Elektronikada DAC dövrəsi bir növ sistemdir. Rəqəmsal siqnalı analoqa çevirən odur.
Bir neçə DAC sxemi var. Müəyyən tətbiq üçün uyğunluq keyfiyyət göstəriciləri, o cümlədən ayırdetmə, maksimum seçmə sürəti və digərləri ilə müəyyən edilir.
Rəqəmdən analoqa çevrilmə siqnalın göndərilməsini pisləşdirə bilər, ona görə də tətbiq baxımından kiçik xətaları olan alət tapmaq lazımdır.
Tətbiqlər
DAC-lar adətən musiqi pleyerlərində rəqəmsal məlumat axınlarını analoq audio siqnallara çevirmək üçün istifadə olunur. Onlar həmçinin monoxromatik və ya çoxrəngli şəkilləri göstərmək üçün ekran drayverlərinə qoşulan müvafiq olaraq video məlumatı video siqnallara çevirmək üçün televizor və mobil telefonlarda istifadə olunur.
Sıxlıq və piksel sayı arasında uzlaşmanın əks tərəflərində DAC sxemlərindən istifadə edən bu iki proqramdır. Audio yüksək rezolyusiyaya malik aşağı tezlikli, video isə aşağı və orta təsvirə malik yüksək tezlikli variantdır.
Mürəkkəbliyə və diqqətlə uyğunlaşdırılmış komponentlərə ehtiyaca görə, ən ixtisaslaşmış DAC-lar istisna olmaqla, hamısı inteqral sxemlər (IC) kimi həyata keçirilir. Diskret keçidlər adətən hərbi radar sistemlərində istifadə olunan son dərəcə sürətli, aşağı ayırdetmə qabiliyyətinə malik, enerjiyə qənaət edən növlərdir. Çox yüksək sürətli sınaq avadanlığı, xüsusən də nümunə götürmə osiloskopları diskret DAC-lardan istifadə edə bilər.
İcmal
Adi süzülməmiş DAC-nin yarısabit çıxışı demək olar ki, hər hansı bir cihazda quraşdırılıb və dizaynın ilkin təsviri və ya son ötürmə qabiliyyəti səs siqnalının cavabını davamlı əyriyə düzəldir.
Sualına cavab verərkən: “DAC nədir?”, qeyd etmək lazımdır ki, bu komponent sonlu dəqiqliyin mücərrəd sayını (adətən ikili sabit nöqtə rəqəmi) fiziki dəyərə (məsələn, gərginlik və ya təzyiq). Xüsusilə, D/A çevrilməsi tez-tez zaman seriyası məlumatlarını davamlı dəyişən fiziki siqnala dəyişdirmək üçün istifadə olunur.
İdeal DAC mücərrəd rəqəmləri impulsların konseptual qatarına çevirir, daha sonra impulslar arasında məlumatları doldurmaq üçün interpolyasiyadan istifadə edərək yenidənqurma filtri tərəfindən emal edilir. Adi siravipraktik rəqəmsaldan analoqa çevirici rəqəmləri sıfırıncı sıra ilə yaradılan düzbucaqlı nümunələr ardıcıllığından ibarət hissə-hissə sabit funksiyaya çevirir. Həmçinin, “DAC nədir?” sualına cavab verərək. digər üsulları (məsələn, delta-siqma modulyasiyasına əsaslanaraq) qeyd etmək lazımdır. Onlar rəvan dəyişən siqnal yaratmaq üçün oxşar şəkildə süzülə bilən impuls sıxlığı modullaşdırılmış çıxış yaradırlar.
Nyquist-Şennon seçmə teoreminə əsasən, DAC onun nüfuz zonasının müəyyən tələblərə cavab verməsi şərti ilə nümunə götürülmüş verilənlərdən orijinal vibrasiyanı yenidən qura bilər (məsələn, daha aşağı xətt sıxlığına malik baza zolaqlı nəbz). Rəqəmsal nümunə yenidən qurulmuş siqnalda aşağı səviyyəli səs-küy kimi görünən kvantlaşdırma xətasını təmsil edir.
8-bit alətin sadələşdirilmiş funksiya diaqramı
Dərhal qeyd etmək lazımdır ki, ən populyar model Real Cable NANO-DAC rəqəmsaldan analoqa çeviricidir. DAC rəqəmsal inqilaba əhəmiyyətli töhfə vermiş qabaqcıl texnologiyanın bir hissəsidir. Nümunə etmək üçün tipik şəhərlərarası telefon zənglərini nəzərdən keçirək.
Zəng edənin səsi mikrofondan istifadə etməklə analoq elektrik siqnalına çevrilir və sonra bu impuls DAC ilə birlikdə rəqəmsal axına çevrilir. Bundan sonra, sonuncu şəbəkə paketlərinə bölünür, burada digər rəqəmsal məlumatlar ilə birlikdə göndərilə bilər. Və o, mütləq audio olmaya bilər.
Sonra paketlərtəyinat yerində qəbul edilir, lakin onların hər biri tamamilə fərqli bir marşrut seçə və hətta düzgün qaydada və lazımi vaxtda təyinat yerinə çatmaya da bilər. Rəqəmsal səs məlumatları daha sonra paketlərdən çıxarılır və ümumi məlumat axınına yığılır. DAC bunu yenidən səs gücləndiricisini idarə edən analoq elektrik siqnalına çevirir (məsələn, Real Cable NANO-DAC rəqəmsal-analoq çeviricisi). Və o, öz növbəsində, nəhayət, lazımi səsi çıxaran dinamiki işə salır.
Audio
Əksər müasir akustik siqnallar rəqəmsal olaraq saxlanılır (məsələn, MP3 və CD). Dinamiklər vasitəsilə eşidilmək üçün onlar oxşar impulsa çevrilməlidir. Beləliklə, siz televizor, CD pleyer, rəqəmsal musiqi sistemləri və kompüter səs kartları üçün rəqəmsal-analoq çevirici tapa bilərsiniz.
Təsdiq edilmiş müstəqil DAC-ları yüksək keyfiyyətli Hi-Fi sistemlərində də tapmaq olar. Onlar adətən uyğun CD pleyerin və ya xüsusi avtomobilin rəqəmsal çıxışını götürür və siqnalı dinamikləri idarə etmək üçün gücləndiriciyə verilə bilən xətt səviyyəli analoq çıxışa çevirir.
Oxşar D/A çeviriciləri USB dinamiklər və səs kartları kimi rəqəmsal sütunlarda tapıla bilər.
Voice over IP proqramlarında mənbə ötürmə üçün əvvəlcə rəqəmsallaşdırılmalıdır, ona görə də o, ADC vasitəsilə çevrilir və sonra DAC-dan istifadə edərək analoqa çevrilir.qəbul edən tərəf. Məsələn, bu üsul bəzi rəqəmsal-analoq çeviricilər (TV) üçün istifadə olunur.
Şəkil
Nümunə alma həm katod şüaları borularının (rəqəmsal video istehsalının böyük əksəriyyətinin nəzərdə tutulmuşdur) həm də insan gözünün yüksək qeyri-xətti reaksiyasına görə ümumilikdə tamamilə fərqli miqyasda işləməyə meyllidir. ekranın bütün dinamik diapazonunda bərabər paylanmış parlaqlıq addımlarının görünüşünü təmin etmək üçün qamma əyrisi. Beləliklə, RAMDAC-dan kifayət qədər dərin rəng həlli ilə kompüter video proqramlarında istifadə etmək zərurəti yaranır ki, hər bir kanalın hər çıxış səviyyəsi (məsələn, Atari ST və ya Sega Genesis) üçün DAC-da sərt kodlanmış dəyər yaratmaq qeyri-mümkündür. bu dəyərlərdən 24-ü lazımdır; 24-bitlik video karta 768 lazımdır).
Bu xas təhrifi nəzərə alaraq, televizor və ya video proyektorun 1000:1 və ya daha çox xətti kontrast nisbətinə (ən qaranlıq və ən parlaq çıxış səviyyələri arasındakı fərq) malik olduğunun həqiqətlə ifadə edilməsi qeyri-adi deyil. Bu, yalnız 8 bitlik sədaqətlə siqnalları qəbul edə bilsə və hər kanalda yalnız altı və ya yeddi bit göstərən LCD paneldən istifadə etsə belə, 10 bit səs dəqiqliyinə bərabərdir. DAC rəyləri bu əsasda dərc olunur.
Kompüter kimi rəqəmsal mənbədən gələn video siqnallar monitorda göstəriləcəksə, analoq formaya çevrilməlidir. 2007-ci ildən oxşargirişlər rəqəmsal olanlara nisbətən daha tez-tez istifadə olunurdu, lakin DVI və ya HDMI bağlantıları olan düz panel displeylər daha çox yayıldığı üçün bu dəyişdi. Bununla belə, video DAC eyni çıxışları olan istənilən rəqəmsal video pleyerdə quraşdırılmışdır. Rəqəmsaldan analoqa audio çevirici adətən RAMDAC adlı qurğu yaratmaq üçün qamma korreksiyası, kontrast və parlaqlıq üçün yenidən təşkil cədvəllərini ehtiva edən bir növ yaddaşla (RAM) inteqrasiya olunur.
DAC-yə uzaqdan qoşulan cihaz siqnalı qəbul etmək üçün istifadə edilən rəqəmsal idarə olunan potensiometrdir.
Mexanik dizayn
Məsələn, IBM Selectric yazı makinası artıq topu idarə etmək üçün əl ilə olmayan DAC-dan istifadə edir.
Rəqəmdən analoqa çevirici dövrə belə görünür.
Bir bitli mexaniki sürücü iki mövqe tutur: biri işə salındıqda, digəri isə söndürüldükdə. Çoxlu tək bitli ötürücülərin hərəkəti daha dəqiq addımlar əldə etmək üçün tərəddüd etmədən cihaz tərəfindən birləşdirilə və ölçülə bilər.
Belə bir sistemdən istifadə edən IBM Selectric yazı makinasıdır.
Rəqəmdən-analoqa çeviricilərin əsas növləri
- Sabit cərəyan və ya gərginliyin rəqəmsal giriş kodu ilə müəyyən edilmiş müddətlə aşağı keçidli analoq filtrə dəyişdirildiyi impuls eni modulatoru. Bu üsul tez-tez mühərrik sürətini idarə etmək və LED işıqlarını söndürmək üçün istifadə olunur.
- Rəqəmdən analoqa audio çevirici ilədelta-siqma modulyasiyasından istifadə edənlər kimi DAC-ların həddindən artıq seçilməsi və ya interpolyasiyası impuls sıxlığının dəyişməsi metodundan istifadə edir. Delta-siqma cihazı ilə saniyədə 100 km-dən çox sürət (məsələn, 180 kHz) və 28 bit ayırdetmə əldə edilə bilər.
- Toplama nöqtəsinə qoşulmuş hər bir DAC biti üçün ayrıca elektrik komponentləri olan ikili çəkili element. Əməliyyat gücləndiricisini əlavə edə bilən odur. Mənbənin cari gücü onun uyğun olduğu bitin çəkisi ilə mütənasibdir. Beləliklə, kodun sıfırdan fərqli bütün bitləri çəkiyə əlavə olunur. Bunun səbəbi onların sərəncamında eyni gərginlik mənbəyinə malik olmasıdır. Bu, ən sürətli çevirmə üsullarından biridir, lakin mükəmməl deyil. Problem olduğundan: hər bir fərdi gərginlik və ya cərəyan üçün tələb olunan böyük məlumatlara görə aşağı sədaqət. Bu cür yüksək dəqiqlikli komponentlər bahalıdır, buna görə də bu tip modellər adətən 8 bitlik və ya daha az təsvir ölçüsü ilə məhdudlaşır. Kommutasiya edilmiş rezistor paralel şəbəkə mənbələrində rəqəmsal-analoq çeviricilərin məqsədinə malikdir. Fərdi nümunələr rəqəmsal giriş əsasında elektrik enerjisinə qoşulur. Bu tip rəqəmsal-analoq çeviricinin işləmə prinsipi ədədi giriş əsasında müxtəlif açarların seçildiyi DAC-nin dəyişdirilmiş cərəyan mənbəyində yerləşir. Sinxron kondansatör xətti daxildir. Bu tək elementlər bütün tıxacların yaxınlığında yerləşən xüsusi mexanizm (ayaq) vasitəsilə birləşdirilir və ya ayrılır.
- Rəqəmsal-analoq pilləkən çeviriciləritip, ikili ölçülü elementdir. O, öz növbəsində, R və 2R kaskadlı rezistor dəyərlərinin təkrarlanan strukturundan istifadə edir. Bu, eyni nominal mexanizmin (və ya cari mənbələrin) hazırlanmasının nisbi asanlığına görə dəqiqliyi artırır.
- Ardıcıl irəliləmə və ya hər addımda çıxışı bir-bir quran dövri DAC. Rəqəmsal girişin ayrı-ayrı bitləri bütün obyekt hesablanana qədər bütün birləşdiricilər tərəfindən işlənir.
- Termometr, DAC çıxışının hər bir mümkün dəyəri üçün bərabər rezistor və ya cərəyan mənbəyi seqmentindən ibarət kodlanmış DAC-dır. 8 bitlik DAC termometrində 255 element, 16 bitlik DAC termometrində isə 65,535 hissə olacaq. Bu, bəlkə də ən sürətli və ən dəqiq DAC arxitekturasıdır, lakin yüksək qiymət hesabına. Bu tip DAC ilə saniyədə bir milyarddan çox nümunəyə çevrilmə sürəti əldə edilmişdir.
- Yuxarıdakı üsulların kombinasiyasını tək çeviricidə istifadə edən hibrid DAC-lar. Əksər DAC IC-ləri aşağı qiymət, yüksək sürət və dəqiqliyi bir cihazda əldə etməyin çətinliyi səbəbindən bu tipdir.
- Daha yüksək rəqəmlər üçün termometr kodlaşdırması və aşağı komponentlər üçün ikili ölçmə prinsipini birləşdirən seqmentləşdirilmiş DAC. Bu yolla, dəqiqlik (termometrin kodlaşdırma prinsipindən istifadə etməklə) və rezistorların və ya cərəyan mənbələrinin sayı (ikili çəkidən istifadə etməklə) arasında uzlaşma əldə edilir. İkiqatlı dərin cihazfəaliyyət seqmentləşdirmənin 0% və tam termometrik kodlaşdırma ilə dizaynın 100% olması deməkdir.
Bu siyahıdakı DACS-lərin əksəriyyəti çıxış dəyərini yaratmaq üçün sabit gərginliyə istinad edir. Alternativ olaraq, çarpan DAC onları çevirmək üçün AC giriş gərginliyini qəbul edir. Bu, yenidən təşkil sxeminin bant genişliyinə əlavə dizayn məhdudiyyətləri qoyur. İndi müxtəlif növ rəqəmsal-analoq çeviricilərin nə üçün lazım olduğu aydın oldu.
Performans
DAC-lər sistemin performansı üçün çox vacibdir. Bu cihazların ən əhəmiyyətli xüsusiyyətləri rəqəmsal-analoq çeviricinin istifadəsi üçün yaradılan ayırdetmə qabiliyyətidir.
DAC-nin oynamaq üçün nəzərdə tutulmuş mümkün çıxış səviyyələrinin sayı adətən onun istifadə etdiyi bitlərin sayı kimi ifadə edilir və bu, səviyyələrin sayının əsas iki loqarifmidir. Məsələn, 1 bitlik DAC iki dövrəni, 8 bitlik DAC isə 256 dövrəni oynamaq üçün nəzərdə tutulub. Doldurma, DAC tərəfindən əldə edilən faktiki həllin ölçüsü olan bitlərin effektiv sayı ilə əlaqədardır. Çözünürlük video tətbiqlərində rəng dərinliyini və audio cihazlarında audio bit sürətini müəyyən edir.
Maksimum tezlik
DAC dövrəsinin işləyə biləcəyi və hələ də düzgün çıxış istehsal edə biləcəyi ən sürətli sürətin ölçülməsi onunla nümunə götürülmüş siqnalın bant genişliyi arasındakı əlaqəni müəyyən edir. Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, teoremNyquist-Shannon nümunələri davamlı və diskret siqnallara aiddir və istənilən siqnalın diskret qeydlərindən istənilən dəqiqliklə yenidən qurula biləcəyini iddia edir.
Monotonluq
Bu konsepsiya DAC-nin analoq çıxışının yalnız rəqəmsal girişin hərəkət etdiyi istiqamətdə hərəkət etmək qabiliyyətinə aiddir. Bu xüsusiyyət aşağı tezlikli siqnal mənbəyi kimi istifadə edilən DAC-lar üçün çox vacibdir.
Ümumi harmonik təhrif və səs-küy (THD + N)
DAC tərəfindən siqnala daxil edilən təhrif və kənar səslərin ölçülməsi, arzuolunmaz harmonik təhrifin və istənilən siqnalı müşayiət edən səs-küyün ümumi miqdarının faizi kimi ifadə edilir. Bu, dinamik və aşağı çıxışlı DAC tətbiqləri üçün çox vacib xüsusiyyətdir.
Rəsmi
DAC-nin təkrar istehsal edə biləcəyi ən böyük və ən kiçik siqnallar arasındakı fərqin desibellə ifadə edilən ölçüsü adətən ayırdetmə və səs-küy səviyyəsi ilə əlaqədardır.
Faza təhrifi və titrəmə kimi digər ölçülər də bəzi tətbiqlər üçün çox vacib ola bilər. Faza tənzimlənən siqnalları dəqiq qəbul etməyə belə etibar edə bilənlər (məsələn, simsiz məlumat ötürülməsi, kompozit video) var.
Xətti PCM audio nümunəsi adətən altı desibel amplituda (səs səviyyəsini və ya dəqiqliyi ikiqat artırır) ekvivalent hər bitin ayırdetmə qətnaməsində işləyir.
Qeyri-xətti PCM kodlaşdırmaları (A-law / Μ-law, ADPCM, NICAM) müxtəlif yollarla effektiv dinamik diapazonlarını təkmilləşdirməyə çalışır -hər bit data ilə təmsil olunan çıxış audio səviyyələri arasında loqarifmik addım ölçüləri.
Rəqəmsal-analoq çeviricilərin təsnifatı
Qeyri-xəttiliyə görə təsnifat onları aşağıdakılara ayırır:
- İki qonşu kod dəyərinin mükəmməl 1 LSB addımından necə yayındığını göstərən fərqli qeyri-xəttilik.
- Kumulyativ qeyri-xəttilik DAC ötürülməsinin idealdan nə qədər kənara çıxdığını göstərir.
Beləliklə, ideal xüsusiyyət adətən düz xəttdir. INL verilmiş kod dəyərindəki faktiki gərginliyin bu xəttdən ən az əhəmiyyətli bitlərlə nə qədər fərqləndiyini göstərir.
Boost
Nəticədə səs-küy rezistorlar kimi passiv komponentlərin yaratdığı termal uğultu ilə məhdudlaşdırılır. Audio proqramlar üçün və otaq temperaturunda bu, adətən ağ siqnalın 1 µV (mikrovolt) altındadır. Bu, hətta 24 bitlik DAC-larda performansı 20 bitdən aşağı məhdudlaşdırır.
Tezlik sahəsində performans
Saxta olmayan dinamik diapazon (SFDR) dB-də çevrilmiş əsas siqnalın güclərinin ən böyük arzuolunmaz həddi aşmasına nisbətini göstərir.
Səs Təhrif Oranı (SNDR) dB-də çevrilmiş əsas səsin cəminə güc xassəsini göstərir.
Ümumi harmonik təhrif (THD) bütün HDi güclərinin cəmidir.
Maksimum DNL xətası 1 LSB-dən azdırsa, rəqəmsaldan analoqa çeviriciyə zəmanət verilirvahid olacaq. Bununla belə, bir çox monoton alətlərin maksimum DNL-i 1 LSB-dən çox ola bilər.
Vaxt domeninin performansı:
- Glitch impuls zonası (xidmət enerjisi).
- Cavabın qeyri-müəyyənliyi.
- Qeyri-xətti vaxt (TNL).
DAC Əsas Əməliyyatlar
Analoq-rəqəm çeviricisi dəqiq rəqəm (əksər hallarda sabit nöqtəli ikili ədəd) götürür və onu fiziki kəmiyyətə (məsələn, gərginlik və ya təzyiq kimi) çevirir. DAC-lar çox vaxt sonlu dəqiqlikli zaman seriyası məlumatlarını davamlı dəyişən fiziki siqnala yenidən təşkil etmək üçün istifadə olunur.
İdeal D/A çeviricisi impulslar qatarından mücərrəd nömrələr götürür, daha sonra siqnallar arasında məlumatları doldurmaq üçün interpolyasiya formasından istifadə etməklə emal edilir. Adi rəqəmsaldan analoqa çevirici rəqəmləri düzbucaqlı dəyərlər ardıcıllığından ibarət hissə-hissə sabit funksiyaya qoyur və bu funksiya sıfır dərəcəli tutma ilə modelləşdirilir.
Konverter orijinal siqnalları bərpa edir ki, onun bant genişliyi müəyyən tələblərə cavab versin. Rəqəmsal seçmə aşağı səviyyəli səs-küy yaradan kvantlaşdırma xətaları ilə müşayiət olunur. Bərpa edilmiş siqnala əlavə olunan odur. Rəqəmsal səsin dəyişməsinə səbəb ola biləcək analoq səsin minimum amplitudasına ən az əhəmiyyətli bit (LSB) deyilir. Və analoq və rəqəmsal siqnallar arasında baş verən xəta (yuvarlaqlaşdırma),kvantlaşdırma xətası adlanır.
