Konvertuesit DAC (Digital në Analog) dhe ADC (Analog në Digital) janë komponentë thelbësorë në shumë pajisje elektronike që ne përdorim çdo ditë, pasi ato lejojnë që informacioni numerik dixhital të shndërrohet në sinjale analoge, si zëri, dhe anasjelltas. Nëse keni pyetur ndonjëherë veten se si muzika dixhitale kalon nga një seri njësh dhe zero në diçka që veshët tuaj mund ta dëgjojnë, ose se si një mikrofon e shndërron zërin tuaj në të dhëna që kompjuteri t'i përpunojë, përgjigja qëndron në këta konvertues. Të kuptuarit se si funksionon nuk është vetëm magjepsëse, por është gjithashtu thelbësore për ata që duan të hyjnë në fushën e elektronikës, audio ose thjesht të kenë më shumë njohuri teknike për teknologjinë që na rrethon.
Këto pajisje, megjithëse tingëllojnë komplekse, kryejnë një proces mjaft të thjeshtë për t'u përshkruar, por në praktikë kërkon saktësi të lartë dhe teknologji të avancuar. Përgjatë këtij artikulli do të zbërthejmë mënyrën se si funksionon, karakteristikat e tij kryesore, llojet që ekzistojnë dhe ku përdoren në jetën e përditshme në mënyrë që gjithçka të jetë e qartë për ju.
Çfarë është një konvertues DAC dhe për çfarë shërben?
Un konvertues dixhital në analog, i njohur gjithashtu si DAC (Konvertuesi Dixhital në Analog), është një pajisje që merr informacione dixhitale, të përfaqësuara zakonisht në kodin binar (një sekuencë prej 0-sh dhe 1-sh), dhe e konverton atë në një sinjal analog të vazhdueshëm, siç mund të jeni një audio. sinjal. Ky sinjal analog është ai që mund të dëgjoni më pas përmes altoparlantëve, kufjeve ose çdo pajisjeje tjetër të daljes audio.
La zgjidhje i një DAC është një nga parametrat më të rëndësishëm, pasi përcakton saktësinë e sinjalit analog që rezulton. Rezolucioni lidhet drejtpërdrejt me numrin e biteve të konvertuesit: një DAC 8-bit ka më pak saktësi sesa një 16-bit, për shembull. Një DAC i mirë mund të përmirësojë ndjeshëm cilësinë e audios dixhitale, siç është rasti me luajtësit e muzikës me besueshmëri të lartë.
Një aspekt tjetër i rëndësishëm është ai koha e përgjigjes, domethënë shpejtësia me të cilën mund të kryeni konvertimin. Kjo është thelbësore në aplikacionet audio me cilësi të lartë, ku vonesa duhet të jetë minimale. Për më tepër, DAC-të mund të kenë gjithashtu lloje të ndryshme prodhimi: disa mund të jenë aktuale, të tjera me tension dhe specifikimet e prodhuesit detajojnë këto dallime.
Çfarë është një konvertues ADC?
Nga ana tjetër, konvertues dixhital analog (ADC, Konvertuesi Analog në Dixhital) kryen funksionin e kundërt. Ai merr një sinjal analog, si zëri juaj i kapur nga një mikrofon, një temperaturë e matur nga një sensor ose një sinjal tensioni, dhe e konverton atë në të dhëna dixhitale që mund të përpunohen nga një kompjuter ose pajisje tjetër elektronike.
ADC funksionon përmes një procesi të njohur si marrjen e mostrave y kuantifikimi. Marrja e mostrave përfshin "prerjen" e sinjalit në intervale të ndryshme kohore dhe regjistrimin e vlerës së sinjalit analog në secilën nga ato pika. Më pas, kryhet kuantifikimi, i cili konsiston në caktimin e asaj vlere në një numër dixhital duke përdorur një sistem kodimi. Shpejtësia e kampionimit, e matur në kHz, është një faktor jetik në cilësinë e konvertimit; Sa më i lartë të jetë shkalla e mostrës, aq më i saktë është konvertimi.
Procesi i marrjes së mostrave dhe kuantifikimit në ADC
Gjëja e parë që bën një ADC është matja e sinjalit analog në intervale periodike, të cilat ne i quajmë marrjen e mostrave. Kjo shprehet në frekuencën e marrjes së mostrave dhe varet nga ajo që dëshironi të konvertoni. Për audio, për shembull, frekuenca standarde është zakonisht 44.1 kHz, e cila përdoret në CD dhe është dyfishi i frekuencës maksimale që njerëzit mund të dëgjojnë, 20 kHz. Këtu aplikojmë Teorema e kampionimit të Nyquist, i cili thotë se shpejtësia e kampionimit duhet të jetë më e madhe se dyfishi i frekuencës maksimale të sinjalit për të shmangur shtrembërimin.
Më pas, kuantifikimi, e cila në thelb cakton çdo vlerë të mostrës në një numër dixhital. Numri i biteve të përdorura për të përfaqësuar çdo mostër është ai që përcakton thellësi bit. Sa më shumë thellësi bit të ketë ADC, aq më saktë paraqitet sinjali analog origjinal.
Llojet e ADC dhe DAC: Sa ka?
Disa llojet e ADC dhe DAC, dhe secila ka avantazhet dhe disavantazhet e saj në varësi të nevojave për saktësi dhe shpejtësinë e konvertimit. Ndër ADC-të më të zakonshme janë përafrime të njëpasnjëshme, Sigma-Delta y kanalizimi.
Përafrimi i njëpasnjëshëm ADC, ose SAR, është një nga më të njohurit sepse ofron a konsumi i ulët i energjisë dhe është mjaft e nevojshme, megjithëse nuk është më i shpejti. Ai funksionon duke marrë sinjalin analog dhe duke e krahasuar atë hap pas hapi me vlerat nga një DAC i brendshëm derisa të arrihet vlerësimi dixhital më i mirë i mundshëm. Ato janë perfekte për aplikacione ku nuk nevojitet konvertim ultra i shpejtë.
Nga ana e saj, Sigma-Delta ADC ka avantazhin e ofrimit të një rezolucion shumë i lartë, duke e bërë atë ideal për aplikime audio ose matje të sakta. Megjithatë, shpejtësia e tij e konvertimit është më e ngadaltë.
Së fundi, ADC-të e tubacionit janë më të shpejtat dhe përdoren në aplikacione ku një sasi e madhe e të dhënave duhet të përpunohet në një kohë të shkurtër, si për shembull në sistemet e telekomunikacionit ose imazhet tejzanor. Këto janë më komplekse dhe zakonisht konsumojnë më shumë energji se llojet e tjera të ADC-ve.
DAC-të më të zakonshme
Lidhur me DAC-të, ne mund të bëjmë dallimin midis atyre të shkallë R-2R, zinxhir rezistent dhe peshuar binare. DAC-të e peshuara binare janë më themeloret, bazuar në një kombinim të rezistorëve që lejojnë shndërrimin e vlerave binare në tensionet analoge përkatëse. Megjithatë, ato paraqesin probleme të saktësisë kur punojnë me numra shumë të lartë.
Ndërkaq, shkalla R-2R DAC është më e saktë dhe më e shkallëzueshme, duke përdorur vetëm dy vlera të rezistencës, duke e bërë atë një model shumë të popullarizuar në industri. Versione të ndryshme të këtij lloji DAC janë të pranishme në një gamë të gjerë pajisjesh elektronike.
Aplikimet e ADC-ve dhe DAC-ve
Konvertuesit DAC dhe ADC kanë një numër të madh aplikimesh praktike. Në rastin e DAC, janë jetike në pajisjet audio si p.sh CD player, karta zanore për kompjuterë dhe luajtës muzikor modern me besnikëri të lartë. Të DAC të jashtme Ato përdoren shpesh nga audiofilët që kërkojnë të përmirësojnë cilësinë audio të sistemeve të tyre. Ata shpesh lidhen me CD player ose kompjuterë dhe më pas lidhen me një përforcues për të kthyer sinjalet dixhitale në analoge me saktësi dhe cilësi më të madhe.
Në anën tjetër, ADC Ato janë thelbësore në pajisje të tilla si mikrofona, kamera dixhitale dhe çdo sistem që mbledh një sinjal analog dhe duhet ta përpunojë atë në format dixhital. Një kompjuter në vetvete nuk mund të kuptojë një sinjal thjesht analog; Do t'i duhet një ADC për ta kthyer atë në të dhëna dixhitale përpara se ta përpunojë atë.
Në shumë sisteme, si p.sh ndërfaqet audio Për studiot e regjistrimit, të dy ADC dhe DAC punojnë së bashku. ADC merr sinjalin nga mikrofoni dhe e transformon atë në të dhëna dixhitale në mënyrë që softueri të mund ta përpunojë atë, të aplikojë efekte, etj. DAC më pas merr të dhënat e përpunuara dhe i kthen ato në sinjale analoge në mënyrë që ato të mund të luhen përmes kufjeve ose altoparlantëve.
Historia dhe evolucioni i konvertuesve
Hapi i parë i madh në evolucionin e ADC-ve dhe DAC-ve në industrinë audio ishte shpikja e regjistrimit të kasetës. Edhe pse fillimisht analoge, natyra e kësaj teknologjie i lejoi inxhinierët të eksperimentonin me mënyra të ndryshme të dixhitalizimit të sinjalit. Aplikacionet e para komerciale ADC/DAC filluan në vitet 70, kur kompani si Sony lëshuan regjistrues të avancuar dixhital që lejonin regjistrimin, redaktimin dhe përpunimin e audios në mënyrë dixhitale. Ardhja e CD në vitet '80, me cilësinë e saj 44.1 kHz, ishte një moment kyç në popullarizimin e kësaj teknologjie, dhe menjëherë pas studime profesionale Ata filluan t'i përdorin këta konvertues në mënyrë sistematike.
Sot, falë përparimeve në teknologjinë gjysmëpërçuese, ADC-të dhe DAC-të janë miniaturizuar deri në atë pikë saqë ato përshtaten në qarqe të vogla të integruara, duke i bërë ato më të shpejta, më të sakta dhe më të aksesueshme për publikun e gjerë. Tani, edhe në pajisjet celulare, mund të gjejmë sisteme konvertimi me cilësi të lartë që më parë ishin të mundshme vetëm në pajisje profesionale shumë të shtrenjta.
Faktorët kryesorë për zgjedhjen e një ADC ose DAC
Zgjidhni konvertues i përshtatshëm Kjo varet kryesisht nga ajo që duhet të bëni. Për aplikacionet audio me cilësi të lartë, është e domosdoshme të kërkoni një DAC me një shkallë e lartë e kampionimit (minimumi 44.1 kHz për cilësinë e CD-së) dhe të mjaftueshme thellësi bit (16 ose 24 bit). Për më tepër, është e rëndësishme të merret parasysh opsioni i një DAC asinkron, i cili mund të ofrojë reduktim të gabimeve duke punuar në mënyrë të pavarur nga ora kryesore e kompjuterit.
Nga ana tjetër, për aplikime industriale ose të kontrollit, do t'ju duhet një ADC që mund të përpunojë shpejt sinjalet dhe ka të ngjarë të ketë një ndërtim më të fortë dhe me efikasitet të energjisë. Në këtë lloj aplikimesh, të tilla si kontrolli i temperaturës së një sistemi HVAC, është thelbësore që konverteri të jetë në gjendje të trajtojë hyrjet analoge të ndryshueshme dhe t'i konvertojë ato në sinjale dixhitale që do të përpunohen nga një kompjuter që kontrollon sistemin.