วงจร DAC ตัวแปลงดิจิตอลเป็นแอนะล็อก: ชนิด การจำแนก หลักการทำงาน วัตถุประสงค์

สารบัญ:

วงจร DAC ตัวแปลงดิจิตอลเป็นแอนะล็อก: ชนิด การจำแนก หลักการทำงาน วัตถุประสงค์
วงจร DAC ตัวแปลงดิจิตอลเป็นแอนะล็อก: ชนิด การจำแนก หลักการทำงาน วัตถุประสงค์
Anonim

ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ วงจร DAC เป็นระบบชนิดหนึ่ง เธอเองที่แปลงสัญญาณดิจิทัลเป็นแอนะล็อก

มีวงจร DAC หลายแบบ ความเหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะนั้นพิจารณาจากตัวชี้วัดคุณภาพ รวมถึงความละเอียด อัตราตัวอย่างสูงสุด และอื่นๆ

การแปลงจากดิจิตอลเป็นอนาล็อกสามารถลดการส่งสัญญาณได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องค้นหาเครื่องมือที่มีข้อผิดพลาดเล็กน้อยในแง่ของการใช้งาน

แอพพลิเคชั่น

DAC มักใช้ในเครื่องเล่นเพลงเพื่อแปลงสตรีมข้อมูลที่เป็นตัวเลขเป็นสัญญาณเสียงแอนะล็อก นอกจากนี้ยังใช้ในโทรทัศน์และโทรศัพท์มือถือเพื่อแปลงข้อมูลวิดีโอเป็นสัญญาณวิดีโอตามลำดับ ซึ่งเชื่อมต่อกับไดรเวอร์หน้าจอเพื่อแสดงภาพขาวดำหรือหลายสี

เป็นแอปพลิเคชั่นสองตัวนี้ที่ใช้วงจร DAC ที่ปลายอีกด้านของการประนีประนอมระหว่างความหนาแน่นและจำนวนพิกเซล เสียงเป็นประเภทความถี่ต่ำที่มีความละเอียดสูง และวิดีโอเป็นตัวแปรความถี่สูงที่มีภาพต่ำถึงปานกลาง

เนื่องจากความซับซ้อนและความต้องการส่วนประกอบที่จับคู่อย่างระมัดระวัง ทั้งหมดยกเว้น DAC ที่เชี่ยวชาญที่สุดจะถูกนำไปใช้เป็นวงจรรวม (IC) ลิงก์แบบไม่ต่อเนื่องมักจะรวดเร็วมาก ความละเอียดต่ำ และประเภทประหยัดพลังงานที่ใช้ในระบบเรดาร์ของทหาร อุปกรณ์ทดสอบความเร็วสูงมาก โดยเฉพาะออสซิลโลสโคปสุ่มตัวอย่าง ยังสามารถใช้ DAC แยกกันได้

ภาพรวม

เอาต์พุตแบบกึ่งคงที่ของ DAC ที่ไม่ผ่านการกรองแบบธรรมดานั้นมีอยู่ในอุปกรณ์เกือบทุกชนิด และรูปภาพเริ่มต้นหรือแบนด์วิดท์สุดท้ายของการออกแบบจะทำให้การตอบสนองของ pitch เป็นไปอย่างราบรื่นในเส้นโค้งที่ต่อเนื่องกัน

การตอบคำถาม: “DAC คืออะไร” เป็นที่น่าสังเกตว่าส่วนประกอบนี้แปลงจำนวนนามธรรมของความแม่นยำที่แน่นอน (โดยปกติคือเลขฐานสองจุดคงที่) เป็นค่าทางกายภาพ (เช่น แรงดันไฟหรือ ความกดดัน). โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การแปลง D/A มักใช้เพื่อเปลี่ยนข้อมูลอนุกรมเวลาให้เป็นสัญญาณทางกายภาพที่เปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง

DAC ในอุดมคติจะแปลงตัวเลขที่เป็นนามธรรมเป็นแนวความคิดของพัลส์ ซึ่งจะถูกประมวลผลโดยตัวกรองการสร้างใหม่ โดยใช้รูปแบบการประมาณค่าบางรูปแบบเพื่อกรอกข้อมูลระหว่างพัลส์ สามัญตัวแปลงดิจิตอลเป็นอนาล็อกที่ใช้งานได้จริงจะเปลี่ยนตัวเลขให้เป็นฟังก์ชันคงที่แบบทีละส่วนซึ่งประกอบด้วยลำดับของรูปแบบสี่เหลี่ยมที่สร้างขึ้นโดยถือลำดับที่ศูนย์ พร้อมทั้งตอบคำถามว่า "DAC คืออะไร" ควรสังเกตวิธีอื่น ๆ (เช่น ตามการปรับ delta-sigma) พวกเขาสร้างเอาต์พุตมอดูเลตความหนาแน่นพัลส์ที่สามารถกรองในทำนองเดียวกันเพื่อสร้างสัญญาณที่แตกต่างกันอย่างราบรื่น

ตามทฤษฎีบทการสุ่มตัวอย่าง Nyquist-Shannon DAC สามารถสร้างการสั่นสะเทือนดั้งเดิมจากข้อมูลที่สุ่มตัวอย่างได้ โดยมีเงื่อนไขว่าเขตการเจาะจะเป็นไปตามข้อกำหนดบางประการ (เช่น พัลส์เบสแบนด์ที่มีความหนาแน่นของเส้นต่ำกว่า) ตัวอย่างดิจิทัลแสดงถึงข้อผิดพลาดในการหาปริมาณ ซึ่งปรากฏเป็นสัญญาณรบกวนระดับต่ำในสัญญาณที่สร้างใหม่

ไดอะแกรมฟังก์ชันแบบง่ายของเครื่องมือ 8 บิต

ควรสังเกตทันทีว่ารุ่นยอดนิยมคือตัวแปลงดิจิทัลเป็นอนาล็อกของ Real Cable NANO-DAC DAC เป็นส่วนหนึ่งของเทคโนโลยีขั้นสูงที่มีส่วนสำคัญต่อการปฏิวัติทางดิจิทัล ให้พิจารณาการโทรทางไกลโดยทั่วไป

เสียงของผู้โทรจะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าแบบแอนะล็อกโดยใช้ไมโครโฟน จากนั้นพัลส์นี้จะเปลี่ยนเป็นสตรีมดิจิทัลพร้อมกับ DAC หลังจากนั้น แพ็กเก็ตเครือข่ายจะถูกแบ่งออกเป็นแพ็กเก็ตเครือข่าย ซึ่งสามารถส่งไปพร้อมกับข้อมูลดิจิทัลอื่นๆ ได้ และอาจไม่จำเป็นต้องเป็นเสียง

แล้วแพ็คเกจได้รับการยอมรับที่ปลายทาง แต่แต่ละคนอาจใช้เส้นทางที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิงและไม่ถึงปลายทางในลำดับที่ถูกต้องและในเวลาที่ถูกต้อง ข้อมูลเสียงดิจิทัลจะถูกดึงออกจากแพ็กเก็ตและประกอบเป็นสตรีมข้อมูลทั่วไป DAC จะแปลงค่านี้กลับเป็นสัญญาณไฟฟ้าแบบแอนะล็อกที่ขับเคลื่อนเครื่องขยายเสียง (เช่น ตัวแปลงดิจิทัลเป็นแอนะล็อกของ Real Cable NANO-DAC) และในที่สุดเขาก็เปิดใช้งานลำโพงซึ่งในที่สุดก็สร้างเสียงที่จำเป็น

เสียง

สัญญาณอะคูสติกที่ทันสมัยที่สุดจะถูกจัดเก็บแบบดิจิทัล (เช่น MP3 และ CD) เพื่อที่จะได้ยินผ่านลำโพง พวกเขาจะต้องแปลงเป็นแรงกระตุ้นที่คล้ายคลึงกัน ดังนั้นคุณจึงสามารถหาตัวแปลงดิจิทัลเป็นแอนะล็อกสำหรับทีวี เครื่องเล่นซีดี ระบบเพลงดิจิทัล และการ์ดเสียงสำหรับพีซีได้

DAC แบบสแตนด์อโลนเฉพาะสามารถพบได้ในระบบ Hi-Fi คุณภาพสูง โดยทั่วไปแล้วจะใช้เอาต์พุตดิจิทัลของเครื่องเล่นซีดีที่ใช้งานร่วมกันได้หรือรถยนต์เฉพาะ แล้วแปลงสัญญาณเป็นเอาต์พุตแอนะล็อกระดับสาย ซึ่งสามารถป้อนลงในแอมพลิฟายเออร์เพื่อขับเคลื่อนลำโพงได้

ตัวแปลง D/A ที่คล้ายกันสามารถพบได้ในคอลัมน์ดิจิทัล เช่น ลำโพง USB และการ์ดเสียง

ในแอปพลิเคชัน Voice over IP จะต้องแปลงแหล่งที่มาเป็นดิจิทัลก่อนเพื่อส่งสัญญาณ ดังนั้นจะถูกแปลงผ่าน ADC แล้วแปลงเป็นแอนะล็อกโดยใช้ DAC บนฝ่ายรับ. ตัวอย่างเช่น วิธีนี้ใช้สำหรับตัวแปลงดิจิทัลเป็นแอนะล็อก (TV)

รูปภาพ

ตัวแปลงดิจิทัลเป็นแอนะล็อกประเภทหลัก
ตัวแปลงดิจิทัลเป็นแอนะล็อกประเภทหลัก

การสุ่มตัวอย่างมีแนวโน้มที่จะดำเนินการในระดับที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง เนื่องจากมีการตอบสนองที่ไม่เป็นเชิงเส้นอย่างมากของหลอดรังสีแคโทดทั้งสอง (ซึ่งการผลิตวิดีโอดิจิทัลส่วนใหญ่ถูกกำหนดไว้สำหรับ) และสายตามนุษย์ โดยใช้ เส้นโค้งแกมมาเพื่อให้มีลักษณะของขั้นตอนความสว่างที่กระจายอย่างสม่ำเสมอตลอดช่วงไดนามิกทั้งหมดของจอแสดงผล ดังนั้น ความจำเป็นในการใช้ RAMDAC ในแอปพลิเคชันวิดีโอคอมพิวเตอร์ที่มีความละเอียดของสีค่อนข้างลึก จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างค่าฮาร์ดโค้ดใน DAC สำหรับแต่ละระดับเอาต์พุตของแต่ละช่องสัญญาณ (เช่น Atari ST หรือ Sega Genesis จะ ต้องการ 24 ค่าเหล่านี้ การ์ดวิดีโอ 24 บิตต้องการ 768)

ให้ความผิดเพี้ยนโดยธรรมชาตินี้ ไม่ใช่เรื่องแปลกที่ทีวีหรือโปรเจ็กเตอร์วิดีโอจะระบุตามความจริงว่ามีอัตราส่วนคอนทราสต์เชิงเส้น (ความแตกต่างระหว่างระดับเอาต์พุตที่มืดที่สุดและสว่างที่สุด) ที่ 1,000:1 หรือมากกว่า ซึ่งเทียบเท่ากับความเที่ยงตรงของเสียง 10 บิต แม้ว่าจะสามารถรับสัญญาณที่มีความเที่ยงตรงแบบ 8 บิตเท่านั้น และใช้แผง LCD ที่แสดงเพียงหกหรือเจ็ดบิตต่อช่องสัญญาณเท่านั้น บทวิจารณ์ DAC ได้รับการเผยแพร่บนพื้นฐานนี้

สัญญาณวิดีโอจากแหล่งดิจิตอล เช่น คอมพิวเตอร์ จะต้องแปลงเป็นรูปแบบแอนะล็อก หากต้องแสดงบนจอภาพ คล้ายกันตั้งแต่ 2007อินพุตถูกใช้บ่อยกว่าอินพุตดิจิตอล แต่สิ่งนี้เปลี่ยนไปเนื่องจากจอแบนที่มีการเชื่อมต่อ DVI หรือ HDMI กลายเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้น อย่างไรก็ตาม วิดีโอ DAC นั้นถูกสร้างขึ้นในเครื่องเล่นวิดีโอดิจิทัลที่มีเอาต์พุตเหมือนกัน ตัวแปลงเสียงจากดิจิทัลเป็นแอนะล็อกมักจะรวมเข้ากับหน่วยความจำ (RAM) บางประเภทที่มีตารางการจัดระเบียบใหม่สำหรับการแก้ไขแกมมา คอนทราสต์ และความสว่างเพื่อสร้างอุปกรณ์ที่เรียกว่า RAMDAC

อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับ DAC จากระยะไกลเป็นโพเทนชิออมิเตอร์ที่ควบคุมแบบดิจิทัลที่ใช้รับสัญญาณ

การออกแบบเครื่องกล

การแต่งตั้ง DAC
การแต่งตั้ง DAC

ตัวอย่างเช่น เครื่องพิมพ์ดีด IBM Selectric ใช้ DAC ที่ไม่ใช่แบบแมนนวลเพื่อขับลูกบอลแล้ว

วงจรตัวแปลงดิจิตอลเป็นอนาล็อกหน้าตาแบบนี้

กลไกขับเคลื่อนแบบบิตเดียวใช้สองตำแหน่ง: หนึ่งเมื่อเปิด อีกตำแหน่งหนึ่งเมื่อปิด อุปกรณ์สามารถรวมและถ่วงน้ำหนักการเคลื่อนไหวของแอคทูเอเตอร์บิตเดียวหลายตัวโดยไม่ลังเลเพื่อให้ได้ขั้นตอนที่แม่นยำยิ่งขึ้น

เป็นเครื่องพิมพ์ดีด IBM Selectric ที่ใช้ระบบดังกล่าว

ตัวแปลงดิจิตอลเป็นอนาล็อกประเภทหลัก

  1. โมดูเลเตอร์ความกว้างพัลส์ที่กระแสหรือแรงดันไฟที่เสถียรถูกเปลี่ยนเป็นฟิลเตอร์แอนะล็อกความถี่ต่ำผ่านด้วยระยะเวลาที่กำหนดโดยรหัสอินพุตดิจิตอล วิธีนี้มักใช้เพื่อควบคุมความเร็วของมอเตอร์และไฟ LED หรี่ลง
  2. ตัวแปลงสัญญาณเสียงดิจิตอลเป็นแอนะล็อกด้วยการสุ่มตัวอย่างเกินหรืออินเทอร์โพเลต DAC เช่น การใช้การมอดูเลตเดลตา-ซิกมา ใช้วิธีแปรผันความหนาแน่นของพัลส์ ความเร็วที่มากกว่า 100 ksample ต่อวินาที (เช่น 180 kHz) และความละเอียด 28 บิตสามารถทำได้ด้วยอุปกรณ์ delta-sigma
  3. องค์ประกอบถ่วงน้ำหนักแบบไบนารีที่มีส่วนประกอบทางไฟฟ้าแยกกันสำหรับแต่ละบิต DAC ที่เชื่อมต่อกับจุดรวม เธอคือผู้ที่สามารถเพิ่มแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานได้ ความแรงของแหล่งที่มาในปัจจุบันเป็นสัดส่วนกับน้ำหนักของบิตที่มันสอดคล้อง ดังนั้น โค้ดบิตที่ไม่ใช่ศูนย์ทั้งหมดจะถูกเพิ่มลงในน้ำหนัก เนื่องจากพวกมันมีแหล่งจ่ายแรงดันไฟเท่ากัน นี่เป็นหนึ่งในวิธีการแปลงที่เร็วที่สุด แต่ก็ไม่สมบูรณ์แบบ เนื่องจากมีปัญหา: ความเที่ยงตรงต่ำเนื่องจากข้อมูลขนาดใหญ่ที่จำเป็นสำหรับแรงดันหรือกระแสแต่ละตัว ส่วนประกอบที่มีความแม่นยำสูงดังกล่าวมีราคาแพง ดังนั้นโมเดลประเภทนี้จึงมักจำกัดความละเอียดไว้ที่ 8 บิตหรือน้อยกว่านั้น ตัวต้านทานแบบสวิตช์มีวัตถุประสงค์เพื่อแปลงดิจิทัลเป็นแอนะล็อกในแหล่งเครือข่ายแบบขนาน อินสแตนซ์แต่ละรายการเชื่อมต่อกับไฟฟ้าโดยอิงจากอินพุตดิจิทัล หลักการทำงานของตัวแปลงดิจิทัลเป็นแอนะล็อกประเภทนี้อยู่ในแหล่งกระแสสลับของ DAC ซึ่งเลือกคีย์ต่างๆ ตามอินพุตที่เป็นตัวเลข ประกอบด้วยสายตัวเก็บประจุแบบซิงโครนัส องค์ประกอบเดี่ยวเหล่านี้เชื่อมต่อหรือตัดการเชื่อมต่อโดยใช้กลไกพิเศษ (เท้า) ที่อยู่ใกล้กับปลั๊กทั้งหมด
  4. บันไดเลื่อนดิจิตอลเป็นอนาล็อกชนิด ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่ถ่วงน้ำหนักแบบไบนารี ในทางกลับกันมันใช้โครงสร้างการทำซ้ำของค่าตัวต้านทานแบบเรียงซ้อน R และ 2R สิ่งนี้ช่วยปรับปรุงความแม่นยำเนื่องจากความง่ายในการสร้างกลไกการจัดอันดับเดียวกัน (หรือแหล่งที่มาปัจจุบัน)
  5. ลำดับล่วงหน้าหรือวงจร DAC ที่สร้างเอาต์พุตทีละตัวในแต่ละขั้นตอน แต่ละบิตของอินพุตดิจิตอลจะถูกประมวลผลโดยตัวเชื่อมต่อทั้งหมดจนกว่าจะรวมอ็อบเจ็กต์ทั้งหมด
  6. เทอร์โมมิเตอร์เป็นรหัส DAC ที่มีตัวต้านทานเท่ากันหรือส่วนแหล่งกระแสสำหรับค่าที่เป็นไปได้แต่ละค่าของเอาต์พุต DAC DAC เทอร์โมมิเตอร์แบบ 8 บิตจะมีองค์ประกอบ 255 ส่วน และ DAC เทอร์โมมิเตอร์แบบ 16 บิตจะมีส่วนประกอบ 65,535 ชิ้น นี่อาจเป็นสถาปัตยกรรม DAC ที่เร็วและแม่นยำที่สุด แต่มีค่าใช้จ่ายสูง ด้วย DAC ประเภทนี้ อัตราการแปลงของตัวอย่างมากกว่าหนึ่งพันล้านตัวอย่างต่อวินาทีทำได้สำเร็จ
  7. Hybrid DAC ที่ใช้วิธีการข้างต้นร่วมกันในตัวแปลงเดียว DAC IC ส่วนใหญ่เป็นประเภทนี้เนื่องจากมีปัญหาในการรับต้นทุนต่ำ ความเร็วสูง และความแม่นยำในอุปกรณ์เครื่องเดียว
  8. แบ่งส่วน DAC ที่รวมหลักการของการเข้ารหัสเทอร์โมมิเตอร์สำหรับตัวเลขที่สูงขึ้นและการถ่วงน้ำหนักแบบไบนารีสำหรับส่วนประกอบที่ต่ำกว่า ด้วยวิธีนี้ จะเกิดการประนีประนอมระหว่างความแม่นยำ (โดยใช้หลักการเข้ารหัสเทอร์โมมิเตอร์) กับจำนวนตัวต้านทานหรือแหล่งกระแส (โดยใช้การถ่วงน้ำหนักแบบไบนารี) เครื่องลึกพร้อมดับเบิ้ลการกระทำหมายถึงการแบ่งส่วนเป็น 0% และการออกแบบที่มีการเข้ารหัสแบบเทอร์โมเมตริกแบบเต็มมี 100%

DACS ส่วนใหญ่ในรายการนี้ใช้การอ้างอิงแรงดันคงที่เพื่อสร้างค่าเอาต์พุต อีกทางหนึ่ง DAC ที่ทวีคูณจะยอมรับแรงดันไฟฟ้าขาเข้า AC เพื่อแปลง สิ่งนี้กำหนดข้อจำกัดการออกแบบเพิ่มเติมเกี่ยวกับแบนด์วิดท์ของโครงร่างการจัดระเบียบใหม่ เป็นที่ชัดเจนว่าเหตุใดจึงจำเป็นต้องใช้ตัวแปลงดิจิทัลเป็นแอนะล็อกประเภทต่างๆ

ประสิทธิภาพ

DAC มีความสำคัญมากสำหรับประสิทธิภาพของระบบ คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของอุปกรณ์เหล่านี้คือความละเอียดที่สร้างขึ้นเพื่อใช้ตัวแปลงดิจิทัลเป็นแอนะล็อก

จำนวนระดับเอาต์พุตที่เป็นไปได้ที่ DAC ออกแบบมาเพื่อเล่นมักจะระบุเป็นจำนวนบิตที่ใช้ ซึ่งเป็นลอการิทึมฐานสองของจำนวนระดับ ตัวอย่างเช่น DAC 1 บิตออกแบบมาเพื่อเล่นสองวงจร ในขณะที่ DAC 8 บิตออกแบบมาเพื่อเล่น 256 วงจร ช่องว่างภายในสัมพันธ์กับจำนวนบิตที่มีประสิทธิผล ซึ่งเป็นการวัดความละเอียดจริงที่ DAC ทำได้ ความละเอียดกำหนดความลึกของสีในแอปพลิเคชันวิดีโอและอัตราบิตของเสียงในอุปกรณ์เสียง

ความถี่สูงสุด

การจำแนก DAC
การจำแนก DAC

การวัดความเร็วที่เร็วที่สุดที่วงจร DAC สามารถทำงานได้และยังคงให้เอาต์พุตที่ถูกต้องเป็นตัวกำหนดความสัมพันธ์ระหว่างมันกับแบนด์วิดท์ของสัญญาณที่สุ่มตัวอย่าง ตามที่ระบุไว้ข้างต้น ทฤษฎีบทตัวอย่าง Nyquist-Shannon เกี่ยวข้องกับสัญญาณต่อเนื่องและไม่ต่อเนื่อง และอ้างว่าสัญญาณใดๆ สามารถสร้างใหม่ได้อย่างแม่นยำจากบันทึกที่ไม่ต่อเนื่อง

ความน่าเบื่อ

หลักการทำงาน
หลักการทำงาน

แนวคิดนี้หมายถึงความสามารถของเอาต์พุตอนาล็อกของ DAC ที่จะเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่อินพุตดิจิตอลเคลื่อนที่เท่านั้น คุณลักษณะนี้สำคัญมากสำหรับ DAC ที่ใช้เป็นแหล่งสัญญาณความถี่ต่ำ

ความเพี้ยนและสัญญาณรบกวนรวม (THD + N)

การวัดความบิดเบี้ยวและเสียงภายนอกที่ DAC นำไปใช้กับสัญญาณ โดยแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของจำนวนความเพี้ยนและสัญญาณรบกวนที่ไม่ต้องการทั้งหมดที่มาพร้อมกับสัญญาณที่ต้องการ นี่เป็นคุณสมบัติที่สำคัญมากสำหรับแอปพลิเคชัน DAC แบบไดนามิกและเอาต์พุตต่ำ

ช่วง

การวัดความแตกต่างระหว่างสัญญาณที่ใหญ่ที่สุดและเล็กที่สุดที่ DAC สามารถสร้างได้ แสดงเป็นเดซิเบล มักจะเกี่ยวข้องกับความละเอียดและระดับเสียง

การวัดอื่นๆ เช่น การบิดเบือนเฟสและความกระวนกระวายใจก็มีความสำคัญมากสำหรับบางแอปพลิเคชัน มีสิ่งเหล่านี้ (เช่น การส่งข้อมูลแบบไร้สาย วิดีโอคอมโพสิต) ที่สามารถพึ่งพาการรับสัญญาณที่ปรับเฟสได้อย่างแม่นยำ

การสุ่มตัวอย่างเสียง PCM เชิงเส้นมักจะทำงานกับความละเอียดของแต่ละบิตเทียบเท่ากับแอมพลิจูดหกเดซิเบล (เพิ่มระดับเสียงหรือความแม่นยำเป็นสองเท่า)

การเข้ารหัส PCM แบบไม่เชิงเส้น (A-law / Μ-law, ADPCM, NICAM) พยายามปรับปรุงช่วงไดนามิกที่มีประสิทธิภาพในรูปแบบต่างๆ -ขนาดขั้นตอนลอการิทึมระหว่างระดับเสียงเอาต์พุตที่แสดงโดยข้อมูลแต่ละบิต

การจำแนกตัวแปลงดิจิทัลเป็นแอนะล็อก

ตัวแปลงดิจิตอลเป็นอนาล็อก
ตัวแปลงดิจิตอลเป็นอนาล็อก

การจำแนกแบบไม่เชิงเส้นแบ่งออกเป็น:

  1. ไม่เชิงเส้นที่โดดเด่น ซึ่งแสดงให้เห็นว่าค่ารหัสที่อยู่ใกล้เคียงสองค่าเบี่ยงเบนไปจากขั้นตอน 1 LSB ที่สมบูรณ์แบบอย่างไร
  2. ความไม่เป็นเชิงเส้นสะสมบ่งบอกว่าการส่งสัญญาณ DAC เบี่ยงเบนจากอุดมคติมากเพียงใด

ดังนั้น คุณลักษณะในอุดมคติมักจะเป็นเส้นตรง INL แสดงให้เห็นว่าแรงดันไฟฟ้าจริงที่ค่ารหัสที่กำหนดนั้นแตกต่างจากบรรทัดนี้มากเพียงใดในบิตที่มีนัยสำคัญน้อยที่สุด

บูสต์

ประเภท DAC
ประเภท DAC

ในที่สุดเสียงก็ถูกจำกัดด้วยเสียงความร้อนที่เกิดจากส่วนประกอบแบบพาสซีฟ เช่น ตัวต้านทาน สำหรับแอปพลิเคชันด้านเสียงและที่อุณหภูมิห้อง โดยปกติจะมีสัญญาณสีขาวเพียง 1 µV (ไมโครโวลต์) สิ่งนี้จำกัดประสิทธิภาพให้น้อยกว่า 20 บิตแม้ใน DAC 24 บิต

ประสิทธิภาพในโดเมนความถี่

ช่วงไดนามิกที่ปราศจากการปลอมแปลง (SFDR) ระบุเป็น dB อัตราส่วนกำลังของสัญญาณหลักที่แปลงไปยังโอเวอร์ชูตที่ไม่ต้องการที่ใหญ่ที่สุด

อัตราส่วนความเพี้ยนของเสียง (SNDR) ระบุเป็น dB ของคุณสมบัติกำลังของเสียงหลักที่แปลงเป็นผลรวม

ความเพี้ยนรวม (THD) คือผลรวมของกำลังของ HDi ทั้งหมด

หากข้อผิดพลาด DNL สูงสุดน้อยกว่า 1 LSB ตัวแปลงดิจิทัลเป็นแอนะล็อกจะรับประกันจะมีความสม่ำเสมอ อย่างไรก็ตาม เครื่องดนตรีโมโนโทนิกจำนวนมากสามารถมี DNL สูงสุดที่มากกว่า 1 LSB

ประสิทธิภาพของโดเมนเวลา:

  1. Glitch impulse zone (พลังงานผิดพลาด)
  2. ความไม่แน่นอนของคำตอบ
  3. เวลาไม่เชิงเส้น (TNL).

ปฏิบัติการพื้นฐานของ DAC

ตัวแปลงบันได
ตัวแปลงบันได

ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลใช้ตัวเลขที่แน่นอน (ส่วนใหญ่มักจะเป็นเลขฐานสองแบบจุดคงที่) และแปลงเป็นปริมาณทางกายภาพ (เช่น แรงดันไฟหรือแรงดัน) มักใช้ DAC เพื่อจัดระเบียบข้อมูลอนุกรมเวลาที่มีความแม่นยำจำกัดใหม่ให้เป็นสัญญาณกายภาพที่เปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง

ตัวแปลง D/A ในอุดมคติจะนำตัวเลขที่เป็นนามธรรมจากขบวนพัลส์ ซึ่งจะถูกประมวลผลโดยใช้รูปแบบการประมาณค่าเพื่อกรอกข้อมูลระหว่างสัญญาณ ตัวแปลงดิจิทัลเป็นอะนาล็อกทั่วไปทำให้ตัวเลขเป็นฟังก์ชันค่าคงที่แบบแยกส่วน ซึ่งประกอบด้วยลำดับของค่าสี่เหลี่ยม ซึ่งจำลองแบบไม่มีลำดับเป็นศูนย์

ตัวแปลงจะกู้คืนสัญญาณดั้งเดิมเพื่อให้แบนด์วิดท์ตรงตามข้อกำหนดบางประการ การสุ่มตัวอย่างแบบดิจิทัลมาพร้อมกับข้อผิดพลาดในการหาปริมาณที่สร้างสัญญาณรบกวนในระดับต่ำ เป็นผู้ที่ถูกเพิ่มเข้าไปในสัญญาณที่ได้รับการฟื้นฟู แอมพลิจูดต่ำสุดของเสียงแอนะล็อกที่อาจทำให้เสียงดิจิทัลเปลี่ยนแปลงได้เรียกว่าบิตที่มีนัยสำคัญน้อยที่สุด (LSB) และข้อผิดพลาด (ปัดเศษ) ที่เกิดขึ้นระหว่างสัญญาณแอนะล็อกและดิจิทัลเรียกว่า quantization error

แนะนำ: