Цап принцип работы

Цифроаналоговые преобразователи (ЦАП): принцип работы, типы

Цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), принцип работы, типы - фотография 1

Цифроаналоговые преобразователи предназначены для преобразования цифровых сигналов в аналоговые.

Такое преобразование необходимо, например, при восстановлении аналогового сигнала, предварительно преобразованного в цифровой для передачи на большое расстояние или хранения (таким сигналом, в частности, может быть звук).

Другой пример использования такого преобразования — получение управляющего сигнала при цифровом управлении устройствами, режим работы которых определяется непосредственно аналоговым сигналом.

Максимальная частота - фотография 22

Функции ЦАП

  • качественное воспроизведение при существенном повышении громкости;
  • насыщенный динамический частотный диапазон;
  • минимизация возможных помех;
  • усиление мощности звучания;
  • широкие возможности для точной настройки.

Разновидности аудио ЦАПов

ЦАПы можно разделить на две категории: компактные (переносные) для работы с плеерами, смартфонами и стационарные, для подключения к компьютерам и телевизорам.

Первые подключаются к гаджету на IOS или Android через USB с помощью OTG и короткого экранированного кабелей. Возможно, понадобится установка сопутствующего приложения. Часто такие устройства имеют встроенный усилитель и аккумулятор, что позволяет использовать их и как пауэр-банк.

Монотонность - фотография 23

Стационарные ЦАПы - это солидные устройства выполненные в алюминиевом корпусе, эффективно отводящем тепло. Они оснащаются собственным дисплеем, аналоговыми регуляторами громкости и тембра.

Главное их отличие - это наличие разнообразных разъемов для подключения всевозможных устройств:

  • Оптический (Toslink);
  • USB-B, позволяющий обходить звуковую карту и читать музыкальные файлы прямо с жёсткого диска;
  • Электрический (AES/EBU и SPDIF);
  • В некоторых устройствах имеется картридер и стандартный USB для флешек.

Общее гармоническое искажение и шум (THD + N) - изображение 24

В обоих типах преобразователей используется вывод аналогового аудиосигнала через линейный RCA выход (под «тюльпаны»), mini-jack или jack для профессиональной акустики и высокоомных наушников.

Классификация цифро-аналоговых преобразователей - фото 26

Схема ЦАП

Усиление - изображение 27

Структурная схема преобразователя числа в напряжение реализованного на операционном усилителе показана ниже:

Производительность в частотной области - фото 28

Здесь правая часть схемы представляет собой обычный сумматор с четырьмя входами. При подаче к входам напряжений U1, U2, U3, U4 получим на выходе:

Основные операции ЦАП - изображение 29

Условимся что сопротивления резисторов соответствуют соотношениям 

Статья о цапах, зачем нужны, какие бывают. (задублировал то что писал для сообщества автозвук) - фотография 30

Что такое ЦАП? - фото 31

Аналого-цифровые преобразователи, назначение, структура, принцип действия - фото 32

Аудио ЦАП AK4495seq своими руками. - фото 33, тогда :

alex-day ›Blog ›Цифро–Аналоговые Преобразователи. Основные типы и их параметры. - изображение 34

Допустим что выходные напряжения равны один вольт, и с помощью четырех логических элементов обеспечим их появление только при условии, что будет подан сигнал из регистра в соответствии с числом. Если мы произведем запись в регистр числа 5, что равно 0101, то U1=0, U2=1, U3=0, U4=1. Из приведенного выше уравнения видно, что выходное напряжение будет равно Uвых=4+1= 5 В. На выходе ЦАП появится аналоговый сигнал, который будет соответствовать числу, которое  записано в регистр.

Сфера использования

ЦАП применяются в музыкальных проигрывателях с целью переустройства числовых потоков информации в аналоговые аудиосигналы,  в телевизорах и мобильных телефонах с целью переустройства видеоданных в видеосигналы, которые подсоединяются к драйверам экрана с целью отражения монохроматических либо разноцветных изображений.

Именно эти два приложения используют схемы ЦАП на противоположных концах компромисса между плотностью и количеством пикселей.

Аудио — это низкочастотный тип с высоким разрешением, а видео — высокочастотный вариант с низким и средним изображением.

Основные типы цифро-аналоговых преобразователей

  1. Широтно-импульсный модулятор, где стабильный ток или напряжение переключается в низкочастотный аналоговый фильтр с длительностью, определяемой с помощью цифрового входного кода. Этот метод зачастую применяется с целью управления скоростью электродвигателя и затемнения светодиодных ламп.
  2. Цифро-аналоговый аудио-преобразователь с избыточной дискретизацией или интерполяционные ЦАП, например, использующие дельта-сигма-модуляцию, используют метод изменений плотности импульсов. Скорости более 100 тысяч выборок в секунду (например, 180 кГц) и разрешение 28 бит достижимы с помощью устройства с дельта-сигмой.
  3. Двоично-взвешенный элемент, который содержит отдельные электрические компоненты для каждого бита ЦАП, подключенного к точке суммирования. Именно она может складывать операционный усилитель. Сила тока источника пропорциональна весу бита, которому он соответствует. Таким образом, все ненулевые биты кода суммируются с весом. Это происходит, поскольку они имеют в распоряжении один и тот же источник напряжения. Это единственный из наиболее быстрых способов преобразования, но он не идеален. Так как есть проблема: низкая верность из-за больших данных, необходимых для каждого отдельного напряжения или тока. Такие высокоточные компоненты дорогие, поэтому этот тип моделей обычно ограничен 8-битным разрешением или даже меньше. Коммутируемый резистор имеет назначение цифро-аналоговых преобразователей в параллельных источниках сети. Отдельные экземпляры включены в электричество на основе цифрового входа. Принцип работы цифро-аналогового преобразователя этого типа заключается в коммутируемом источнике тока ЦАП, из которого выбираются разные ключи на основе числового входа. Он включает синхронную конденсаторную линию. Эти единичные элементы подключаются или отключаются с помощью специального механизма (лапки), который находится около всех штекеров.
  4. Цифро-аналоговые преобразователи лестничного типа, который представляет собой бинарный-взвешенный элемент. Он, в свою очередь, использует повторяющуюся структуру каскадных значений резистора R и 2R. Это повышает точность из-за относительной простоты изготовления механизма с одинаковым номиналом (или источников тока).
  5. Последовательное наступление либо цикличный ЦАП, который один за другим строит выходные данные в течение каждого этапа. Отдельные биты цифрового входа обрабатываются всеми разъемами, пока не будет учтен весь объект.
  6. Термометр - кодированный ЦАП, который содержит равный резистор или ток-источник сегмент для каждого возможного значения выхода ЦАП. 8-разрядный ЦАП градусника будет располагать 255 элементами, а 16-заряженный ЦАП термометра будет иметь 65 535 частей. Это, пожалуй, самая быстрая и высокоточная архитектура ЦАП, но за счет высокой стоимости. Благодаря этому типу ЦАП достигнуты скорости преобразования более одного миллиарда выборок в секунду.
  7. Гибридные ЦАПы, которые используют комбинацию вышеуказанных методов в одном преобразователе. Большинство интегральных микросхем ЦАП относятся к этому типу из-за сложности одновременного получения низкой стоимости, большой скорости и правильности в одном приборе.
  8. Сегментированный ЦАП, который объединяет принцип кодирования термометра для старших разрядов и двоичного взвешивания для младших компонентов. Таким образом достигается компромисс между точностью (с помощью принципа кодирования термометра) и количеством резисторов или источников тока (с использованием бинарного взвешивания). Глубокое устройство с двойным действием означает сегментацию 0 %, а конструкция с полным термометрическим кодированием — имеет 100 %.
Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 3 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Оставить комментарий:

Отправить

Полезные сервисы:

Опрос: Насколько Вам помогла информация на нашем сайте? (Кол-во голосов: 1181)
Сразу все понял
Не до конца понял
Пришлось перечитывать несколько раз
Вообще не понял
Как я сюда попал?
Чтобы проголосовать, кликните на нужный вариант ответа. Результаты