Электроникада DAC схемасы системанын бир түрү болуп саналат. Ал санариптик сигналды аналогго айлантат.
Бир нече DAC схемалары бар. Белгилүү бир колдонмого ылайыктуулугу сапат көрсөткүчтөрү менен аныкталат, анын ичинде чечилиш, үлгүнүн максималдуу ылдамдыгы жана башкалар.
Санарипти аналогго которуу сигналдын жөнөтүлүшүн начарлатышы мүмкүн, андыктан колдонуу жагынан кичине каталары бар аспапты табуу керек.
Колдонмолор
DACлар адатта музыка ойноткучтарда маалыматтын сандык агымдарын аналогдук аудио сигналдарга айландыруу үчүн колдонулат. Алар ошондой эле телевизорлордо жана уюлдук телефондордо видео маалыматтарды видео сигналдарга айландыруу үчүн колдонулат, алар монохроматтык же көп түстүү сүрөттөрдү көрсөтүү үчүн экрандын драйверлерине туташкан.
Бул эки тиркеме тыгыздык менен пикселдердин санынын ортосундагы компромисстин карама-каршы учунда DAC схемаларын колдонот. Аудио жогорку дааналыгы бар төмөнкү жыштык түрү, ал эми видео төмөн жана орто сүрөтү бар жогорку жыштыктын варианты.
Татаалдуулуктан жана кылдаттык менен дал келген компоненттердин зарылдыгынан улам, эң адистештирилген DACлардан башкасынын баары интегралдык микросхемалар (IC) катары ишке ашырылат. Дискреттик шилтемелер, адатта, аскердик радар системаларында колдонулган өтө тез, аз чечим, энергия үнөмдөөчү түрлөрү болуп саналат. Абдан жогорку ылдамдыктагы сыноо жабдуулары, өзгөчө үлгү алуу осциллографтары да дискреттик DACларды колдоно алат.
Обзор
Кадимки чыпкаланбаган DACнын жарым-туруктуу чыгарылышы дээрлик бардык түзмөктөргө орнотулган жана дизайндын баштапкы сүрөтү же акыркы өткөрүү жөндөмдүүлүгү бийиктиктин жообун үзгүлтүксүз ийри сызыкка жылмалайт.
Суроого жооп берип жатып: “DAC деген эмне?”, бул компонент чектүү тактыктын абстрактуу санын (көбүнчө экилик туруктуу чекиттик цифра) физикалык мааниге (мисалы, чыңалуу же басым). Атап айтканда, D/A конверсиясы көп учурда убакыт сериясынын берилиштерин тынымсыз өзгөрүп турган физикалык сигналга өзгөртүү үчүн колдонулат.
Идеалдуу DAC абстракттуу сандарды импульстардын концептуалдык поездине айлантат, алар кайра куруу чыпкасы аркылуу иштетилет, импульстардын ортосундагы маалыматтарды толтуруу үчүн интерполяциянын кандайдыр бир формасын колдонуу менен. Кадимкипрактикалык санариптик-аналогдук конвертер сандарды нөлдүк тартипте түзүлгөн тик бурчтуу схемалардын ырааттуулугунан турган бөлүк-бөлүк туруктуу функцияга өзгөртөт. Ошондой эле, "DAC деген эмне?" башка ыкмаларды белгилей кетүү керек (мисалы, дельта-сигма модуляциясынын негизинде). Алар импульстун тыгыздыгынын модуляцияланган чыгышын түзүшөт, ал бир калыпта өзгөрүлүүчү сигналды өндүрүү үчүн ушундай эле чыпкаланган.
Найквист-Шэннон үлгү алуу теоремасына ылайык, DAC анын кирүү зонасы белгилүү талаптарга жооп берген шартта (мисалы, сызык тыгыздыгы төмөн болгон базалык тилкелүү импульс) тандап алынган маалыматтардан баштапкы титирөөнү кайра түзө алат. Санарип үлгүсү реконструкцияланган сигналда төмөнкү деңгээлдеги ызы-чуу катары көрүнгөн кванттоо катасын билдирет.
8 биттик куралдын жөнөкөйлөштүрүлгөн функция диаграммасы
Эң популярдуу модель Real Cable NANO-DAC санариптик-аналогдук конвертер экенин дароо белгилей кетүү керек. DAC санариптик революцияга олуттуу салым кошкон алдыңкы технологиянын бир бөлүгү. Мисал үчүн, кадимки шаар аралык телефон чалууларды карап көрөлү.
Чалуучунун үнү микрофондун жардамы менен аналогдук электрдик сигналга айландырылат, андан кийин бул импульс DAC менен бирге санариптик агымга өзгөртүлөт. Андан кийин, экинчиси башка санариптик маалыматтар менен бирге жөнөтүлүшү мүмкүн болгон тармак пакеттерине бөлүнөт. Ал сөзсүз түрдө аудио болушу мүмкүн эмес.
Анан пакеттербара турган жеринде кабыл алынат, бирок алардын ар бири такыр башка маршрутту тандап, ал тургай белгиленген жерге туура тартипте жана керектүү убакта жетпей калышы мүмкүн. Андан кийин санариптик үн маалыматтары пакеттерден чыгарылып, жалпы маалымат агымына чогултулат. DAC муну кайра аудио күчөткүчтү башкарган аналогдук электрдик сигналга айлантат (мисалы, Real Cable NANO-DAC санариптик-аналогдук конвертер). Ал өз кезегинде катуу сүйлөткүчтү иштетет, ал акыры керектүү үндү чыгарат.
Аудио
Заманбап акустикалык сигналдардын көбү санарип түрүндө сакталат (мисалы, MP3 жана CD). Спикерлер аркылуу угуу үчүн, алар окшош импульска айланышы керек. Ошентип, сиз сыналгы, CD ойноткуч, санарип музыка системалары жана компьютердин үн карталары үчүн санариптик-аналогдук конвертер таба аласыз.
Арналган өз алдынча DACларды жогорку сапаттагы Hi-Fi тутумдарынан да тапса болот. Алар, адатта, туура келген CD ойноткучтун же атайын унаанын санарип чыгышын алып, сигналды линия деңгээлиндеги аналогдук чыгарууга айландырышат, ал андан кийин динамиктерди башкаруу үчүн күчөткүчкө киргизилет.
Окшош D/A конвертерлерин USB динамиктер жана үн карталары сыяктуу санарип тилкелерден тапса болот.
Voice over IP тиркемелеринде булак адегенде берүү үчүн санариптештирилиши керек, ошондуктан ал ADC аркылуу конвертирленет, андан кийин DAC аркылуу аналогго айландырылат.кабыл алуучу тарап. Мисалы, бул ыкма кээ бир санариптик-аналогдук конвертерлерде (ТВ) колдонулат.
Сүрөт
Үлгү алуу жалпысынан такыр башка масштабда иштейт, себеби катоддук нур түтүктөрүнүн тең (санариптик видео өндүрүшүнүн басымдуу көпчүлүгү үчүн арналган) жана адамдын көзүнүн жогорку сызыктуу эмес реакциясына байланыштуу. дисплейдин бардык динамикалык диапазонунда бирдей бөлүштүрүлгөн жарыктык кадамдарынын көрүнүшүн камсыз кылуу үчүн гамма ийри сызыгы. Демек, RAMDACти компьютердик видео тиркемелерде бир топ терең түстүү чечкиндүүлүк менен колдонуу зарылдыгы келип чыгат, андыктан ар бир каналдын ар бир чыгуу деңгээли үчүн DACда катуу коддолгон маанини түзүү мүмкүн эмес (мисалы, Atari ST же Sega Genesis Бул маанилердин 24ү керек; 24 биттик видеокартага 768 керек.
Ушул мүнөздүү бурмалоону эске алганда, сыналгы же видеопроектордун сызыктуу контраст катышы (эң караңгы жана эң жаркыраган чыгаруу деңгээлдеринин ортосундагы айырма) 1000:1 же андан жогору экени сейрек эмес. Бул 10 бит үн тактыгына барабар, эгер ал 8 биттик ишенимдүүлүк менен сигналдарды гана кабыл алса жана ар бир каналда алты же жети битти гана көрсөткөн LCD панелин колдонсо да. Ушул негизде DAC сын-пикирлер жарыяланды.
Компьютер сыяктуу санариптик булактан алынган видео сигналдар монитордо көрсөтүлүш үчүн аналогдук формага айландырылышы керек. 2007-жылдан бери окшошкиргизүүлөр санарипке караганда көбүрөөк колдонулган, бирок DVI же HDMI туташуулары бар жалпак панелдик дисплейлер кеңири таралгандыктан, бул өзгөрдү. Бирок, видео DAC ошол эле чыгуулары менен каалаган санариптик видео ойноткучка орнотулган. Санариптик-аналогдук аудио конвертер адатта RAMDAC деп аталган аппаратты түзүү үчүн гамманы оңдоо, контраст жана жарыктык үчүн кайра уюштуруу таблицаларын камтыган кандайдыр бир эс тутум (RAM) менен бириктирилген.
DACга алыстан туташкан түзмөк сигналды кабыл алуу үчүн колдонулган санарип башкарылуучу потенциометр.
Механикалык дизайн
Мисалы, IBM Selectric жазуу машинкасы топту айдоо үчүн мурунтан эле кол менен эмес DAC колдонот.
Санариптик-аналогдук конвертер схемасы ушундай көрүнөт.
Бир разряддуу механикалык диск эки позицияны алат: бири күйгүзүлгөндө, экинчиси өчүрүлгөндө. Так кадамдарды алуу үчүн бир нече бир разряддык кыймылдаткычтардын кыймылын түзмөк эч ойлонбостон бириктирип, салмактай алат.
Мындай системаны колдонгон IBM Selectric жазуу машинкасы.
Санариптик-аналогдук конвертерлердин негизги түрлөрү
- Импульстун кеңдиги модулятору, мында туруктуу ток же чыңалуу санарип киргизүү коду менен аныкталуучу узактыгы аз өтүүчү аналогдук чыпкага которулат. Бул ыкма көбүнчө мотор ылдамдыгын көзөмөлдөө жана LED жарыктарды өчүрүү үчүн колдонулат.
- Санариптен аналогго аудио конвертер менендельта-сигма модуляциясын колдонгондор сыяктуу DACларды ашыкча тандап алуу же интерполяциялоо импульстун тыгыздыгынын вариациялоо ыкмасын колдонушат. Секундасына 100 кс үлгүсүнүн ылдамдыгы (мис. 180 кГц) жана 28 биттик резолюцияга дельта-сигма түзмөгү менен жетүүгө болот.
- Коомдуктоо чекитине туташтырылган ар бир DAC бит үчүн өзүнчө электрдик компоненттерди камтыган бинардык салмактуу элемент. Ал операциялык күчөткүчтү кошо алат. Булактын учурдагы күчү ал туура келген биттин салмагына пропорционалдуу. Ошентип, коддун бардык нөл эмес биттери салмакка кошулат. Себеби, алардын карамагында бирдей чыңалуу булагы бар. Бул конверсиянын эң тез ыкмаларынын бири, бирок ал идеалдуу эмес. Көйгөй бар болгондуктан: ар бир жеке чыңалуу же ток үчүн талап кылынган чоң маалыматтардан улам төмөн ишенимдүүлүк. Мындай жогорку тактыктагы компоненттер кымбат, ошондуктан моделдин бул түрү адатта 8 биттик же андан азыраак чечим менен чектелет. Коммутациялык резистор параллелдүү тармак булактарында санариптик-аналогдук өзгөрткүчтөрдүн максатына ээ. Жеке инстанциялар санариптик киргизүүнүн негизинде электр энергиясына туташтырылган. Санариптик-аналогдук конвертердин бул түрүнүн иштөө принциби ДАСтын коммутацияланган ток булагында жатат, анын ичинен сандык киргизүүнүн негизинде түрдүү баскычтар тандалат. Ал синхрондуу конденсатор линиясын камтыйт. Бул жалгыз элементтер бардык сайгычтардын жанында жайгашкан атайын механизм (бут) аркылуу туташтырылган же ажыратылат.
- Санариптик-аналогдук тепкич конвертерлеритүрү, бул бинардык салмактуу элемент. Ал, өз кезегинде, R жана 2R каскаддык резистор маанилеринин кайталануучу түзүлүшүн колдонот. Бул бирдей номиналдык механизмди (же учурдагы булактарды) жасоонун салыштырмалуу жеңилдигинен улам тактыкты жакшыртат.
- Ар бир кадамда чыгарууну бирден түзүүчү ырааттуу алдыга жылдыруу же циклдик DAC. Санарип киргизүүнүн жеке биттери бүт объект эсепке алынганга чейин бардык туташтыргычтар тарабынан иштетилет.
- Термометр - бул DAC чыгышынын ар бир мүмкүн болгон мааниси үчүн бирдей резистор же ток булагы сегментин камтыган коддолгон DAC. 8 биттик DAC термометринде 255 элемент, ал эми 16 биттик DAC термометринде 65 535 бөлүк болот. Бул, балким, эң тез жана эң так DAC архитектурасы, бирок жогорку чыгымдын эсебинен. Бул түрдөгү DAC менен секундасына бир миллиарддан ашык үлгүлөрдү өзгөртүү ылдамдыгы жетишилди.
- Бир конвертерде жогорудагы ыкмалардын айкалышын колдонгон гибриддик DACлар. Көпчүлүк DAC IC'лери арзан баада, жогорку ылдамдыкта жана тактыкты бир түзмөктө алуу кыйынчылыгынан улам ушундай түргө кирет.
- Жогорку цифралар үчүн термометрди коддоо жана төмөнкү компоненттер үчүн бинардык салмактуулук принцибдерин айкалыштырган сегменттелген DAC. Ошентип, тактык (термометрди коддоо принцибинин жардамы менен) жана резисторлордун же ток булактарынын саны (экилик салмактуулукту колдонуу менен) ортосунда компромисске жетишилет. Кош менен терең аппаратаракет сегменттөө 0%, ал эми толук термометрикалык коддолгон дизайн 100% дегенди билдирет.
Бул тизмедеги DACSтин көпчүлүгү чыгуу маанисин түзүү үчүн туруктуу чыңалуу шилтемесине таянышат. Же болбосо, көбөйтүүчү DAC аларды айландыруу үчүн AC кириш чыңалуусун кабыл алат. Бул кайра уюштуруу схемасынын өткөрүү жөндөмдүүлүгүнө кошумча долбоорлоо чектөөлөрүн киргизет. Эми ар кандай типтеги санариптик-аналогдук конвертерлер эмне үчүн керек экени түшүнүктүү.
Аткаруу
DACлар системанын иштеши үчүн абдан маанилүү. Бул түзмөктөрдүн эң маанилүү мүнөздөмөлөрү - санариптик-аналогдук конвертер колдонуу үчүн түзүлгөн резолюция.
DAC ойноо үчүн иштелип чыккан мүмкүн болуучу чыгуу деңгээлдердин саны, адатта, ал колдонгон биттердин саны катары көрсөтүлөт, бул деңгээлдердин санынын негизги эки логарифмы. Мисалы, 1 биттик DAC эки схеманы ойнотуу үчүн иштелип чыккан, ал эми 8 биттик DAC 256 схеманы ойнотуу үчүн иштелип чыккан. Толтуруучу биттердин эффективдүү санына байланыштуу, бул DAC тарабынан жетишилген реалдуу резолюциянын өлчөмү. Чечим видео колдонмолорундагы түс тереңдигин жана аудио түзмөктөрүндөгү аудио бит ылдамдыгын аныктайт.
Максималдуу жыштык
DAC схемасы иштей ала турган эң ылдам ылдамдыкты өлчөө жана дагы эле туура чыгарууну чыгаруу анын жана үлгү алынган сигналдын өткөрүү жөндөмдүүлүгүнүн ортосундагы байланышты аныктайт. Жогоруда айтылгандай, теоремаNyquist-Shannon үлгүлөрү үзгүлтүксүз жана дискреттик сигналдарга тиешелүү жана анын дискреттик жазууларынан каалаган тактыкта кайра түзүлүшү мүмкүн деп ырастайт.
Монотондуулук
Бул концепция DACнын аналогдук чыгышынын санариптик киргизүү кыймылдаган тарапка гана кыймылдоо мүмкүнчүлүгүн билдирет. Бул өзгөчөлүк төмөнкү жыштык сигнал булагы катары колдонулган DAC үчүн абдан маанилүү.
Толук гармоникалык бурмалоо жана ызы-чуу (THD + N)
Керектүү сигналды коштогон керексиз гармоникалык бурмалоолордун жана ызы-чуунун жалпы көлөмүнөн пайыз катары туюнтулган DAC тарабынан сигналга киргизилген бурмалоо жана тыш үндөрдү өлчөө. Бул динамикалык жана аз өндүрүмдүү DAC колдонмолору үчүн абдан маанилүү өзгөчөлүк.
Арача
DAC кайра чыгара алган эң чоң жана эң кичине сигналдардын ортосундагы айырманын децибелдер менен берилген өлчөмү, адатта, чечилишке жана ызы-чуу деңгээлине байланыштуу.
Башка өлчөөлөр, мисалы, фазалык бурмалоо жана життер да кээ бир колдонмолор үчүн абдан маанилүү болушу мүмкүн. Атүгүл фаза боюнча туураланган сигналдарды так кабыл ала тургандар (мисалы, зымсыз маалыматтарды өткөрүү, композиттик видео) бар.
Сызыктуу PCM аудио үлгүлөрү, адатта, амплитуданын алты децибелине эквиваленттүү ар бир биттин резолюциясында иштейт (үн көлөмүн же тактыгын эки эсеге көбөйтүү).
Сызыктуу эмес PCM коддоолору (A-law / Μ-law, ADPCM, NICAM) ар кандай жолдор менен эффективдүү динамикалык диапазондорду жакшыртууга аракет кылышат -Маалыматтын ар бир битинде көрсөтүлгөн чыгыш аудио деңгээлдеринин ортосундагы логарифмдик кадам өлчөмдөрү.
Санариптик-аналогдук конвертерлердин классификациясы
Сызыктуу эместиги боюнча классификация аларды төмөнкүлөргө бөлөт:
- Айырмалуу сызыктуу эместик, бул эки кошуна коддун мааниси идеалдуу 1 LSB кадамынан кандайча четтеп жатканын көрсөтөт.
- Кумулятивдик сызыктуу эместик DAC берүү идеалдан канчалык четтеп жатканын көрсөтөт.
Демек идеалдуу өзгөчөлүк адатта түз сызык болуп саналат. INL берилген код маанисиндеги чыныгы чыңалуу бул сызыктан эң аз маанилүү бит менен канчалык айырмаланарын көрсөтөт.
Boost
Акырында ызы-чуу резисторлор сыяктуу пассивдүү компоненттер тарабынан түзүлгөн жылуулук ызы-чуу менен чектелет. Аудио колдонмолору үчүн жана бөлмө температурасында бул, адатта, ак сигналдын 1 мкВ (микроволт) азыраак. Бул 24 биттик DACларда да аткарууну 20 битке чейин чектейт.
Жыштык домениндеги аткаруу
Жалпы динамикалык диапазон (SFDR) конверттелген негизги сигналдын кубаттуулуктарынын эң чоң керексиз ашып кетүүсүнө болгон катышын дБ менен көрсөтөт.
Шууну бурмалоо коэффициенти (SNDR) дБ менен өзгөртүлгөн негизги үндүн кубаттуулук касиетин анын суммасына көрсөтөт.
Толук гармоникалык бурмалоо (THD) – бардык HDi кубаттуулуктарынын суммасы.
Эгер максималдуу DNL катасы 1 LSBден аз болсо, анда санариптик-аналогдук конвертер кепилденетбирдей болот. Бирок, көптөгөн монотондуу аспаптардын максималдуу DNL 1 LSBден жогору болушу мүмкүн.
Убакыт доменинин аткаруусу:
- Глич импульстук зонасы (катыш энергиясы).
- Жооптун белгисиздиги.
- Сызыктуу эмес убакыт (TNL).
DAC Негизги операциялар
Аналогду санарипке өткөргүч так санды (көбүнчө туруктуу чекиттүү экилик сан) алып, аны физикалык чоңдукка (мисалы, чыңалуу же басым) айлантат. DACлар көбүнчө тактыктын чектүү убакыт серияларынын берилиштерин тынымсыз өзгөрүп туруучу физикалык сигналга кайра уюштуруу үчүн колдонулат.
Идеалдуу D/A конвертери импульстар поездинен абстракттуу сандарды алат, андан кийин сигналдар ортосундагы маалыматтарды толтуруу үчүн интерполяция формасын колдонуу менен иштетилет. Кадимки санариптик-аналогдук конвертер сандарды нөл тартиптеги кармап туруу менен моделделген тик бурчтуу маанилердин ырааттуулугунан турган бөлүк-бөлүк туруктуу функцияга коет.
Конвертер анын өткөрүү жөндөмдүүлүгү белгилүү талаптарга жооп бериши үчүн баштапкы сигналдарды калыбына келтирет. Санарип тандап алуу төмөнкү деңгээлдеги ызы-чууну жараткан кванттоо каталары менен коштолот. Ал калыбына келтирилген сигналга кошулган. Санариптик үндүн өзгөрүшүнө алып келүүчү аналогдук үндүн минималдуу амплитудасы эң аз маанилүү бит (LSB) деп аталат. Жана аналогдук жана санариптик сигналдардын ортосунда пайда болгон ката (тегеректөө),кванттоо катасы деп аталат.
