизайнның бастапқы кескіні немесе соңғы өткізу қабілеттілігі дыбыс биіктігін үздіксіз қисыққа тегістейді.
: «DAC дегеніміз не?» Деген сұраққа жауап бере отырып, бұл компонент соңғы дәлдіктің абстрактілі санын (әдетте екілік бекітілген нүктелік цифр) физикалық мәнге (мысалы, кернеу немесе қысым). Атап айтқанда, D/A түрлендіруі уақыт қатарларының деректерін үздіксіз өзгеретін физикалық сигналға өзгерту үшін жиі пайдаланылады.
Идеал DAC абстрактілі сандарды импульстердің концептуалды тізбегіне түрлендіреді, содан кейін импульстар арасындағы деректерді толтыру үшін интерполяцияның қандай да бір түрін пайдаланып, қайта құру сүзгісі арқылы өңделеді. Кәдімгіпрактикалық цифрлық-аналогтық түрлендіргіш сандарды нөлдік ретпен жасалған тікбұрышты үлгілер тізбегінен тұратын бөліктік тұрақты функцияға өзгертеді. Сондай-ақ, «DAC дегеніміз не?» деген сұраққа жауап беру. басқа әдістерді атап өткен жөн (мысалы, дельта-сигма модуляциясына негізделген). Олар біркелкі өзгеретін сигнал шығару үшін ұқсас сүзгіден өтуге болатын импульстік тығыздықты модуляцияланған шығысты жасайды.
Найквист-Шэннон дискретизация теоремасына сәйкес, DAC оның ену аймағы белгілі талаптарға сай болған жағдайда (мысалы, сызық тығыздығы төмен базалық жолақ импульсі) таңдалған деректерден бастапқы дірілді қайта құра алады. Сандық үлгі қайта құрастырылған сигналда төмен деңгейлі шу ретінде көрінетін кванттау қатесін білдіреді.
8-биттік құралдың жеңілдетілген функция диаграммасы
Ең танымал үлгі нақты кабель NANO-DAC цифрлық-аналогтық түрлендіргіш екенін бірден атап өткен жөн. DAC цифрлық революцияға елеулі үлес қосқан озық технологияның бөлігі болып табылады. Мысалы, әдеттегі қалааралық телефон қоңырауларын қарастырайық.
Қоңырау шалушының дауысы микрофонның көмегімен аналогтық электрлік сигналға түрлендіріледі, содан кейін бұл импульс DAC-мен бірге сандық ағынға өзгертіледі. Осыдан кейін соңғысы желілік пакеттерге бөлінеді, онда оны басқа цифрлық деректермен бірге жіберуге болады. Және бұл міндетті түрде аудио болмауы мүмкін.
Сосын пакеттермежелі жерде қабылданады, бірақ олардың әрқайсысы мүлде басқа бағытты ұстануы мүмкін және тіпті белгіленген жерге дұрыс ретпен және қажетті уақытта жете алмауы мүмкін. Содан кейін сандық дауыстық деректер пакеттерден шығарылады және жалпы деректер ағынына жиналады. DAC оны қайтадан дыбыс күшейткішті басқаратын аналогтық электр сигналына түрлендіреді (мысалы, нақты кабель NANO-DAC сандық-аналогтық түрлендіргіш). Және ол, өз кезегінде, дауыс зорайтқышты қосады, ол ақырында қажетті дыбысты шығарады.
Аудио
Қазіргі көптеген дыбыстық сигналдар сандық түрде сақталады (мысалы, MP3 және CD). Динамиктер арқылы есту үшін олар ұқсас импульске айналуы керек. Осылайша сіз теледидар, CD ойнатқышы, сандық музыка жүйелері және ДК дыбыс карталары үшін сандық-аналогтық түрлендіргішті таба аласыз.
Арнайы дербес DAC құрылғыларын жоғары сапалы Hi-Fi жүйелерінде де табуға болады. Олар әдетте үйлесімді CD ойнатқышының немесе арнайы көліктің сандық шығысын қабылдайды және сигналды динамиктерді басқару үшін күшейткішке беруге болатын желілік деңгейдегі аналогтық шығысқа түрлендіреді.
Ұқсас D/A түрлендіргіштерін USB динамиктері және дыбыс карталары сияқты сандық бағандардан табуға болады.
Voice over IP қолданбаларында көзді жіберу үшін алдымен цифрлау керек, сондықтан ол ADC арқылы түрлендіріледі, содан кейін қосулы DAC арқылы аналогқа түрлендіріледі.қабылдаушы тарап. Мысалы, бұл әдіс кейбір сандық-аналогтық түрлендіргіштер (теледидар) үшін пайдаланылады.
Сурет
Сынама алу әдетте катодты сәулелік түтіктердің (сандық бейне өндірісінің басым көпшілігі тағайындалған) және адам көзінің жоғары сызықты емес реакциясына байланысты жалпы алғанда мүлдем басқа масштабта жұмыс істейді. дисплейдің барлық динамикалық диапазонында біркелкі бөлінген жарықтық қадамдарының көрінісін қамтамасыз ету үшін гамма қисығы. Демек, әр арнаның әрбір шығыс деңгейі үшін (мысалы, Atari ST немесе Sega Genesis) DAC-да қатаң кодталған мәнді жасау мүмкін болмайтындай етіп, өте терең түсті ажыратымдылығы бар компьютерлік бейне қолданбаларында RAMDAC пайдалану қажеттілігі туындады. осы мәндердің 24-і қажет; 24-биттік бейне картаға 768 қажет.
Осы тән бұрмалауды ескере отырып, теледидардың немесе бейне проектордың 1000:1 немесе одан да көп сызықтық контраст қатынасы (ең күңгірт және ең ашық шығыс деңгейлерінің арасындағы айырмашылық) бар екенін шын айту сирек емес. Бұл 8 биттік дәлдікпен сигналдарды ғана қабылдап, әр арнаға тек алты немесе жеті бит көрсететін СКД панелін пайдаланса да, дыбыс дәлдігінің 10 битіне тең. DAC шолулары осы негізде жарияланады.
Компьютер сияқты сандық көзден келетін бейне сигналдары мониторда көрсетілу үшін аналогтық пішінге түрлендіру керек. 2007 жылдан бері ұқсаскірістер сандық кірістерге қарағанда жиірек пайдаланылды, бірақ DVI немесе HDMI қосылымдары бар жалпақ панельді дисплейлер жиірек бола бастағандықтан, бұл өзгерді. Дегенмен, бейне DAC бірдей шығыстары бар кез келген сандық бейне ойнатқышқа салынған. Сандық-аналогтық аудио түрлендіргіш әдетте RAMDAC деп аталатын құрылғыны жасау үшін гамма түзету, контраст және жарықтық үшін қайта ұйымдастыру кестелері бар жадтың (RAM) қандай да бір түрімен біріктірілген.
DAC-қа қашықтан қосылған құрылғы сигналды қабылдау үшін пайдаланылатын сандық басқарылатын потенциометр болып табылады.
Механикалық дизайн
Мысалы, IBM Selectric жазу машинкасы допты жүргізу үшін қолмен емес DAC пайдаланады.
Сандық-аналогты түрлендіргіш схемасы келесідей.
Бір разрядты механикалық жетек екі позицияны алады: біреуі қосулы кезде, екіншісі өшірілгенде. Бірнеше бір разрядты жетектердің қозғалысы дәлірек қадамдарды алу үшін еш ойланбастан құрылғы арқылы біріктіріліп, өлшенуі мүмкін.
Мұндай жүйені пайдаланатын IBM Selectric жазу машинкасы.
Цифрлық-аналогты түрлендіргіштердің негізгі түрлері
- Тұрақты ток немесе кернеу сандық кіріс кодымен анықталатын ұзақтығы төмен жиілікті аналогтық сүзгіге ауыстырылатын импульстік ені модуляторы. Бұл әдіс көбінесе қозғалтқыш жылдамдығын басқару және жарық диодты шамдарды күңгірттеу үшін қолданылады.
- Сандық-аналогтық аудио түрлендіргіші барДельта-сигма модуляциясын пайдаланатындар сияқты шамадан тыс іріктеу немесе интерполяциялау үшін импульстік тығыздықты өзгерту әдісі қолданылады. Дельта-сигма құрылғысы арқылы секундына 100 к-ден жоғары жылдамдықтар (мысалы, 180 кГц) және 28 биттік ажыратымдылыққа қол жеткізуге болады.
- Қосындылау нүктесіне қосылған әрбір DAC биті үшін бөлек электрлік құрамдастарды қамтитын екілік салмақты элемент. Ол операциялық күшейткішті қоса алады. Көздің ағымдағы күші ол сәйкес келетін бит салмағына пропорционал. Осылайша, кодтың барлық нөлдік емес биттері салмаққа қосылады. Себебі олардың қарамағында бірдей кернеу көзі бар. Бұл ең жылдам түрлендіру әдістерінің бірі, бірақ ол мінсіз емес. Мәселе болғандықтан: әрбір жеке кернеу немесе ток үшін қажетті үлкен деректерге байланысты төмен сенімділік. Мұндай жоғары дәлдіктегі компоненттер қымбат, сондықтан модельдің бұл түрі әдетте 8 биттік рұқсатпен немесе одан да азырақ шектеледі. Ауыстырылатын резистор параллель желі көздерінде цифрлық-аналогтық түрлендіргіштердің мақсатына ие. Жеке инстанциялар сандық кіріс негізінде электр қуатына қосылады. Цифрлық-аналогтық түрлендіргіштің бұл түрінің жұмыс істеу принципі ДАС-тың ауыспалы ток көзінде жатыр, оның ішінен сандық кіріс негізінде әртүрлі кілттер таңдалады. Ол синхронды конденсатор желісін қамтиды. Бұл жалғыз элементтер барлық ашалардың жанында орналасқан арнайы механизм (табан) арқылы қосылады немесе ажыратылады.
- Сандық-аналогты баспалдақ түрлендіргіштерітүрі, ол екілік өлшенген элемент болып табылады. Ол, өз кезегінде, R және 2R каскадты резистор мәндерінің қайталанатын құрылымын пайдаланады. Бұл бірдей номиналды механизмді (немесе ағымдағы көздерді) жасаудың салыстырмалы жеңілдігіне байланысты дәлдікті жақсартады.
- Әр қадамда шығысты бір-бірлеп құрастыратын дәйекті ілгерілету немесе циклдік DAC. Сандық кірістің жеке биттері бүкіл нысан есепке алынғанша барлық қосқыштармен өңделеді.
- Термометр DAC шығысының әрбір мүмкін мәні үшін тең резистор немесе ток көзі сегментін қамтитын кодталған DAC болып табылады. 8 разрядты DAC термометрінде 255 элемент, ал 16 разрядты DAC термометрінде 65 535 бөлік болады. Бұл, бәлкім, ең жылдам және дәл DAC архитектурасы, бірақ жоғары құны есебінен. Бұл DAC түрімен секундына бір миллиардтан астам үлгіні түрлендіру жылдамдығына қол жеткізілді.
- Бір түрлендіргіште жоғарыдағы әдістердің тіркесімін пайдаланатын гибридті DAC. DAC IC құрылғыларының көпшілігі бір құрылғыда төмен бағаны, жоғары жылдамдықты және дәлдікті алудың қиындығына байланысты осындай түрге жатады.
- Төменгі құрамдас бөліктер үшін жоғары сандар үшін термометрді кодтау және екілік салмақ принципін біріктіретін сегменттелген DAC. Осылайша, дәлдік (термометрді кодтау принципін қолдану арқылы) мен резисторлар немесе ток көздерінің саны (екілік салмақты пайдалану) арасында ымыраға қол жеткізіледі. Қосарлы терең құрылғыәрекет сегменттеу 0% және толық термометриялық кодтауы бар дизайн 100% екенін білдіреді.
Осы тізімдегі DACS көпшілігі шығыс мәнін жасау үшін тұрақты кернеу сілтемесіне сүйенеді. Немесе көбейткіш DAC оларды түрлендіру үшін айнымалы ток кіріс кернеуін қабылдайды. Бұл қайта ұйымдастыру схемасының өткізу қабілетіне қосымша дизайн шектеулерін қояды. Әртүрлі типтегі цифрлық-аналогтық түрлендіргіштер не үшін қажет екені енді түсінікті.
Өнімділік
DAC жүйе өнімділігі үшін өте маңызды. Бұл құрылғылардың ең маңызды сипаттамалары сандық-аналогтық түрлендіргішті пайдалану үшін жасалған ажыратымдылық болып табылады.
DAC ойнатуға арналған ықтимал шығыс деңгейлерінің саны әдетте ол пайдаланатын биттердің саны ретінде көрсетіледі, бұл деңгейлер санының негізгі екі логарифмі болып табылады. Мысалы, 1-биттік DAC екі тізбекті ойнатуға арналған, ал 8-биттік DAC 256 тізбекті ойнатуға арналған. Толтыру биттердің тиімді санына қатысты, ол DAC қол жеткізген нақты ажыратымдылықтың өлшемі болып табылады. Ажыратымдылық бейне қолданбаларындағы түс тереңдігін және аудио құрылғыларындағы аудио бит жылдамдығын анықтайды.
Максималды жиілік
DAC тізбегі жұмыс істей алатын және әлі де дұрыс шығысты бере алатын ең жылдам жылдамдықты өлшеу оның және таңдалған сигналдың өткізу қабілеттілігі арасындағы байланысты анықтайды. Жоғарыда айтылғандай, теоремаNyquist-Shannon үлгілері үздіксіз және дискретті сигналдарға қатысты және кез келген сигналды оның дискретті жазбаларынан кез келген дәлдікпен қайта құруға болатынын мәлімдейді.
Монотондылық
Бұл ұғым DAC аналогтық шығысының тек сандық кіріс қозғалатын бағытта қозғалу мүмкіндігін білдіреді. Бұл сипаттама төмен жиілікті сигнал көзі ретінде пайдаланылатын DAC үшін өте маңызды.
Толық гармоникалық бұрмалау және шу (THD + N)
ҚАЖД сигналға енгізген бұрмалануларды және бөгде дыбыстарды өлшеу, қалаусыз гармоникалық бұрмаланулар мен қалаған сигналмен бірге жүретін шудың жалпы сомасының пайызы ретінде көрсетілген. Бұл динамикалық және төмен шығыс DAC қолданбалары үшін өте маңызды мүмкіндік.
Ауқым
DAC шығара алатын ең үлкен және ең кіші сигналдар арасындағы айырмашылық өлшемі децибелмен көрсетіледі, әдетте ажыратымдылық пен шу деңгейіне қатысты.
Фазалық бұрмалау және діріл сияқты басқа өлшемдер де кейбір қолданбалар үшін өте маңызды болуы мүмкін. Тіпті фаза бойынша реттелетін сигналдарды дәл қабылдауға сене алатындар (мысалы, сымсыз деректерді беру, композиттік бейне) бар.
Сызықтық PCM аудио дискретизациясы әдетте амплитуданың алты децибеліне (дыбыс деңгейін немесе дәлдікті екі есе арттыру) баламалы әрбір биттің ажыратымдылығында жұмыс істейді.
Сызықты емес PCM кодтаулары (A-law / Μ-law, ADPCM, NICAM) әртүрлі жолдармен тиімді динамикалық ауқымдарын жақсартуға тырысады -деректердің әрбір битімен ұсынылған шығыс дыбыс деңгейлері арасындағы логарифмдік қадам өлшемдері.
Цифрлық-аналогтық түрлендіргіштердің классификациясы
Сызықты еместігі бойынша жіктеу оларды келесіге бөледі:
- Екі көрші код мәнінің тамаша 1 LSB қадамынан қалай ауытқығанын көрсететін ерекше сызықтық емес.
- Кумуляциялық сызықтық еместік DAC берілісінің идеалдан қаншалықты ауытқығанын көрсетеді.
Сондықтан идеалды функция әдетте түзу болып табылады. INL берілген код мәніндегі нақты кернеудің осы жолдан ең аз маңызды биттермен қаншалықты ерекшеленетінін көрсетеді.
Күшейту
Соңында шу резисторлар сияқты пассивті құрамдас бөліктер тудыратын термиялық шумен шектеледі. Дыбыс қолданбалары үшін және бөлме температурасында бұл әдетте ақ сигналдың 1 мкВ (микровольт) шамасында болады. Бұл тіпті 24 биттік DAC құрылғыларында өнімділікті 20 биттен аз шектейді.
Жиілік доменіндегі өнімділік
Жалған динамикалық диапазон (SFDR) түрлендірілген негізгі сигнал қуаттарының ең үлкен қажетсіз асып кетуге қатынасын дБ көрсетеді.
Шудың бұрмалану коэффициенті (SNDR) дБ-де түрлендірілген негізгі дыбыстың қосындысына қуат қасиетін көрсетеді.
Толық гармоникалық бұрмалау (THD) – барлық HDi қуаттарының қосындысы.
Егер ең үлкен DNL қатесі 1 LSB-ден аз болса, цифрлық-аналогтық түрлендіргішке кепілдік беріледібіркелкі болады. Дегенмен, көптеген монотонды құралдардың максималды DNL мәні 1 LSB-ден жоғары болуы мүмкін.
Уақыт доменінің өнімділігі:
- Ақырындық импульс аймағы (ақаулық энергия).
- Жауаптың белгісіздігі.
- Сызықты емес уақыт (TNL).
DAC негізгі әрекеттері
Аналогты-цифрлық түрлендіргіш нақты санды (көбінесе тұрақты нүктелі екілік сан) алып, оны физикалық шамаға (кернеу немесе қысым сияқты) түрлендіреді. DAC жиі соңғы дәлдіктегі уақыт серияларының деректерін үздіксіз өзгеретін физикалық сигналға қайта ұйымдастыру үшін пайдаланылады.
Идеал D/A түрлендіргіші импульстар тізбегінен дерексіз сандарды алады, содан кейін сигналдар арасындағы деректерді толтыру үшін интерполяция формасы арқылы өңделеді. Кәдімгі цифрлық-аналогтық түрлендіргіш сандарды нөл ретті ұстаумен үлгіленген тікбұрышты мәндер тізбегінен тұратын бөліктік тұрақты функцияға қояды.
Түрлендіргіш бастапқы сигналдарды қалпына келтіреді, осылайша оның өткізу қабілеті белгілі талаптарға сай келеді. Цифрлық іріктеу төмен деңгейлі шуды тудыратын кванттау қателерімен бірге жүреді. Ол қалпына келтірілген сигналға қосылады. Сандық дыбыстың өзгеруіне әкелетін аналогтық дыбыстың минималды амплитудасы ең аз маңызды бит (LSB) деп аталады. Ал аналогтық және цифрлық сигналдар арасында пайда болатын қателік (дөңгелектеу),кванттау қатесі деп аталады.
