Bagaimana cara kerja Konverter Digital ke Analog?

Isi

• Cara Kerja Konverter Digital ke Audio
• Tutorial ADC dan DAC
• Formula Konverter Digital ke Analog
• Arsitektur ADC
• Digital to Analog Converter Bekerja
• Aplikasi Praktis Konverter

Elektronik dan peralatan yang Anda gunakan dalam kehidupan sehari-hari Anda perlu mengubah sumber data dan input menjadi format lain. Untuk peralatan audio digital, cara file MP3 menghasilkan suara bergantung pada konversi antara format data analog dan digital. Konverter digital-ke-analog (DAC) ini mengambil input data digital dan mengubahnya menjadi sinyal audio analog untuk tujuan ini.

Cara Kerja Konverter Digital ke Audio

Suara yang dihasilkan oleh peralatan audio ini adalah bentuk analog dari data input digital. Konverter ini memungkinkan audio dikonversi dari format digital, jenis audio yang mudah digunakan yang komputer dan elektronik lainnya, ke format analog, terbuat dari variasi tekanan udara yang menghasilkan suara itu sendiri.

DAC mengambil nomor biner dari bentuk digital audio dan mengubahnya menjadi tegangan analog atau arus yang, ketika dilakukan sepenuhnya selama lagu, dapat membuat gelombang audio yang mewakili sinyal digital. Ini menciptakan versi analog dari audio digital dalam "langkah" dari setiap pembacaan digital.

Sebelum membuat audio, DAC membuat gelombang langkah tangga. Ini adalah gelombang di mana ada "lompatan" kecil antara setiap pembacaan digital. Untuk mengubah lompatan ini menjadi pembacaan analog kontinu yang mulus, DAC menggunakan interpolasi. Ini adalah metode melihat dua titik di samping satu sama lain pada gelombang tangga dan menentukan nilai di antara mereka.

Ini membuat suara halus dan kurang terdistorsi. DAC mengeluarkan tegangan ini yang telah dihaluskan menjadi bentuk gelombang kontinu. Berbeda dengan DAC, mikrofon yang mengambil sinyal audio menggunakan analog-to-digital converter (ADC) untuk membuat sinyal digital.

Tutorial ADC dan DAC

Sementara DAC mengubah sinyal biner digital menjadi analog seperti tegangan, ADC melakukan sebaliknya. Dibutuhkan sumber analog dan mengubahnya menjadi digital. Digunakan bersama-sama, untuk DAC, konverter dan konverter ADC dapat membuat sebagian besar teknologi perekaman dan teknik audio. Cara keduanya digunakan membuat aplikasi dalam teknologi komunikasi yang dapat Anda pelajari melalui tutorial ADC dan DAC.

Dengan cara yang sama seorang penerjemah dapat mengubah kata-kata menjadi kata-kata lain antara bahasa, ADC dan DAC bekerja bersama dalam membiarkan orang berkomunikasi jarak jauh. Ketika Anda memanggil seseorang melalui telepon, suara Anda diubah menjadi sinyal listrik analog oleh mikrofon.

Kemudian, ADC mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital. Arus digital dikirim melalui paket jaringan, dan, ketika mencapai tujuan, arus tersebut dikonversi kembali menjadi sinyal listrik analog oleh DAC.

Desain ini harus memperhitungkan fitur komunikasi melalui ADC dan DAC. Jumlah pengukuran yang dilakukan DAC pada setiap detik adalah laju sampel atau frekuensi sampling. Kecepatan sampel yang lebih tinggi memungkinkan perangkat mencapai akurasi yang lebih besar. Insinyur juga harus membuat peralatan dengan sejumlah besar bot yang mewakili jumlah langkah yang digunakan, seperti dijelaskan di atas, untuk mewakili tegangan pada titik waktu tertentu.

Semakin banyak langkah, semakin tinggi resolusinya. Anda dapat menentukan resolusi dengan mengambil 2 pangkat dari jumlah bit DAC atau ADC yang masing-masing menciptakan sinyal analog atau digital. Untuk ADC 8-bit, resolusinya adalah 256 langkah.

Formula Konverter Digital ke Analog

••• Syed Hussain Ather

Konverter DAC mengubah biner menjadi nilai tegangan. Nilai ini adalah output tegangan seperti yang terlihat pada diagram di atas. Anda dapat menghitung tegangan output sebagai V_{di luar} = (V₄G₄ + V₃G₃ + V₂G₂ + V₁G₁) / (G₄ + G₃ + G₂ + G₁) untuk tegangan V di setiap attenuator dan konduktansi G dari masing-masing attenuator. Atenuator adalah bagian dari proses dalam menciptakan sinyal analog untuk mengurangi distorsi. Mereka terhubung secara paralel sehingga setiap konduktansi individu meringkas dengan cara ini melalui rumus konverter digital ke analog ini.

Anda dapat gunakan Teorema Thevenins untuk menghubungkan resistensi dari setiap attenuator dengan konduktansi. Itu Resistensi Thevenin adalah R_t = 1 / (G₁ + G₂ + G₃ + G₄). Teorema Thevenins menyatakan, "Sirkuit linear apa pun yang mengandung beberapa voltase dan resistansi dapat diganti dengan hanya satu voltase tunggal secara seri dengan resistansi tunggal yang terhubung melintasi beban." Ini memungkinkan Anda menghitung jumlah dari rangkaian rumit seolah-olah itu sederhana.

Ingat Anda juga bisa menggunakan Hukum Ohm, V = IR untuk tegangan V, saat ini saya dan resistensi R ketika berurusan dengan sirkuit ini dan formula konverter digital ke analog. Jika Anda mengetahui hambatan konverter DAC, Anda dapat menggunakan sirkuit dengan konverter DAC di dalamnya untuk mengukur tegangan atau arus keluaran.

Arsitektur ADC

Ada banyak yang populer Arsitektur ADC seperti register perkiraan berurutan (SAR), Delta-Sigma (∆) dan konverter pipa. SAR mengubah sinyal analog input menjadi digital dengan "menahan" sinyal. Ini berarti mencari gelombang analog kontinu melalui pencarian biner yang melihat melalui semua level kuantisasi yang mungkin sebelum menemukan output digital untuk setiap konversi.

Kuantisasi adalah metode pemetaan sejumlah besar nilai input dari bentuk gelombang kontinu ke nilai output yang jumlahnya lebih sedikit. SAR ADC umumnya mudah digunakan dengan penggunaan daya yang rendah dan akurasi yang tinggi.

Desain Delta-Sigma temukan rata-rata sampel dari waktu ke waktu yang digunakan sebagai input sinyal digital. Rata-rata atas perbedaan waktu dari sinyal itu sendiri diwakili menggunakan simbol Yunani delta (∆) dan sigma (∑), memberikan namanya. Metode ADC ini memiliki resolusi tinggi dan stabilitas tinggi dengan penggunaan daya dan biaya rendah.

Akhirnya, Konverter pipa gunakan dua tahap yang "tahan" seperti metode SAR dan sinyal melalui berbagai langkah seperti flash ADC dan attenuator. ADC flash membandingkan setiap sinyal tegangan input pada sampel kecil waktu dengan tegangan referensi untuk membuat output digital biner. Sinyal pipa umumnya pada bandwidth yang lebih tinggi, tetapi dengan resolusi yang lebih rendah dan membutuhkan lebih banyak daya untuk dijalankan.

Digital to Analog Converter Bekerja

Salah satu desain DAC yang banyak digunakan adalah Jaringan R-2R. Ini menggunakan dua nilai resistor dengan satu dua kali lebih besar dari yang lain. Ini memungkinkan skala R-2R dengan mudah sebagai metode menggunakan resistor untuk melemahkan dan mengubah input sinyal digital dan membuat konverter digital ke analog bekerja.

SEBUAH resistor berbobot biner adalah contoh umum lain dari DAC. Perangkat ini menggunakan resistor dengan output yang bertemu pada resistor tunggal yang merangkum resistensi. Bagian yang lebih signifikan dari arus digital input akan memberikan arus keluaran yang lebih besar. Semakin banyak bit dari resolusi ini akan memungkinkan lebih banyak arus mengalir.

Aplikasi Praktis Konverter

MP3 dan CD menyimpan sinyal audio dalam format digital. Ini berarti DAC digunakan pada pemutar CD dan perangkat digital lainnya yang menghasilkan suara seperti kartu suara untuk komputer dan video game. DAC yang menghasilkan output level analog dapat digunakan dalam amplifier atau bahkan speaker USB.

Aplikasi DAC ini biasanya bergantung pada tegangan atau arus input konstan untuk membuat tegangan output dan membuat konverter digital ke analog bekerja. Mengalikan DAC dapat menggunakan berbagai tegangan input atau sumber arus, tetapi mereka memiliki kendala pada bandwidth yang dapat mereka gunakan.