انواع DAC ها

(مبدل های دیجیتال به آنالوگ)

مبدل دیجیتال به آنالوگ که به نام هایDAC, D/A, D–A, D2A, D-to-A معروفند در علم الکترونیک  مداری سیگنال دیجیتال را به سیگنال آنالوگ تبدیل می‌کند.

کارایی یک مبدلدیجیتال به آنالوگ به رزولوشن ، ولتاژ مرجع و تعداد تبدیل‌ها در واحد زمان بستگی دارد.

یک مبدل انالوگ به دیجیتال یک کد دیجیتال n بیتی را بعنوان ورودی گرفته و یک ولتاژ یا جریان آنالوگ را بعنوان خروجی تحویل میدهد.

هم چنین یک DAC شامل سوییچ های الکترومیکی آنالوگی است که بوسیله کدورودی کنترل میشوند .

هر مبدل دیجیتال به آنالوگ از سه قسمت تشکیل میشود:

1- خود مبدل DAC

2- یک ولتاژ مرجع دقیق و پایدار

3- یک تقویت کننده عملیاتی

برای یک کد باینری n بیتی خروجی یک DAC ایده آل بصورت زیر است:

تعداد خطوط دیجیتالی ورودی DAC را  یا Resolutionمیگویند که این وضوح معیاری از اندازه پله خروجی متناظر با تغییر یک بیت با کمترین ارزش ( lsb ) در ورودی است.

DACها در پخش کننده های صوتی و ویدیی کاربرد دارند بطوریکه معمولا در پخش کننده های موسیقی برای تبدیل جریان داده های دیجیتال به سیگنال های صوتی آنالوگ مورد استفاده قرار می گیرند 

 در تلویزیون ها برای تبدیل داده به سیگنال های ویدئویی آنالوگ استفاده می شوند که به درایورهای صفحه نمایش برای نمایش تصاویر تک رنگ متصل میشوند.

DAC  صوتی با فرکانس پایین و با رزولوشن بالا است و  ویدئو DAC یک نوع فرکانس متوسط ​​با فرکانس بالا است.

DAC صوتی

بیشتر سیگنال های صوتی مدرن به صورت دیجیتال ذخیره می شوند. بنابراین DAC ها در دستگاه های پخش سی دی، کارت های صوتی کامپیوتر و … یافت می شوند. 

مبدل های دیجیتال به آنالوگ های متفاوتی  نیز می توانند در سیستم های با کیفیت بالا از سیستم های Hi-Fi پیدا شوند. اینها به طور معمول  سیگنال را به یک خروجی سطح خطی آنالوگ تبدیل می کند که می تواند به آمپلی فایر

برای  بلندگوها هدایت شود.

DAC ویدیویی

اگر DAC ها در یک مانیتور آنالوگ نمایش داده شوند ، سیگنال های ویدئویی از یک منبع دیجیتال،  باید به آنالوگ تبدیل شوند. DAC ها معمولا با یک حافظه RAM  ساخته شده اند که یک دستگاه RAMDAC نامیده میشود.

یک دستگاه که با DAC مرتبط است، پتانسیومتر کنترل دیجیتال است که برای کنترل سیگنال آنالوگ به صورت دیجیتالی استفاده می شود.

انواع DAC ها

رایج ترین انواع DAC های الکترونیکی:

مدولاتور پهنای پالس

 در این نوع یک جریان یا ولتاژ پایدار به یک فیلتر آنالوگ توسط کد ورودی دیجیتال تبدیل می شود.

این تکنیک برای کنترل سرعت موتور الکتریکی و چراغ های LED کم نور استفاده می شود

interpolating DAC

از تکنیک تبدیل پهنای تراکم پالس استفاده می کنند.

سرعت های بیشتر از 100 هزار نمونه در هر ثانیه  و رزولویشن های 24 بیت  قابل دستیابی است.

DAC Binary -weighted

 این مبدل ها حاوی اجزای الکتریکی  برای هر بیت DAC  که به نقطه متصل وصل شده که  این نقطه می تواند توازن  op-amp  باشد.

هر مقاومت ورودی در op-ampدو توان با بیشترین جریاندر  MSB را دارا می باشد، زیرا آنها دارای همان منبع ولتاژ مقاومت هستند.

این ولتاژ یا جریان دقیق به ارزش خروجی صحیح منجر می شود.

این یکی از سریعترین روشهای تبدیل است اما از دقت ضعیف برخوردار میباشد. چنین اجزای دقت بالا گران است، بنابراین این نوع مبدل معمولا به وضوح 8 بیتی یا کمتر محدود می شود.

weighted -Resistor DAC

این نوع مبدل ها  شامل یک شبکه مقاومتی موازی است. مقاومت های مستقل در شبکه بر اساس ورودی دیجیتال فعال یا متوقف می شوند.

Current source DAC

 از این DAC ها منابع مختلف جریان بر اساس ورودی دیجیتال انتخاب می شوند.

Capacitor DAC

این مبدل دارای یک شبکه خازنی موازی است.

خازن های مستقل با استفاده از سوئیچ ها بر اساس ورودی متصل شده یا قطع می شوند.

R-2R ladder DAC

 این DAC  یک DAC باینری است و از یک ساختار تکاملی تکراری از مقادیر مقاومت R و2R  استفاده می کند.

این به دلیل سهولت نسبی تولید مقاومتهای مشابه ، دقت را بهبود می بخشد.  

مشکل این DAC این است که  تعداد مقاومت های مورد نیاز 2 برابر DAC weighted resistor است.

cyclic DAC (تقریب متوالی)

این نوع مبدل  به طور پیوسته خروجی را در طی هر چرخه تولید می کند.

بیت های مستقل ورودی دیجیتال هر چرخه را پردازش تا زمانی که کل ورودی برای آن حساب شده باشد.

 Thermometer-coded DAC

  DACدماسنجی که دارای یک مقاومت برابر برای هر مقدار ممکن خروجی DAC است.

یک دماسنج 8 بیتی DAC دارای 255 بخش است و یک دماسنج 16 بیتی 65،535 DAC بخش دارد.

این سریع ترین و  بالاترین دقت معماری DAC باشد، اما هزینه های بالایی دارد.

سرعت تبدیل بیشتر از 1 میلیارد نمونه در هر ثانیه با این نوع DAC رسیده است.

Hybrid DACs

  این DAC ها ترکیبی از تکنیک های فوق را در یک مبدل واحد استفاده می کنند. بیشتر مدارهای مجتمع DAC از این نوع هستند به دلیل مشکل کم هزینه، سرعت بالا و دقت بالا در یک دستگاه.

بیشتر DAC ها، که در بالا معرفی شدند، به یک ولتاژ مرجع ثابت برای ایجاد ارزش خروجی خود متکی هستند.