كيف يعمل محول رقمي إلى تناظري؟

المحتوى

• كيف الرقمية إلى محولات الصوت العمل
• ADC و DAC تعليمي
• الرقمية لتحويل صيغة التناظرية
• أبنية ADC
• الرقمية لتحويل النظير العمل
• التطبيقات العملية للمحولات

تحتاج الإلكترونيات والمعدات التي تستخدمها في حياتك اليومية إلى تحويل مصادر البيانات وإدخالها إلى تنسيقات أخرى. بالنسبة إلى أجهزة الصوت الرقمية ، تعتمد الطريقة التي ينتج بها ملف MP3 على الصوت على التحويل بين تنسيقات البيانات التمثيلية والرقمية. هذه المحولات الرقمية إلى التناظرية (DACs) تأخذ البيانات الرقمية المدخلة وتحولها إلى إشارات صوتية تمثيلية لهذه الأغراض.

كيف الرقمية إلى محولات الصوت العمل

الصوت الذي تنتجه أجهزة الصوت هذه هو الشكل التمثيلي لبيانات الإدخال الرقمي. تتيح هذه المحولات تحويل الصوت من تنسيق رقمي ، وهو نوع سهل الاستخدام من الصوت تقوم به أجهزة الكمبيوتر وغيرها من الأجهزة الإلكترونية ، إلى تنسيق تمثيلي ، مكون من اختلافات في ضغط الهواء تنتج الصوت نفسه.

تأخذ DACs عددًا ثنائيًا من الشكل الرقمي للصوت وتحويله إلى جهد أو تمثيلي تمثيلي ، عندما يتم القيام به كليًا على مدار أغنية ، يمكن أن يخلق موجة من الصوت تمثل الإشارة الرقمية. يخلق النسخة التناظرية من الصوت الرقمي في "خطوات" من كل قراءة رقمية.

قبل إنشاء الصوت ، تقوم DAC بإنشاء موجة خطوة سلم. هذه هي الموجة التي بها "قفزة" صغيرة بين كل قراءة رقمية. لتحويل هذه القفزات إلى قراءة تناظرية مستمرة وسلسة ، تستخدم DACs الاستيفاء. هذه طريقة للنظر إلى نقطتين بجانب بعضهما البعض على موجة خطوة الدرج وتحديد القيم بينهما.

هذا يجعل الصوت سلسًا وأقل تشوهًا. يتم إخراج DACs هذه الفولتية التي سهلت إلى شكل موجي مستمر. على عكس DAC ، يستخدم الميكروفون الذي يلتقط الإشارات الصوتية محولًا تناظريًا رقميًا (ADC) لإنشاء إشارة رقمية.

ADC و DAC تعليمي

بينما تقوم DAC بتحويل الإشارة الثنائية الرقمية إلى إشارة تناظرية مثل الجهد الكهربي ، يقوم ADC بالعكس. يستغرق مصدرًا تمثيليًا ويقوم بتحويله إلى مصدر رقمي. يمكن استخدام المحول ومحول ADC ، إذا تم استخدامه معًا من أجل DAC ، في تكوين جزء كبير من تقنية هندسة الصوت والتسجيل. الطريقة التي يستخدمها كلاهما تجعل للتطبيقات في تكنولوجيا الاتصالات التي يمكنك معرفة المزيد من خلال تعليمي ADC و DAC.

بنفس الطريقة التي قد يحول بها المترجم الكلمات إلى كلمات أخرى بين اللغات ، تعمل ADCs و DAC معًا في ترك الناس يتواصلون عبر مسافات طويلة. عندما تتصل بشخص ما عبر الهاتف ، يتم تحويل صوتك إلى إشارة كهربائية تمثيلية بواسطة ميكروفون.

ثم ، يحول ADC الإشارة التناظرية إلى إشارة رقمية. يتم إرسال التيارات الرقمية عبر حزم الشبكة ، وعندما تصل إلى الوجهة ، يتم تحويلها مرة أخرى إلى إشارة كهربائية تمثيلية بواسطة DAC.

يجب أن تأخذ هذه التصميمات في الاعتبار ميزات التواصل من خلال ADCs و DACs. عدد القياسات التي تجريها لجنة المساعدة الإنمائية في كل ثانية هو معدل العينة أو تردد أخذ العينات. يتيح معدل عينة أعلى للأجهزة تحقيق دقة أكبر. يجب على المهندسين أيضًا إنشاء معدات تحتوي على عدد كبير من برامج الروبوت التي تمثل عدد الخطوات المستخدمة ، كما هو موضح أعلاه ، لتمثيل الجهد في نقطة زمنية معينة.

لمزيد من الخطوات ، وارتفاع القرار. يمكنك تحديد الدقة عن طريق أخذ 2 إلى قوة عدد بتات DAC أو ADC التي تنشئ الإشارة التناظرية أو الرقمية ، على التوالي. للحصول على ADC 8 بت ، سيكون الدقة 256 الخطوات.

الرقمية لتحويل صيغة التناظرية

••• سيد حسين آذر

يقوم محول DAC بتحويل ثنائي إلى قيمة الجهد. هذه القيمة هي ناتج الجهد كما هو موضح في الرسم البياني أعلاه. يمكنك حساب الجهد الناتج كما الخامس_خارج = (الخامس₄G₄ + الخامس₃G₃ + الخامس₂G₂ + الخامس₁G₁) / (ز₄ + جي₃ + جي₂ + جي₁) للالفولتية الخامس عبر كل المخفف والسلوك G كل المخفف. المخففات هي جزء من العملية في إنشاء الإشارة التناظرية لتقليل التشويه. إنهم متصلون بالتوازي بحيث يلخص كل تصرف فردي بهذه الطريقة من خلال صيغة المحول الرقمي إلى التمثيلي.

يمكنك استخدام نظرية Thevenins لربط مقاومة كل المخفف إلى تصرفه. ال Thevenin المقاومة هو R_تي = 1 / (ز₁ + جي₂ + جي₃ + جي₄). تنص نظرية Thevenins على أنه "يمكن استبدال أي دائرة خطية تحتوي على عدة فولتات ومقاومة بجهد واحد منفرد في سلسلة بمقاومة واحدة متصلة عبر الحمل". يتيح لك ذلك حساب الكميات من دارة معقدة كما لو كانت بسيطة.

تذكر أنك يمكن أن تستخدم أيضا قانون أوم، V = IR للجهد الخامس، تيار أنا والمقاومة R عند التعامل مع هذه الدوائر وأي صيغة رقمية لتحويل التناظرية. إذا كنت تعرف مقاومة محول DAC ، فيمكنك استخدام دائرة بها محول DAC لقياس جهد الخرج أو التيار.

أبنية ADC

هناك العديد من الشعبية أبنية ADC مثل سجل التقريب المتتالي (SAR) ومحولات دلتا سيجما (∆∑) ومحولات خطوط الأنابيب. تحول SAR إشارة تمثيلية مدخلات إلى إشارة رقمية عن طريق "الاحتفاظ" بالإشارة. وهذا يعني البحث في الشكل الموجي التمثيلي المستمر من خلال بحث ثنائي يبحث في جميع مستويات القياس الكمي الممكنة قبل العثور على الإخراج الرقمي لكل تحويل.

توضيح هي طريقة لتعيين مجموعة كبيرة من قيم الإدخال من شكل موجة مستمر إلى قيم إخراج أقل في العدد. من السهل استخدام ADC SAR مع استخدام أقل للطاقة ودقة عالية.

تصاميم دلتا سيجما ابحث عن متوسط ​​العينة على مدار الوقت الذي تستخدمه كإشارة رقمية للإدخال. يتم تمثيل المتوسط ​​فوق الفارق الزمني للإشارة نفسها باستخدام الرموز اليونانية دلتا (∆) وسيغما (∑) ، مع ذكر اسمها. تتميز هذه الطريقة لـ ADCs بدقة عالية واستقرار عالٍ مع استخدام وتكلفة منخفضة للطاقة.

أخيرا، محولات خطوط الأنابيب استخدم مرحلتين "تمسك به" مثل أساليب SAR والإشارة من خلال خطوة مختلفة مثل فلاش ADCs والمخففات. يقارن الفلاش ADC كل إشارة جهد إدخال عبر عينة صغيرة من الوقت بجهد مرجعي لإنشاء خرج رقمي ثنائي. تكون إشارات خطوط الأنابيب بشكل عام في نطاقات ترددي أعلى ، ولكن بدقة أقل وتحتاج إلى مزيد من الطاقة للتشغيل.

الرقمية لتحويل النظير العمل

واحد يستخدم على نطاق واسع تصميم DAC هو شبكة R-2R. هذا يستخدم قيمتين مقاومتين واحدة أكبر مرتين من الأخرى. يتيح ذلك إمكانية R-2R للمقياس بسهولة كطريقة لاستخدام المقاومات لتخفيف وتحويل الإشارة الرقمية المدخلة وتشغيل محول رقمي إلى تمثيلي.

أ مقاوم مرجح ثنائي مثال آخر شائع لـ DAC. تستخدم هذه الأجهزة مقاومات ذات مخرجات تلتقي عند المقاوم الفردي الذي يلخص المقاومة. ستعطي الأجزاء الأكثر أهمية من التيار الرقمي للإدخال تيار إخراج أكبر. المزيد من البتات من هذا القرار سوف تسمح لمزيد من التدفق الحالي من خلال.

التطبيقات العملية للمحولات

تقوم ملفات MP3 والأقراص المدمجة بتخزين الإشارات الصوتية بتنسيقات رقمية. وهذا يعني أن DAC تستخدم في مشغلات الأقراص المدمجة والأجهزة الرقمية الأخرى التي تنتج أصواتًا مثل بطاقات الصوت لأجهزة الكمبيوتر وألعاب الفيديو. يمكن استخدام DACs التي تنشئ مخرجات تناظرية على مستوى الخط في مكبرات الصوت أو حتى مكبرات الصوت USB.

تعتمد هذه التطبيقات الخاصة بـ DACs عادةً على جهد إدخال ثابت أو تيار لإنشاء جهد إخراج والحصول على عمل محول رقمي تمثيلي. يمكن أن تستخدم مضاعفة DACs جهد دخل أو مصادر حالية متفاوتة ، لكن لديها قيود على النطاق الترددي الذي يمكنهم استخدامه.