В електрониката, DAC веригата е особена система. Той преобразува цифровия сигнал в аналог. Има няколко схеми за ЦАП. Пригодността за конкретно приложение се определя от показатели за качество, включително разрешение, максимална честота на дискретизация и други. Цифрово-аналоговото преобразуване може да влоши сигнала, следователно е необходимо да се намери такъв инструмент, който има малки грешки по отношение на приложението.
Приложения
DACs обикновено се използват в музикалните плейъри за възстановяване на цифрови потоци от данни в аналогови аудио сигнали. Освен това те се използват за телевизори и мобилни телефони, за да се пренареждат, съответно, видео данни във видеосигнали, които се свързват с драйверите на екрана, за да се показват едноцветни или цветни изображения.
Тези две приложения използват DAC вериги в противоположните краища на компромиса между плътността и броя на пикселите. Аудиото е нискочестотен тип с висока резолюция, а видеото е високочестотен вариант с ниско и средно изображение. Поради сложността и необходимостта от прецизно подбрани компоненти, всички, освен най-специализираните DAC, се изпълняват под формата на интегрални схеми (ИС). Дискретни комуникации обикновено са изключително бързи и енергоспестяващи видове с ниска резолюция, използвани във военните радарни системи. Изпитване с много висока скоростОборудването, особено осцилоскопите за вземане на проби, също могат да използват дискретни DAC.
Общ преглед
Частично постоянният изход на конвенционален ЦПУ без филтър е вграден в почти всяко устройство, а началното изображение или крайната честотна лента на дизайна изглажда реакцията на стъпката в непрекъсната крива. В отговор на въпроса "Какво е КПР?", Трябва да се отбележи, че този компонент преобразува абстрактно число с крайна точност (обикновено двоичен с фиксирана точка) във физическа стойност (например напрежение или налягане). По-специално, цифрово-аналоговото преобразуване често се използва за промяна на данните от динамичните редове в непрекъснато променящ се физически сигнал. Идеалният ЦАП трансформира абстрактните числа в концептуална последователност от импулси, които след това се обработват с помощта на филтър за възстановяване, използвайки някаква форма на интерполация, за да запълнят данните между импулсите. Обичайният практичен цифрово-аналогов преобразувател преобразува числата в парче-непрекъсната функция, съставена от поредица от правоъгълни модели, които са създадени с нулево съдържание. В допълнение, отговаряйки на въпроса: "Какво е КПР?" Заслужава да се отбележи други методи (например, въз основа на делта-сигма модулация). Те генерират модулиран изход за плътност на импулсите, който може да бъде филтриран по подобен начин за получаване на плавно променящ се сигнал. В съответствие с теоремата на Найквист-Шанън, ЦАП може да реконструира първоначалната вибрация от данните от извадката, при условие че нейната зона на изпълнениеотговаря на определени изисквания (например пулса на основната честотна лента с линия с ниска плътност). Цифровата проба представлява грешка на квантуване, която се проявява като ниско ниво на шум в възстановен сигнал.
Опростена функционална схема на 8-битовия инструмент
Следва незабавно да се отбележи, че най-популярният модел е цифрово-аналоговият преобразувател NANO-DAC от Real-Cable. DAC е част от съвременната технология, която е допринесла значително за цифровата революция. За илюстрация си струва да разгледате типичните телефонни разговори на дълги разстояния. Гласът на абоната се превръща в аналогов електрически сигнал с помощта на микрофон и след това този импулс вече се променя в цифровия поток заедно с ЦАП. Последният се разделя на мрежови пакети, където може да бъде доставен с други цифрови данни. И това не е задължително да е аудио. Впоследствие пакетите се приемат на местоназначението, но всеки от тях може да отиде по съвсем различен маршрут и дори да не достигнат до местоназначението в правилния ред и в точното време. След това цифровите езикови данни се извличат от пакетите и се събират в потока от общи данни. DAC я преобразува обратно в аналогов електрически сигнал, който активира аудио усилвател (например, NANO-DAC цифрово-аналогов преобразувател Real-Cable). А той от своя страна активира високоговорителя, който най-накрая произвежда необходимия звук.
Аудио
Повечето съвременни акустични сигнали се съхраняват цифрово (например MP3 и CD дискове). За да бъдат изслушани през високоговорителите, те трябва да бъдат превърнати вподобен импулс. По този начин можете да намерите цифрово-аналогов конвертор за вашия телевизор, CD плейър, цифрова музикална система и PC звукови карти.
Специализирани автономни DAC могат да бъдат намерени и в висококачествени Hi-Fi системи. Те обикновено приемат цифровия изход на съвместим CD плейър или посветен транспорт и превръщат сигнала в линеен аналогов изход, който след това може да се подава в усилвателя за управление на високоговорителите. Подобни цифрово-аналогови преобразуватели могат да бъдат намерени в цифрови колони, като USB високоговорители и звукови карти. В приложения, които използват излъчване на IP глас, източникът трябва първо да бъде дигитализиран за предаване, така че той се преобразува в ADC и след това се превръща в аналогова с помощта на DAC на приемащата страна. Например, този метод се използва за някои цифрово-аналогови преобразуватели (телевизори).
Снимки
Безпроблемността има тенденция да функционира в много различен мащаб, като цяло, поради изключително нелинейния отговор на електронно-лъчевите тръби (за които е предназначено огромното мнозинство от задачите за работа с цифрово видео) и човешкото око, използвайки гама-крива, за да се осигури еднакъв вид Разпределени нива на яркост в целия динамичен обхват на дисплея. Следователно е необходимо да се използва RAMDAC в компютърни видео приложения с доста дълбока цветова резолюция, така че е непрактично да се създава твърдо кодирана стойност в DAC за всеки изходнивото на всеки канал (например за Atari ST или Sega Genesis ще са необходими 24 такива стойности; за 24-битова видео карта ще е необходим 768).
Като се има предвид това вродено изкривяване, за телевизионен или видеопроектор често се казва, че линейното контрастно съотношение (разликата между най-тъмните и най-ярки начални нива) е 1000: 1 или повече. Това е еквивалентно на 10 бита лоялност на звука, дори ако може да приема само сигнали с 8-битова прецизност и да използва LCD панел, който показва само шест или седем бита на канал. На тази основа се публикуват прегледи на КПР. Видео сигналите от цифров източник, като например компютър, трябва да се преобразуват в аналогова форма, ако са необходими за показване на монитора. От 2007 г. подобни входове се използват по-често от цифрови, но това се промени, тъй като плоските дисплеи с DVI или HDMI свързвания стават все по-чести. Въпреки това, DAC за видео е вграден във всеки цифров видео плейър със същите изходи. Цифро-аналоговият аудио конвертор обикновено се интегрира с известна памет (RAM), която съдържа реорганизационни таблици за гама-корекция, контраст и яркост, за да създаде устройство, наречено RAMDAC. Устройство, което е свързано дистанционно с ЦАП е цифров контролен потенциометър, използван за улавяне на сигнал.
Механична конструкция
Например, при пишещата машина IBM Selectric вече използва не-ръчен DAC, за да контролира топката. Схемата на цифрово-аналоговия преобразувател изглежда така. Едно-битов механичензадвижването заема две позиции: едната е включена, а другата е изключена. Движението на няколко еднобитови задвижващи механизми може да се комбинира и претегля с помощта на устройство без трептения, за да се получат по-точни стъпки.
Това е машината IBM Selectric, която използва такава система.
Основни типове цифрово-аналогови преобразуватели
Широко импулсен модулатор, при който стабилен ток или напрежение се превключва на нискочестотен аналогов филтър с продължителност, определена от входния цифров код. Този метод често се използва за контрол на скоростта на електрически мотор и затъмняване на LED лампите. Преобразувател на цифров аналогов аудио преобразувател или интерполиращ ЦАП с прекомерна извадка, например използва делта-сигма модулация, използва метод за промяна на плътността на импулсите. Скорост от над 100 000 проби в секунда (например, 180 kHz) и разделителна способност от 28 бита са постижими с делта-сигма устройство. Двоичен претеглен елемент, който съдържа отделни електрически компоненти за всеки бит на ЦАП, свързан към точка на сумиране. Тя може да формира оперативен усилвател. Силата на тока на източника е пропорционална на теглото на бита, на която съответства. По този начин всички нулеви битове на кода се сумират с теглото. Това се случва, защото те имат един и същ източник на напрежение. Това е един от най-бързите начини за преобразуване, но не е перфектен. Тъй като има проблем: ниска лоялност се дължи на големите данни, необходими за всяко отделно напрежение илиток. Такива компоненти с висока прецизност са скъпи, така че този тип модел обикновено е ограничен до 8-битова резолюция или дори по-малко. Превключващият резистор има за цел цифрово-аналогови преобразуватели в паралелни източници на мрежата. Индивидуалните случаи са включени в електричеството въз основа на цифровия вход. Принципът на действие на такъв тип цифрово-аналогов преобразувател се състои в превключващия източник на токов ЦАП, от който се избират различни клавиши въз основа на цифровия вход. Той включва синхронна кондензаторна линия. Тези единични единици са свързани или изключени чрез специален механизъм (крак), който се намира в близост до всички щепсели. Цифрови аналогово-аналогови преобразуватели от тип стек, който е двоично претеглен елемент. Той, от своя страна, използва повтаряща се структура на каскадните стойности на резистора R и 2R. Това подобрява точността поради относителната лекота на производство на механизъм със същото наименование (или източници на ток). Последователен офанзивен или цикличен ЦАП, който генерира изходни данни за всяка стъпка един по един. Отделните битове на цифровия вход се обработват от всички конектори, докато целият обект не бъде взет под внимание. Термометърът е кодиращ преобразувател на ЦАП, който съдържа резистор, равен на или токов източник за всяка възможна стойност на изхода на ЦАП. 8-цифреният ЦАП на термометъра ще има 255 елемента, а 16-тактовият DAC термометър ще има 65 535 части. Това е може би най-бързата и най-точна DAC архитектура, но за сметка на високата цена. Благодарение на този вид DAC обменните курсове са постигнатиповече от един милиард проби в секунда. Хибридни пилета, използващи комбинация от горните методи в един единствен преобразувател. Повечето DAC интегрални схеми са свързани с този тип поради сложността на едновременно получаване на ниска цена, висока скорост и коректност в едно устройство. Сегментиран КПР, който комбинира принципа на кодиране на термометър за старши двоични претегляния за младши компоненти. По този начин се постига компромис между точността (използвайки принципа на кодиране на термометъра) и броя на резисторите или източниците на ток (използвайки двоично претегляне). Дълбоко двойно устройство означава 0% сегментация, а пълен термометричен дизайн на кодиране има 100%.Повечето DAC, представени в този списък, разчитат на постоянно референтно напрежение за създаване на тяхната първоначална стойност. Като алтернатива на умножаването, DAC приема променливо входно напрежение за тяхната трансформация. Това налага допълнителни ограничения върху честотната лента на схемата за реорганизация. Сега е ясно какво са цифрови-аналогови преобразуватели, които се нуждаят от различни типове.
Производителност
DAC са много важни за раждаемостта на системата. Най-важните характеристики на тези устройства е резолюцията, създадена за използване на цифрово-аналогов преобразувател. Броят на възможните изходни нива, които ЦАП са предназначени за възпроизвеждане, обикновено се посочва от броя на битовете, които използва, точно това е основата на два логаритъма на броя нива. Например, 1-bit DACе проектиран да играе две, докато 8-бит е създаден за 256 вериги. Прикаченият файл е свързан с ефективен брой битове, което е мярка за действителната резолюция, постигната от КПР. Разрешението определя дълбочината на цвета във видео приложенията и скоростта на звука в аудио устройствата.
Максимална честота
Измерването на най-високата скорост, при която схемата на КПР може да работи и по този начин произвежда правилния изходен сигнал, определя връзката между нея и широчината на честотната лента на избрания сигнал. Както е отбелязано по-горе, числената теорема на Найквист-Шанън свързва непрекъснати и дискретни сигнали и заявява, че всеки сигнал може да бъде възстановен с каквато и да е точност до неговите дискретни доклади.
Монотонност
Тази концепция означава способността на аналоговия изход на ЦАП да се движи само в посоката, в която се движи цифровият вход. Тази характеристика е много важна за ЦАП, използвани като източник с ниска честота.
Общо хармонично изкривяване и шум (THD + N)
Измерването на изкривявания и звуци от трети страни, направени от DAC сигнала, се изразява като процент от общата мощност на нежеланото хармонично изкривяване и шум, които съпътстват желания сигнал. Това е много важна характеристика за DAC приложения с динамична и малка производителност.
Обхват
Измерването на разликата между най-големите и най-малките сигнали, които DAC може да възпроизведе, изразено в децибели, обикновено е свързано с нивата на резолюция и шум. Други измервания, като фазово изкривяване и трептене, също могат да бъдат много важни занякои приложения. Те включват (например безжични данни, композитно видео), които могат дори да разчитат на прецизното приемане на контролирани от фаза сигнали. Звуковото PCM линейно вземане на проби обикновено работи въз основа на резолюцията на всеки бит, еквивалентна на шест децибела амплитуда (удвояване на обема или точността). Нелинейните PCM кодировки (A-law /? -Law, ADPCM, NICAM) се опитват да подобрят ефективните си динамични диапазони по различни начини - логаритмични стъпки на стъпката между нивата на изходния звук, представени от всеки бит данни.
Класификация на цифрово-аналогови преобразуватели
\ t
Класификацията за нелинейност ги разделя на:
Отлична нелинейност, която показва как две съседни кодови стойности се отклоняват от безупречната стъпка на LSB. Натрупаната нелинейност показва доколко предаването на КПР се отклонява от идеала.Тоест идеалната характеристика обикновено е права линия. INL показва как действителното напрежение при тази стойност на кода се различава от тази линия в по-младите битове.
Увеличение
В крайна сметка, шумът се ограничава до топлина, която се създава от пасивни компоненти, като например резистори. За аудио приложения и при стайна температура този звук обикновено е малко по-малък от 1 μV (микроволта) бял сигнал. Това ограничава производителността на по-малко от 20 бита дори в 24-битови ЦАП.
Работа в честотната област
Динамичният обхват без паразити (SFDR) показва в dB съотношението на капацитетите на трансформирания главен сигнал инай-големият нежелан отток. Съотношението на шума и изкривяването (SNDR) показва в dB свойството на капацитетите на конвертирания основен звук към неговата сума. Тоталното изкривяване (THD) е натрупване на всички капацитети на HDi. Ако максималната грешка на DNL е по-малка от 1 LSB, тогава цифрово-аналоговият преобразувател ще бъде гарантиран монотонен. Въпреки това, много монотонни инструменти могат да имат максимална DNL от повече от 1 LSB. Производителност във времевата област:
Импулсен зъбен зъб (енергиен бъг). Несигурност на отговора. Време на нелинейност (TNL). Основни операции на КПР
Аналогово-цифровият преобразувател взема точен номер (често бинарно число с плаваща запетая) и го преобразува във физическа стойност (напр. Напрежение или налягане). ЦАП често се използват за реорганизиране на данните от крайните времеви редове в непрекъснато променящ се физически сигнал. Идеалният цифрово-аналогов преобразувател приема абстрактни импулсни последователности, които след това се обработват с помощта на интерполационна форма, за да запълнят данните между сигналите. Конвенционалният цифрово-аналогов преобразувател поставя числата в една частично постоянна функция, състояща се от последователност от правоъгълни стойности, която се моделира с нулева поддръжка. Конверторът възстановява изходните сигнали, така че неговата честотна лента отговаря на определени изисквания. Цифровото вземане на проби е придружено от грешки на квантуване, които създават нисък шум. Той е добавен към възстановения сигнал. Минимална амплитудаАналогов звук, който може да промени цифровия звук, се нарича най-малък бит (LSB). А грешката (закръгляване), която възниква между аналоговите и цифровите сигнали, се нарича грешка на квантуването.
