In elektronika is die DAC-stroombaan 'n soort stelsel. Dit is sy wat die digitale sein na analoog omskakel.
Daar is verskeie DAC-stroombane. Geskiktheid vir 'n spesifieke toepassing word bepaal deur kwaliteitmaatstawwe, insluitend resolusie, maksimum monstertempo, en ander.
Digitaal-na-analoog-omskakeling kan die versending van die sein verswak, daarom is dit nodig om 'n instrument te vind wat geringe foute in terme van toepassing het.
Aansoeke
DAC's word tipies in musiekspelers gebruik om numeriese strome inligting in analoog oudioseine om te skakel. Hulle word ook in televisies en selfone gebruik om onderskeidelik videodata in videoseine om te skakel, wat aan skermbestuurders gekoppel is om monochromatiese of veelkleurige beelde te vertoon.
Dit is hierdie twee toepassings wat DAC-kringe aan die teenoorgestelde punte van die kompromie tussen digtheid en pixeltelling gebruik. Oudio is 'n lae frekwensie tipe met hoë resolusie en video is 'n hoë frekwensie variant met 'n lae tot medium beeld.
As gevolg van kompleksiteit en die behoefte aan komponente wat noukeurig ooreenstem, word almal behalwe die mees gespesialiseerde DAC's as geïntegreerde stroombane (IC's) geïmplementeer. Diskrete skakels is tipies uiters vinnige, lae-resolusie, kragbesparende tipes wat in militêre radarstelsels gebruik word. Baie hoëspoedtoetstoerusting, veral monsternemingsossilloskope, kan ook diskrete DAC's gebruik.
Oorsig
Die semi-konstante uitset van 'n konvensionele ongefiltreerde DAC is in byna enige toestel ingebou, en die aanvanklike beeld of finale bandwydte van die ontwerp maak die toonhoogte-reaksie glad in 'n aaneenlopende kromme.
Deur die vraag te beantwoord: "Wat is 'n DAC?", is dit opmerklik dat hierdie komponent 'n abstrakte aantal eindige akkuraatheid (gewoonlik 'n binêre vastepunt-syfer) omskakel na 'n fisiese waarde (byvoorbeeld spanning of druk). Veral, D/A-omskakeling word dikwels gebruik om tydreeksdata in 'n voortdurend veranderende fisiese sein te verander.
Die ideale DAC skakel abstrakte syfers om in 'n konseptuele reeks pulse, wat dan deur 'n rekonstruksiefilter verwerk word, met behulp van een of ander vorm van interpolasie om die data tussen pulse in te vul. Gewone'n praktiese digitaal-na-analoog-omskakelaar verander die getalle in 'n stuksgewyse konstante funksie wat bestaan uit 'n reeks reghoekige patrone wat geskep word met die nulde orde. Beantwoord ook die vraag: "Wat is 'n DAC?" dit is die moeite werd om te let op ander metodes (byvoorbeeld, gebaseer op delta-sigma modulasie). Hulle skep 'n pulsdigtheid-gemoduleerde uitset wat op soortgelyke wyse gefiltreer kan word om 'n glad wisselende sein te produseer.
Volgens die Nyquist-Shannon-steekproefstelling kan die DAC die oorspronklike vibrasie van die gemonsterde data rekonstrueer, mits sy penetrasiesone aan sekere vereistes voldoen (byvoorbeeld 'n basisbandpuls met 'n laer lyndigtheid). Die digitale monster verteenwoordig die kwantiseringsfout, wat as laevlakgeraas in die gerekonstrueerde sein voorkom.
Vereenvoudigde funksiediagram van 'n 8-bis-instrument
Dit is dadelik opmerklik dat die gewildste model die Real Cable NANO-DAC digitaal-na-analoog-omskakelaar is. Die DAC is deel van 'n gevorderde tegnologie wat 'n beduidende bydrae tot die digitale revolusie gemaak het. Ter illustrasie, oorweeg tipiese langafstand-telefoonoproepe.
Die beller se stem word omgeskakel na 'n analoog elektriese sein deur 'n mikrofoon te gebruik, en dan word hierdie pols verander in 'n digitale stroom saam met die DAC. Daarna word laasgenoemde in netwerkpakkies verdeel, waarheen dit saam met ander digitale data gestuur kan word. En dit is dalk nie noodwendig oudio nie.
Dan pakkiesword by die bestemming aanvaar, maar elkeen van hulle kan 'n heeltemal ander roete neem en nie eers die bestemming in die regte volgorde en op die regte tyd bereik nie. Die digitale stemdata word dan uit die pakkies onttrek en in 'n gemeenskaplike datastroom saamgestel. Die DAC skakel dit terug in 'n analoog elektriese sein wat 'n oudioversterker aandryf (soos die Real Cable NANO-DAC digitaal-na-analoog-omskakelaar). En hy aktiveer op sy beurt die luidspreker, wat uiteindelik die nodige klank voortbring.
Oudio
Die meeste moderne akoestiese seine word digitaal gestoor (bv. MP3 en CD). Om deur die luidsprekers gehoor te word, moet hulle in 'n soortgelyke impuls omgeskakel word. So jy kan 'n digitaal-na-analoog-omskakelaar vir TV, CD-speler, digitale musiekstelsels en rekenaarklankkaarte vind.
Toegewyde selfstandige DAC's kan ook in hoë kwaliteit Hi-Fi-stelsels gevind word. Hulle neem tipies die digitale uitset van 'n versoenbare CD-speler of toegewyde voertuig en skakel die sein om na 'n lynvlak analoog uitset wat dan in 'n versterker ingevoer kan word om luidsprekers aan te dryf.
Soortgelyke D/A-omsetters kan in digitale kolomme soos USB-luidsprekers en klankkaarte gevind word.
In Voice over IP-toepassings moet die bron eers gedigitaliseer word vir transmissie, dus word dit via 'n ADC omgeskakel en dan na analoog omgeskakel met 'n DAC opdie ontvangende party. Byvoorbeeld, hierdie metode word gebruik vir sommige digitaal-na-analoog-omsetters (TV).
Picture
Sampling is geneig om in geheel op 'n heeltemal ander skaal te werk, as gevolg van die hoogs nie-lineêre reaksie van beide katodestraalbuise (waarvoor die oorgrote meerderheid van digitale videoproduksie bestem is) en die menslike oog, met behulp van 'n gamma-kurwe om die voorkoms van eweredig verspreide helderheidstappe oor die hele dinamiese omvang van die skerm te verskaf. Vandaar die behoefte om RAMDAC in rekenaarvideotoepassings met 'n redelik diep kleurresolusie te gebruik, sodat dit onprakties is om 'n hardgekodeerde waarde in die DAC vir elke uitsetvlak van elke kanaal te skep (byvoorbeeld, 'n Atari ST of Sega Genesis sal benodig 24 van hierdie waardes; 'n 24-bis videokaart sal 768 nodig hê).
Gegewe hierdie inherente vervorming, is dit nie ongewoon dat 'n TV- of videoprojektor eerlik gesê word dat dit 'n lineêre kontrasverhouding (die verskil tussen die donkerste en helderste uitsetvlakke) van 1 000:1 of meer het nie. Dit is gelykstaande aan 10 bisse klankgetrouheid, selfs al kan dit net seine met 8-bis-getrouheid ontvang en 'n LCD-paneel gebruik wat slegs ses of sewe bisse per kanaal vertoon. DAC-resensies word op hierdie basis gepubliseer.
Videoseine van 'n digitale bron soos 'n rekenaar moet omgeskakel word na analoog vorm as hulle op 'n monitor vertoon wil word. Soortgelyk sedert 2007insette is meer gereeld as digitale insette gebruik, maar dit het verander namate platpaneelskerms met DVI- of HDMI-verbindings meer algemeen geword het. 'n Video-DAC is egter ingebou in enige digitale videospeler met dieselfde uitsette. 'n Digitaal-na-analoog oudio-omskakelaar word gewoonlik geïntegreer met 'n soort geheue (RAM) wat herorganisasietabelle bevat vir gamma-korreksie, kontras en helderheid om 'n toestel genaamd RAMDAC te skep.
Die toestel wat op afstand aan die DAC gekoppel is, is 'n digitaal beheerde potensiometer wat gebruik word om die sein op te tel.
Meganiese ontwerp
Byvoorbeeld, die IBM Selectric-tikmasjien gebruik reeds 'n nie-handmatige DAC om die bal aan te dryf.
Digitaal-na-analoog-omsetterkring lyk so.
Enkelbis-meganiese aandrywing neem twee posisies in: een wanneer aangeskakel, die ander wanneer afgeskakel. Die beweging van veelvuldige enkelpuntaktueerders kan sonder huiwering deur die toestel gekombineer en geweeg word om meer akkurate stappe te verkry.
Dit is die IBM Selectric-tikmasjien wat so 'n stelsel gebruik.
Hooftipes digitaal-na-analoog-omsetters
- Pulswydtemodulator waar 'n stabiele stroom of spanning na 'n laagdeurlaat-analoogfilter oorgeskakel word met 'n tydsduur wat deur 'n digitale insetkode bepaal word. Hierdie metode word dikwels gebruik om motorspoed te beheer en LED-ligte te verdof.
- Digitaal na analoog oudio-omskakelaar metoorbemonstering of interpolering van DAC's, soos dié wat delta-sigma modulasie gebruik, gebruik die pulsdigtheid variasie metode. Snelhede van meer as 100 kmonster per sekonde (bv. 180 kHz) en 28-bis resolusie is bereikbaar met 'n delta-sigma toestel.
- 'n Binêre geweegde element wat afsonderlike elektriese komponente bevat vir elke DAC-bis wat aan die sommeringspunt gekoppel is. Dit is sy wat die operasionele versterker kan optel. Die stroomsterkte van die bron is eweredig aan die gewig van die bietjie waarmee dit ooreenstem. Dus, alle nie-nul bisse van die kode word by die gewig gevoeg. Dit is omdat hulle dieselfde spanningsbron tot hul beskikking het. Dit is een van die vinnigste omskakelingsmetodes, maar dit is nie perfek nie. Aangesien daar 'n probleem is: lae getrouheid as gevolg van die groot data wat benodig word vir elke individuele spanning of stroom. Sulke hoë-presisie komponente is duur, so hierdie tipe model is gewoonlik beperk tot 8-bis resolusie of selfs minder. Die geskakelde weerstand het die doel van digitaal-na-analoog-omsetters in parallelle netwerkbronne. Individuele gevalle word op 'n digitale inset aan elektrisiteit gekoppel. Die werkingsbeginsel van hierdie tipe digitaal-na-analoog-omskakelaar lê in die geskakelde stroombron van die DAC, waaruit verskillende sleutels gekies word op grond van 'n numeriese invoer. Dit sluit 'n sinchrone kapasitorlyn in. Hierdie enkele elemente word verbind of ontkoppel met 'n spesiale meganisme (voet) wat naby alle proppe geleë is.
- Digitaal-na-analoog trapomskakelaarstipe, wat 'n binêre-geweegde element is. Dit gebruik op sy beurt 'n herhalende struktuur van die kaskadeweerstandwaardes R en 2R. Dit verbeter akkuraatheid as gevolg van die relatiewe gemak van vervaardiging van dieselfde gegradeerde meganisme (of huidige bronne).
- Opeenvolgende vordering of sikliese DAC wat die uitset een vir een bou tydens elke stap. Individuele stukkies van 'n digitale invoer word deur alle verbindings verwerk totdat die hele voorwerp in berekening gebring is.
- Termometer is 'n gekodeerde DAC wat 'n gelyke weerstand of stroombronsegment vir elke moontlike waarde van die DAC-uitset bevat. 'n 8-bis termometer DAC sal 255 elemente hê, en 'n 16-bis termometer DAC sal 65 535 dele hê. Dit is miskien die vinnigste en mees akkurate DAC-argitektuur, maar ten koste van hoë koste. Met hierdie tipe DAC is omskakelingskoerse van meer as een miljard monsters per sekonde behaal.
- Hibriede DAC's wat 'n kombinasie van die bogenoemde metodes in 'n enkele omskakelaar gebruik. Die meeste DAC IC's is van hierdie tipe as gevolg van die moeilikheid om lae koste, hoë spoed en akkuraatheid alles in een toestel te kry.
- Gesegmenteerde DAC wat die beginsel van termometerkodering vir hoër syfers en binêre gewig vir laer komponente kombineer. Op hierdie manier word 'n kompromie bereik tussen akkuraatheid (met behulp van die termometer-koderingsbeginsel) en die aantal weerstande of stroombronne (met behulp van binêre gewig). Diep toestel met dubbelaksie beteken segmentering is 0%, en ontwerp met volle termometriese kodering het 100%.
Die meeste van die DACS op hierdie lys maak staat op 'n konstante spanningsverwysing om hul uitsetwaarde te skep. Alternatiewelik aanvaar die vermenigvuldigende DAC AC-insetspanning om hulle om te skakel. Dit plaas bykomende ontwerpbeperkings op die bandwydte van die herorganisasieskema. Nou is dit duidelik waarom digitaal-na-analoog-omsetters van verskillende tipes nodig is.
Performance
DAC's is baie belangrik vir stelselwerkverrigting. Die belangrikste kenmerke van hierdie toestelle is die resolusie wat geskep word vir die gebruik van 'n digitaal-na-analoog-omskakelaar.
Die aantal moontlike uitsetvlakke wat 'n DAC ontwerp is om te speel, word gewoonlik aangegee as die aantal bisse wat dit gebruik, wat die basis twee-logaritme van die aantal vlakke is. Byvoorbeeld, 'n 1-bis DAC is ontwerp om twee stroombane te speel, terwyl 'n 8-bis DAC ontwerp is om 256 stroombane te speel. Die opvulling hou verband met die effektiewe aantal bisse, wat 'n maatstaf is van die werklike resolusie wat deur die DAC bereik word. Resolusie bepaal die kleurdiepte in videotoepassings en die oudiobistempo in oudiotoestelle.
Maksimum frekwensie
Meet die vinnigste spoed waarteen 'n DAC-stroombaan kan werk en steeds die korrekte uitset produseer, bepaal die verhouding tussen dit en die bandwydte van die gemonsterde sein. Soos hierbo genoem, die stellingNyquist-Shannon-monsters bring deurlopende en diskrete seine in verband en beweer dat enige sein met enige akkuraatheid uit sy diskrete rekords gerekonstrueer kan word.
Monotonisiteit
Hierdie konsep verwys na die vermoë van die DAC se analoog uitset om slegs te beweeg in die rigting wat die digitale inset beweeg. Hierdie eienskap is baie belangrik vir DAC's wat as 'n laefrekwensie seinbron gebruik word.
Totale harmoniese vervorming en geraas (THD + N)
Meeting van vervorming en vreemde klanke wat deur die DAC in die sein ingebring word, uitgedruk as 'n persentasie van die totale hoeveelheid ongewenste harmoniese vervorming en geraas wat die verlangde sein vergesel. Dit is 'n baie belangrike kenmerk vir dinamiese en lae uitset DAC-toepassings.
reeks
'n Maatstaf van die verskil tussen die grootste en kleinste seine wat 'n DAC kan weergee, uitgedruk in desibels, hou gewoonlik verband met resolusie en geraasvlak.
Ander metings soos fasevervorming en jitter kan ook baie belangrik wees vir sommige toepassings. Daar is dié (bv. koordlose data-oordrag, saamgestelde video) wat selfs kan staatmaak op die akkurate ontvangs van fase-aangepaste seine.
Lineêre PCM-oudiomonsterneming werk tipies op 'n resolusie van elke bis gelykstaande aan ses desibels amplitude (verdubbeling van die volume of akkuraatheid).
Nie-lineêre PCM-enkoderings (A-wet / Μ-wet, ADPCM, NICAM) probeer om hul effektiewe dinamiese reekse op verskeie maniere te verbeter -logaritmiese stapgroottes tussen die uitsetoudiovlakke wat deur elke stukkie data verteenwoordig word.
Klassifikasie van digitaal-na-analoog-omsetters
Klassifikasie volgens nie-lineariteit verdeel hulle in:
- Besonderse nie-lineariteit, wat wys hoe twee naburige kodewaardes van die perfekte 1 LSB-stap afwyk.
- Kumulatiewe nie-lineariteit dui aan hoe ver die DAC-transmissie van ideaal afwyk.
Die ideale kenmerk is dus gewoonlik 'n reguit lyn. INL wys hoeveel die werklike spanning by 'n gegewe kodewaarde van hierdie lyn verskil in die minste betekenisvolle stukkies.
Boost
Uiteindelik word geraas beperk deur termiese brom wat deur passiewe komponente soos resistors gegenereer word. Vir klanktoepassings en by kamertemperatuur is dit tipies net minder as 1 µV (mikrovolt) wit sein. Dit beperk werkverrigting tot minder as 20 bisse, selfs in 24-bis DAC's.
Prestasie in die frekwensiedomein
Spurious-free dynamic range (SFDR) dui in dB die verhouding aan van die kragte van die omgeskakelde hoofsein tot die grootste ongewenste oorskiet.
Geruisvervormingverhouding (SNDR) dui in dB die drywingseienskap van die omgeskakelde hoofklank aan tot sy som.
Totale harmoniese vervorming (THD) is die som van die magte van alle HDi.
As die maksimum DNL-fout minder as 1 LSB is, is die digitaal-na-analoog-omskakelaar gewaarborguniform sal wees. Baie monotoniese instrumente kan egter 'n maksimum DNL groter as 1 LSB hê.
tyddomeinprestasie:
- Glitch-impulssone (glitch-energie).
- Onsekerheid van die antwoord.
- Nielineariteitstyd (TNL).
DAC Basiese bewerkings
'n Analoog-na-digitaal-omsetter neem 'n presiese getal (meestal 'n vastepunt-binêre getal) en skakel dit om in 'n fisiese hoeveelheid (soos spanning of druk). DAC's word dikwels gebruik om eindige presisie tydreeksdata te herorganiseer in 'n voortdurend veranderende fisiese sein.
Die ideale D/A-omsetter neem abstrakte getalle van 'n reeks pulse, wat dan verwerk word deur 'n vorm van interpolasie te gebruik om data tussen seine in te vul. 'n Konvensionele digitaal-na-analoog-omskakelaar plaas die getalle in 'n stuksgewyse konstante funksie wat bestaan uit 'n reeks reghoekige waardes, wat gemodelleer is met nul-orde houvas.
Die omskakelaar herstel die oorspronklike seine sodat sy bandwydte aan sekere vereistes voldoen. Digitale steekproefneming gaan gepaard met kwantiseringsfoute wat lae vlak geraas skep. Dit is hy wat by die herstelde sein gevoeg word. Die minimum amplitude van 'n analoog klank wat 'n digitale klank kan laat verander, word die minste betekenisvolle bietjie (LSB) genoem. En die fout (afronding) wat tussen die analoog en digitale seine voorkom,word kwantiseringsfout genoem.
