Цепочка сигналов

Описание

Полное название ЦАП — цифро-аналоговый преобразователь, который на китайском языке называется цифро-аналоговым преобразователем или цифро-аналоговым преобразователем. Это электронное устройство (интегральная микросхема), основной функцией которого является преобразование цифрового сигнала в аналоговый сигнал.

Вход: цифровой сигнал. Числовое значение, обычно представленное в двоичном коде (состоящем из 0 и 1).

Выход: аналоговый сигнал. Это постоянное напряжение или ток, пропорциональный входному цифровому значению.

Вы можете думать о нем как о «переводчике», чья работа — переводить «цифровой язык», который могут понимать компьютеры и цифровые схемы, на «аналоговый язык», который может понимать и выполнять реальный мир, такой как динамики, двигатели, дисплеи.

Как работает ЦАП? (Простые принципы)

ЦАП работает на основе опорного напряжения (или опорного тока) и набора точных цепей резисторов (таких как трапециевидные цепи R-2R) или цепей конденсаторов.

1 Входной цифровой код: MCU (микроконтроллер) или DSP (процессор цифровых сигналов) отправляет N-битный двоичный цифровой код в ЦАП через параллельный или последовательный (например, SPI, I2C) интерфейс (например, диапазон кода для 8-битного ЦАП составляет от 00000000 до 11111111, то есть от 0 до 255).

2 Внутреннее декодирование: коммутационная сеть внутри ЦАП точно переключает подключение внутренних резисторов или конденсаторов на основе полученного цифрового кода.

3. Генерация аналогового сигнала. Комбинация этих переключателей делит стабильное опорное напряжение (Vref) пропорционально, что приводит к соответствующему значению аналогового напряжения.

Например: для 8-битного ЦАП с опорным напряжением 5 В цифровой код 00000000 (0) соответствует выходному сигналу 0 В; Код 10000000 (128) соответствует (128/256) * 5 В = выходное напряжение 2,5 В; Код 11111111 (255) соответствует выходному сигналу (255/256) * 5 В ≈ 5 В.

Ключевые параметры производительности ЦАП

При выборе и закупке «электронного материала» инженеры в основном ориентируются на следующие параметры:

4. Основные типы ЦАПов

Тип выхода напряжения ЦАП: наиболее распространенный, напрямую выдает аналоговое напряжение.

Мультипликативный ЦАП: его опорное напряжение может быть переменным, а выходной сигнал представляет собой произведение цифрового кода и переменного опорного напряжения для таких приложений, как модуляция.

ЦАП текущего руля направления: основан на переключении тока, имеет очень высокую скорость преобразования и часто используется в высокоскоростных полях.

Δ-Σ ЦАП: достижение чрезвычайно высокого разрешения (например, 24-битного) за счет методов передискретизации и формирования шума, которые в основном используются в высокоточных звуковых полях.

5. Приложения для ЦАП (зачем вам это нужно?)

ЦАП — это мост, соединяющий мир цифровой с миром аналоговым, и без него не могут обойтись практически все современные электронные системы:

Воспроизведение аудио: это самое классическое приложение. Мобильные телефоны, компьютеры, MP3-плееры преобразуют цифровые аудиофайлы (например, MP3) в аналоговые сигналы напряжения через ЦАП, которые усиливаются усилителями мощности для подключения наушников или динамиков для воспроизведения звука. Высококачественные аудиосистемы Hi-Fi предъявляют чрезвычайно высокие требования к характеристикам ЦАП.

Видеовыход: видеокарта преобразует данные цифрового изображения через ЦАП в аналоговый сигнал VGA и передает его на старый ЭЛТ-монитор или проектор.

Промышленное управление: микроконтроллер выдает цифровой код, который преобразуется ЦАП в аналоговое напряжение (например, 0–10 В) или ток (4–20 мА) для точного управления серводвигателями, преобразователями частоты, открытием клапана, температурой и т. д.

Генерация сигналов. В таких инструментах, как функциональные генераторы сигналов и осциллографы, ЦАП используются для генерации различных сложных аналоговых сигналов (синусоидальных, прямоугольных, треугольных и т. д.).

Система сбора данных: обычно используется в сочетании с АЦП (аналогово-цифровым преобразователем) для формирования управления с обратной связью.

Краткое содержание

Как электронный материал, DAC можно точно определить как:

Интегральная микросхема, которая преобразует дискретные цифровые сигналы в непрерывные аналоговые сигналы, основные характеристики которых измеряются такими параметрами, как разрешение, скорость преобразования и точность, является ключевым интерфейсным устройством для цифровых систем для взаимодействия с аналоговым реальным миром.