Le nom complet du DAC est Convertisseur numérique-analogique, appelé convertisseur numérique-analogique ou convertisseur D/A en chinois. Il s'agit d'un appareil électronique (puce de circuit intégré) dont la fonction principale est de convertir un signal numérique en signal analogique.
Entrée : Un signal numérique. Une valeur numérique généralement représentée sous forme de code binaire (composé de 0 et 1).
Sortie : signal analogique. Il s'agit d'une tension ou d'un courant continu proportionnel à la valeur numérique d'entrée.
Vous pouvez le considérer comme un « traducteur » dont le travail consiste à traduire le « langage numérique » que les ordinateurs et les circuits numériques peuvent comprendre en « langage analogique » que le monde réel, tel que les haut-parleurs, les moteurs, les écrans, peut comprendre et exécuter.
Le DAC fonctionne sur la base d'une tension de référence (ou courant de référence) et d'un ensemble de réseaux de résistances précis (tels que les réseaux trapézoïdaux R-2R) ou de réseaux de condensateurs.
1 Code numérique d'entrée : le MCU (microcontrôleur) ou le DSP (processeur de signal numérique) envoie un code numérique binaire de N bits au DAC via une interface parallèle ou série (telle que SPI, I2C) (par exemple, la plage de codes pour un DAC 8 bits va de 00000000 à 11111111, soit 0 à 255).
2 Décodage interne : Le réseau de commutation à l'intérieur du DAC commute avec précision la connexion des résistances ou condensateurs internes en fonction du code numérique reçu.
3 Générer de l'analogique : la combinaison de ces commutateurs divise une tension de référence stable (Vref) proportionnellement, ce qui donne une valeur de tension analogique correspondante.
Par exemple : Pour un DAC 8 bits avec une référence 5 V, le code numérique 00000000 (0) correspond à une sortie 0 V ; Le code 1 0000000 (128) correspond à (128/256) * 5 V = sortie 2,5 V ; Le code 11111111 (255) correspond à (255/256) * sortie 5 V ≈ 5 V.
Paramètres de performance clés du DAC
Lorsqu'ils sont sélectionnés et achetés en tant que « matériel électronique », les ingénieurs se concentrent principalement sur les paramètres suivants :
| Paramètres | Définitions et instructions | Impact sur les applications |
| Résolution | Le nombre de niveaux de valeurs analogiques discrètes qu'un DAC peut produire est généralement exprimé en bits. | Plus le nombre de bits est élevé, plus la sortie est fluide et plus la précision est élevée. Par exemple, un DAC 16 bits est bien plus fin qu'un DAC 8 bits. |
| Taux de conversion | Nombre de fois qu'un DAC peut convertir du numérique à l'analogique par seconde, généralement mesuré en MSPS (Mega Samples Per Second, millions d'échantillons par seconde). | Ce qui détermine la fréquence maximale de la forme d'onde de sortie, des taux de conversion élevés sont requis pour les applications à grande vitesse telles que la vidéo et les communications. |
| Temps d'installation | Le temps requis entre le moment où l'entrée numérique change et le moment où la tension analogique de sortie atteint et se stabilise dans la plage d'erreur spécifiée de la valeur finale. | L’impact sur les performances dynamiques est crucial pour les signaux qui changent rapidement. |
| Précision | Y compris DNL (non-linéarité différentielle) et INL (non-linéarité intégrale), mesurez l'écart entre la sortie réelle et la sortie idéale. | DNL affecte la monotonie du niveau de sortie, INL affecte la linéarité globale et plus la précision est élevée, plus l'erreur est petite. |
| Type d'interface | La manière de communiquer avec le contrôleur, comme parallèle, SPI, I²C, etc. | Cela affecte la complexité de la connexion et la vitesse de communication. L'interface SPI/I²C est simple et comporte peu de broches ; Les interfaces parallèles sont rapides mais utilisent plus de broches. |
| Type de sortie | Type de sortie de tension ou type de sortie de courant. | Le type de sortie de tension est plus courant et pilote directement le circuit suivant. Les types de sortie courant sont souvent utilisés dans les domaines industriels ou pour piloter des charges spécifiques. |
4. Les principaux types de Dacs
Type de sortie de tension DAC : Le plus courant, produit directement une tension analogique.
DAC multiplicatif : Sa tension de référence peut être variable, et la sortie est le produit du code numérique et de la tension de référence variable pour des applications telles que la modulation.
DAC de gouvernail de courant : basé sur la commutation de courant, il a une vitesse de conversion très élevée et est souvent utilisé dans les domaines à grande vitesse.
Δ-Σ DAC : obtention d'une résolution extrêmement élevée (telle que 24 bits) grâce à des techniques de suréchantillonnage et de mise en forme du bruit, principalement utilisées dans les domaines audio de haute précision.
5. Applications pour Dacs (Pourquoi en avez-vous besoin ?)
Le DAC est le pont reliant le monde numérique au monde analogique, et presque tous les systèmes électroniques modernes ne peuvent s'en passer :
Lecture audio : C’est l’application la plus classique. Les téléphones mobiles, les ordinateurs et les lecteurs MP3 convertissent les fichiers audio numériques (tels que les MP3) en signaux de tension analogiques via des Dac, qui sont amplifiés par des amplificateurs de puissance pour piloter des écouteurs ou des haut-parleurs afin de produire du son. Les systèmes audio Hi-Fi haut de gamme ont des exigences extrêmement élevées en matière de performances DAC.
Sortie vidéo : la carte graphique convertit les données d'image numérique via le DAC en un signal VGA analogique et les transmet à un moniteur ou un projecteur CRT à l'ancienne.
Contrôle industriel : le MCU produit un code numérique, qui est converti par DAC en tension analogique (telle que 0-10 V) ou en courant (4-20 mA) pour un contrôle précis des servomoteurs, des convertisseurs de fréquence, de l'ouverture des vannes, de la température, etc.
Génération de formes d'onde : dans des instruments tels que les générateurs de signaux de fonction et les oscilloscopes, les Dac sont utilisés pour générer diverses formes d'onde analogiques complexes (ondes sinusoïdales, ondes carrées, ondes triangulaires, etc.).
Système d'acquisition de données : généralement utilisé en conjonction avec un ADC (convertisseur analogique-numérique) pour former un contrôle en boucle fermée.
En tant que matériau électronique, le DAC peut être défini précisément comme :
Une puce de circuit intégré qui convertit les signaux numériques discrets en signaux analogiques continus, dont les performances de base sont mesurées par des paramètres tels que la résolution, le taux de conversion et la précision, constitue un dispositif d'interface clé permettant aux systèmes numériques d'interagir avec le monde réel analogique, et
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