مبدل دیجیتال به انالوگ(DAC)

مبدل دیجیتال به آنالوگ چیست؟

مبدل دیجیتال به آنالوگ (DAC) دستگاهی است که سیگنال‌های دیجیتال را به سیگنال‌های آنالوگ تبدیل می‌کند. سیگنال‌های دیجیتال که به صورت کد باینری و ترکیبی از بیت‌های صفر و یک نمایش داده می‌شوند، برای تعامل با دنیای واقعی نیاز به تبدیل به سیگنال‌های آنالوگ دارند.

مدار تبدیل سیگنال دیجیتال به آنالوگ از تعدادی ورودی باینری و یک خروجی آنالوگ تشکیل شده است. تعداد ورودی‌های باینری معمولاً توان عدد دو بوده و این مدار قادر است سیگنال‌های نمونه‌برداری شده را با دقت بالا به سیگنال‌های آنالوگ تبدیل کند.

به زبان ساده، مبدل DAC گامی ضروری در تبدیل صفر و یک‌های کامپیوتر به صدا، ویدیو و داده‌های حسی است که می‌توان آن‌ها را درک کرد. همچنین، این مبدل‌ها می‌توانند دستورهای دیجیتال را به اشیای فیزیکی تبدیل کنند و به کاربران این امکان را می‌دهند تا کنترل دستگاه‌های مکانیکی را به صورت دیجیتالی به دست بگیرند.

مبدل های دیجیتال به آنالوگ یا DAC

مبدل های دیجیتال به آنالوگ می توانند دستورهای دیجیتال را به اشیا فیزیکی تبدیل کنند. این امکان به کاربر اجازه می دهد تا دستگاه های مکانیکی را به صورت دیجیتالی کنترل کند. از متداول ترین کاربرد های مبدل دیجیتال به آنالوگ در دستگاههای مکانیکی تولید صداست. هر پخش کننده صوتی با منبع دیجیتال باید بیت ها و بایت ها را به یک خروجی الکتریکی تبدیل کند تا بتواند بلندگو را درایو کند. این دستگاه ها شامل موارد زیر هستند :

• CD
• DVD
• تلفن همراه
• Mp3 player
• کارت صدای کامپیوتر
• کالیبراسیون در سیستم های تست و اندازه گیری
• کنترل موتورها

    در برخی معماری های مبدل های آنالوگ به دیجیتال (ADC) ، از بخش DAC برای مقایسه و بررسی درستی عملکرد مبدل استفاده میشود

همچنین DAC ها را در دستگاه های پخش کننده ویدئو زیاد میبینیم،زیرا تقریبا همه ی نمایشگرها و دستگاههای مدرن ویدیویی از روش دیجیتالی ذخیره سازی داده های تصویری استفاده می کنند.

بیایید نگاهی دقیق به نحوه کار DAC بیندازیم و بفهمیم مبدل های دیجیتال به آنالوگ چطور کار میکنند:

مبدل دیجیتال به آنالوگ یک عدد  (معمولاً یک عدد باینری) را به یک مقدار فیزیکی (به عنوان مثال ، ولتاژ یا فشار) تبدیل می کند. به طور خاص ، DAC ها اغلب برای تبدیل داده های سری زمانی با دقت محدود به یک سیگنال فیزیکی متغیر استفاده می شوند.

طبق قضیه نمونه برداری از Nyquist-Shannon ، یک DAC می تواند سیگنال اصلی را از داده های نمونه برداری بازسازی کند به شرطی که پهنای باند آن از شرایط خاصی برخوردار باشد. نمونه گیری دیجیتال خطای کوانتیزاسیون را معرفی می کند که به صورت نویز سطح پایین در سیگنال بازسازی شده ظاهر می شود.

چندین معماری از سیستم های DAC وجود دارد. مناسب بودن یک DAC برای هدف مور نظر ما توسط مورادی از جمله: وضوح ، حداکثر فرکانس نمونه برداری و سایر موارد تعیین می شود. DAC ها معمولاً در پخش کننده های موسیقی برای تبدیل جریان داده های دیجیتال به سیگنال های صوتی آنالوگ استفاده می شوند. آنها همچنین در تلویزیون ها و تلفن های همراه برای تبدیل داده های ویدئویی دیجیتال به سیگنال های ویدئویی آنالوگ استفاده می شوند.

هنگام بررسی موج صدا، مشاهده میکنید که محور Y قدرت موج را نشان میدهد و محور X زمان را نشان میدهد. هر موج دارای یک اوج و دره است و همچنین هر صدا دارای فرکانس خاصی است. هرچه فرکانس بالاتر باشد، نت بالاتر است. در سمت راست تصویر زیر، سیگنال دیجیتال و در سمت چپ سیگنال آنالوگ را مشاهده میکنید.

وظیفه DAC این است که یک صدای ذخیره شده به صورت دیجیتالی را به سیگنال آنالوگ تبدیل کند. برای انجام این کار ، باید داده های دیجیتالی ذخیره شده را به سیگنال الکتریکی آنالوگ تبدیل کند. اگر به تصویر بالا دقت کنید مشاهده میکنید که سیگنال دیجیتالی کاملا شبیه به سیگنال آنالوگ نیست. این یعنی صدای ضبط شده کاملا به حالت اصلی شنیده نمیشود. عوامل بسیاری برای واضح بودن، با کیفیت بودن و … وجود دارند که حالت صدا را تعیین میکنند.

کاربرد‌های مبدل دیجیتال به آنالوگ

مدارات تبدیل کننده دیجیتال به آنالوگ (DAC) نقش حیاتی در تبدیل سیگنال‌های دیجیتال به آنالوگ و بهبود عملکرد بسیاری از سیستم‌های الکترونیکی دارند. کاربرد مبدل دیجیتال به آنالوگ بسیار گسترده است که مهم‌ترین آن‌ها به شرح زیر بیان می‌شوند:

• تقویت‌کننده‌های صوتی:

در تقویت‌کننده‌های صوتی، DAC برای تولید ولتاژ DC با دستورات میکروکنترلر استفاده می‌شود. این مبدل‌ها معمولاً با مدار کدک‌های صوتی کامل ترکیب شده تا ویژگی‌های پردازش سیگنال را بهبود ببخشند.

• انکودر ویدئویی:

سیستم‌های انکودر ویدئویی سیگنال‌های دیجیتال ویدئویی را به مبدل‌های DAC مختلف ارسال می‌کنند تا سیگنال‌های ویدئویی آنالوگ در فرمت‌های مختلف تولید شوند. این مبدل‌ها همچنین به بهینه‌سازی سطح خروجی کمک می‌کنند.

• نمایشگر الکترونیکی:

در نمایشگرهای الکترونیکی، کنترل‌کننده‌های گرافیکی از جدول جست‌و‌جو برای تولید سیگنال‌های داده استفاده می‌کنند که به DAC ویدئویی با خروجی آنالوگ ارسال می‌شود. این سیگنال‌های آنالوگ برای نمایش رنگ‌های مختلف بر روی صفحه نمایش به کار می‌روند.

• سیستم‌های نمونه‌بردار داده:

 در سیستم‌های نمونه‌بردار داده، داده‌های آنالوگ ابتدا به داده‌های دیجیتال توسط مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) تبدیل و سپس به میکروپروسسور ارسال می‌شوند. پس از پردازش، میکروپروسسور داده‌ها را به DAC ارسال کرده تا سیگنال‌های آنالوگ را ایجاد کند.

• کالیبراسیون:

 DAC‌ها می‌توانند برای کالیبراسیون متغیرهایی مانند آفست ولتاژ و بهره استفاده شوند تا دقت سیستم‌های اندازه‌گیری و تست افزایش یابد.

• کنترل موتور:

بسیاری از الگوریتم‌های کنترل موتور نیاز به سیگنال‌های کنترل ولتاژ دارند. مبدل DAC‌ برای تولید این سیگنال‌ها ایده‌آل است و می‌تواند توسط پردازنده‌ها یا کنترل‌کننده‌ها درایو شود.

• سیستم توزیع داده:

 در خطوط تولید و صنایع، سیستم‌های توزیع داده به ولتاژهای قابل برنامه‌ریزی نیاز دارند. برای این منظور، بانک‌های مبدل‌های دیجیتال به آنالوگ استفاده می‌شود تا ولتاژ به صورت دینامیکی تغییر کند.

• پتانسیومتر دیجیتالی:

 پتانسیومترهای دیجیتالی بر پایه معماری DAC رشته‌ای کار می‌کنند و با استفاده از آرایه‌های مقاومتی و واسط‌های مناسب I2C پیاده‌سازی می‌شوند.

• رادیو نرم‌افزاری:

 در مدارهای ترکیب‌کننده، DAC همراه با پردازنده سیگنال دیجیتال (DSP) استفاده می‌شود تا سیگنال دیجیتال به سیگنال آنالوگ تبدیل و آن را به تقویت‌کننده توان رادیو و ترانسمیتر ارسال کند.

با استفاده از DAC‌ها، می‌توان از مزایای دنیای دیجیتال بهره‌برداری کرده و داده‌های دیجیتال را به صورت قابل درک در دنیای واقعی به کار برد. کاربرد مبدل دیجیتال به آنالوگ را در دستگاه‌های مختلفی از جمله CD، DVD، تلفن‌های همراه، MP3 پلیرها، کارت‌های صدا و سیستم‌های کنترل موتور می‌بینیم که به پیشرفت تکنولوژی و بهبود عملکرد سیستم‌های الکترونیکی کمک می‌کنند.

با خرید مبدل سیگنال دیجیتال به آنالوگ از جم ترونیک، علاوه بر ضمانت اصالت و کیفیت کالا، از بهترین قیمت‌ها برخوردار شوید. تحویل سریع و مجموعه‌ای گسترده از محصولات به شما این امکان را می‌دهد که به راحتی و با اطمینان خرید کرده و نیاز پروژه خود را برطرف کنید.

نحوه کارکرد مبدل‌های دیجیتال به آنالوگ

مبدل دیجیتال به آنالوگ (DAC) وسیله‌ای است که سیگنال‌های دیجیتال را به سیگنال‌های آنالوگ تبدیل می‌کند. ساختارهای متداول برای این مبدل‌ها عبارتند از:

مدار مبدل دیجیتال به آنالوگ مقاومت وزن‌دار باینری

  سساختار

 این نوع DAC شامل یک بانک از مقاومت‌های سوییچ شده است که هرکدام مربوط به یک بیت خاص هستند. به عنوان مثال، در یک DAC هشت بیتی، هشت مقاومت به ترتیب برای هر بیت از 0^2 تا 7^2 به کار می‌روند.

    عملکرد:

 مقاومت‌ها مقادیر مختلفی دارند که با فرمت دودویی وزن می‌شوند (اندازه هر مقاومت دو برابر مقاومت قبلی است). مدار منطقی DAC تمامی بیت‌های ورودی دیجیتال را به طور هم‌زمان دریافت کرده و وضعیت اتصال مقاومت‌ها را بر اساس ورودی باینری تغییر می‌دهد. با دریافت مقدار صفر در مدار منطقی، کلید مقاومت به زمین متصل می‌شود و با دریافت مقدار یک، کلید مقاومت را به ولتاژ مرجع متصل می‌کند. در خروجی، یک تقویت‌کننده جمع‌کننده ولتاژها را برای تشکیل سیگنال خروجی ترکیب کرده و از ولتاژهای دیجیتال، خروجی آنالوگ ایجاد می‌کند.

مدار مبدل دیجیتال به آنالوگ نردبانی R-2R:

    ساختار:

این نوع مبدل DAC دارای طراحی تکرار شونده مقاومت با مقادیر R و 2R است. این طراحی به تولید مقاومت‌های همسان کمک کرده و دقت را بهبود می‌بخشد.

  عملکرد:

 در این ساختار، مقاومت‌ها به گونه‌ای قرار می‌گیرند که نسبت‌های مقاومت‌های R و 2R به سادگی تولید و مدیریت شوند که کاهش پیچیدگی و افزایش دقت در تبدیل سیگنال‌ها را به همراه دارد.

DAC تقسیم‌بندی شده (Segmented DACs):

    ساختار:

 در تبدیل کننده دیجیتال به آنالوگ، ممکن است از چندین معماری متفاوت برای مدیریت بیت‌های مختلف استفاده شود. یکی از این معماری‌ها برای مدیریت بیت‌های باارزش‌تر و دیگری برای بیت‌های کم‌ارزش‌تر طراحی شده است.

    عملکرد:

این نوع DAC به منظور دستیابی به دقت و عملکرد بهتر طراحی می‌شود و معمولاً نسبت به انواع دیگر DAC‌ها هزینه بالاتری دارد.

به طور کلی، مبدل‌های دیجیتال به آنالوگ با استفاده از این ساختارها قادرند تا سیگنال‌های دیجیتال را با دقت بالا به سیگنال‌های آنالوگ تبدیل کنند که در انواع مختلفی از دستگاه‌ها و کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

آی سی مبدل دیجیتال به آنالوگ (DAC)

آی سی مبدل دیجیتال به آنالوگ (DAC) قطعه‌ای اساسی در الکترونیک است که وظیفه تبدیل سیگنال‌های دیجیتال به سیگنال‌های آنالوگ را بر عهده دارد. این IC‌ها با استفاده از ساختارهایی مانند مقاومت وزن‌دار باینری یا نردبانی R-2R، داده‌های دیجیتال را به ولتاژهای آنالوگ تبدیل می‌کنند که برای کاربردهای مختلفی از جمله تقویت‌کننده‌های صوتی، نمایشگرهای الکترونیکی و سیستم‌های کنترل موتور مورد استفاده قرار می‌گیرند. آی سی مبدل دیجیتال به آنالوگ در دستگاه‌هایی مانند کارت‌های صدای کامپیوتر، پخش‌کننده‌های MP3 و تلویزیون‌های هوشمند نقش کلیدی دارند و به کاربران امکان می‌دهند تا داده‌های دیجیتال را به سیگنال‌های قابل درک در دنیای واقعی تبدیل کنند.

این IC‌ها بر اساس چندین معیار کلیدی ارزیابی می‌شوند: دقت، سرعت، یکنواختی و دامنه دینامیکی. دقت DAC، میزان وضوح و کیفیت خروجی را تعیین می‌کند و به کوچک‌ترین تغییر در خروجی نسبت به ورودی دیجیتال اشاره دارد. سرعت DAC به حداکثر نرخ نمونه‌برداری اشاره می‌کند که نشان‌دهنده توانایی مبدل در تولید خروجی صحیح است. یکنواختی به توانایی DAC در حفظ خروجی پایدار نسبت به تغییرات ورودی اشاره دارد و دامنه دینامیکی که برحسب دسی‌بل بیان می‌شود، محدوده اختلاف بین حداکثر و حداقل سیگنال خروجی را مشخص می‌کند. این ویژگی‌ها تأثیر مستقیمی بر عملکرد و کیفیت دستگاه‌هایی دارند که از مبدل DAC استفاده می‌کنند.

همچنین خرید از فروشگاهی معتبر نیز تأثیر بسیاری بر عملکرد دستگاه می‌گذارد؛ در نتیجه فرصت خرید آی سی دیجیتال به آنالوگ با ضمانت اصالت، قیمت‌های رقابتی و تحویل سریع از جم ترونیک را از دست ندهید. این فروشگاه مجموعه‌ای گسترده از محصولات را ارائه می‌دهد و با مشاوره فنی دغدغه‌های خرید را از بین می‌برد.

جمع‌بندی

مبدل دیجیتال به آنالوگ (DAC) یک قطعه الکترونیکی است که وظیفه تبدیل سیگنال‌های دیجیتال به سیگنال‌های آنالوگ را بر عهده دارد. این مبدل‌ها با استفاده از ساختارهای مختلف مانند مقاومت وزن‌دار باینری یا نردبانی R-2R، داده‌های دیجیتال را به ولتاژهای آنالوگ تبدیل می‌کنند که در دستگاه‌های آنالوگ و کاربردهای واقعی مانند تقویت‌کننده‌های صوتی، نمایشگرهای الکترونیکی و سیستم‌های کنترل موتور به کار می‌روند. آی سی مبدل دیجیتال به آنالوگ به بهبود دقت و کیفیت عملکرد این دستگاه‌ها کمک کرده و امکان ارتباط موثر بین دنیای دیجیتال و آنالوگ را فراهم می‌آورد

منابع

https://jamtronic.com/mag/digital-to-analog-converter/

https://bornapayesh.ir/blog/dac-%DA%86%DB%8C%D8%B3%D8%AA-%D8%9F/

https://irenx.ir/electronic/digital-to-analog-converter/