DAC (디지털-아날로그 변환기) 및 그 응용 프로그램 정보

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데이터 변환기가 필요한 이유는 무엇입니까? 실제 세계에서 대부분의 데이터는 사실상 아날로그 형태로 제공됩니다. 두 가지 유형의 변환기가 있습니다. 아날로그-디지털 변환기 그리고 디지털-아날로그 변환기. 데이터를 조작하는 동안이 두 가지 변환 인터페이스는 디지털 전자 장비와 필요한 작업을 생성하기 위해 프로세서에 의해 처리되는 아날로그 전기 장치에 필수적입니다.

예를 들어, 아래 DSP 그림을 보면 ADC는 마이크 (센서)와 같은 오디오 입력 장비에서 수집 한 아날로그 데이터를 컴퓨터에서 처리 할 수있는 디지털 신호로 변환합니다. 컴퓨터가 음향 효과를 추가 할 수 있습니다. 이제 DAC는 디지털 사운드 신호를 스피커와 같은 오디오 출력 장비에서 사용하는 아날로그 신호로 다시 처리합니다.




오디오 신호 처리

오디오 신호 처리

디지털-아날로그 변환기 (DAC)

DAC (Digital to Analog Converter)는 디지털 데이터를 아날로그 신호로 변환하는 장치입니다. Nyquist-Shannon 샘플링 정리에 따르면 샘플링 된 데이터는 대역폭 및 Nyquist 기준으로 완벽하게 재구성 될 수 있습니다.



DAC는 샘플링 된 데이터를 정밀하게 아날로그 신호로 재구성 할 수 있습니다. 디지털 데이터는 마이크로 프로세서, ASIC (Application Specific Integrated Circuit) 또는 FPGA (Field Programmable Gate Array) 그러나 궁극적으로 데이터는 실제 세계와 상호 작용하기 위해 아날로그 신호로 변환해야합니다.

기본 디지털-아날로그 변환기

기본 디지털-아날로그 변환기

D / A 컨버터 아키텍처

디지털에서 아날로그로 변환하는 데 일반적으로 사용되는 두 가지 방법이 있습니다. 가중 저항기 방법과 다른 하나는 R-2R 래더 네트워크 방법을 사용하는 것입니다.

가중 저항기 방법을 사용하는 DAC

아래에 표시된 회로도는 가중 저항을 사용하는 DAC입니다. DAC의 기본 작동은 디지털 입력의 다양한 비트의 기여에 궁극적으로 해당하는 입력을 추가하는 기능입니다. 전압 영역에서, 즉 입력 신호가 전압 인 경우 반전을 사용하여 이진 비트를 추가 할 수 있습니다. 가산 증폭기 아래 그림에 나와 있습니다.


이진 가중 저항기 DAC

이진 가중 저항기 DAC

전압 영역에서, 즉 입력 신호가 전압이면 위 그림에 표시된 반전 합산 증폭기를 사용하여 이진 비트를 추가 할 수 있습니다.

입력 저항 연산 증폭기 이진 형식으로 가중치가 부여 된 저항 값이 있습니다. 수신 바이너리 1 일 때 스위치는 저항을 기준 전압에 연결합니다. 논리 회로가 바이너리 0을 수신하면 스위치가 저항을 접지에 연결합니다. 모든 디지털 입력 비트는 DAC에 동시에 적용됩니다.

DAC는 주어진 디지털 데이터 신호에 해당하는 아날로그 출력 전압을 생성합니다. DAC의 경우 주어진 디지털 전압은 b3 b2 b1 b0이며 여기서 각 비트는 이진 값 (0 또는 1)입니다. 출력 측에서 생성되는 출력 전압은

V0 = R0 / R (b3 + b2 / 2 + b1 / 4 + b0 / 8) Vref

디지털 입력 전압의 비트 수가 증가함에 따라 저항 값의 범위가 커져 정확도가 떨어집니다.

R-2R 래더 디지털-아날로그 컨버터 (DAC)

R-2R 래더 DAC는 저항 값 R 및 2R의 반복되는 계단식 구조를 사용하는 바이너리 가중치 DAC로 구성됩니다. 이렇게하면 동일한 값의 정합 저항 (또는 전류 소스)을 상대적으로 쉽게 생성 할 수 있으므로 정밀도가 향상됩니다.

R-2R 래더 디지털-아날로그 컨버터 (DAC)

R-2R 래더 디지털-아날로그 컨버터 (DAC)

위 그림은 4 비트 R-2R 래더 DAC를 보여줍니다. 높은 수준의 정확도를 달성하기 위해 저항 값을 R 및 2R로 선택했습니다. 이진 값 B3 B2 B1 B0, b3 = 1, b2 = b1 = b0 = 0이면 회로는 아래 그림에 표시되어 있으며 위의 DAC 회로의 단순화 된 형태입니다. 출력 전압은 V0 = 3R (i3 / 2) = Vref / 2입니다.

마찬가지로 b2 = 1이고 b3 = b1 = b0 = 0이면 출력 전압은 V0 = 3R (i2 / 4) = Vref / 4이고 회로는 아래와 같이 단순화됩니다.

b1 = 1이고 b2 = b3 = b0 = 0이면 아래 그림에 표시된 회로는 위 DAC 회로의 단순화 된 형태입니다. 출력 전압은 V0 = 3R (i1 / 8) = Vref / 8입니다.

마지막으로 b0 = 1, b2 = b3 = b1 = 0 인 경우에 해당하는 회로는 아래와 같습니다. 출력 전압은 V0 = 3R (i0 / 16) = Vref / 16입니다.

이런 식으로 입력 데이터가 b3b2b1b0 (개별 비트가 0 또는 1 인 경우) 일 때 출력 전압은

디지털-아날로그 변환기의 응용

DAC는 많은 디지털 신호 처리 애플리케이션과 더 많은 애플리케이션에 사용됩니다. 중요한 응용 프로그램 중 일부는 아래에서 설명합니다.

오디오 증폭기

DAC는 마이크로 컨트롤러 명령으로 DC 전압 이득을 생성하는 데 사용됩니다. 종종 DAC는 신호 처리 기능을 포함하는 전체 오디오 코덱에 통합됩니다.

비디오 인코더

비디오 인코더 시스템은 비디오 신호를 처리하고 다양한 DAC에 디지털 신호를 전송하여 출력 레벨 최적화와 함께 다양한 형식의 아날로그 비디오 신호를 생성합니다. 오디오 코덱과 마찬가지로 이러한 IC에는 DAC가 통합되어있을 수 있습니다.

디스플레이 전자

그래픽 컨트롤러는 일반적으로 룩업 테이블을 사용하여 디스플레이를 구동하기 위해 RGB (Red, Green, Blue) 신호와 같은 아날로그 출력을 위해 비디오 DAC로 전송되는 데이터 신호를 생성합니다.

데이터 수집 시스템

측정 할 데이터는 ADC (Analog-to-Digital Converter)에 의해 디지털화되어 프로세서로 전송됩니다. 데이터 수집에는 프로세서가 아날로그 신호로 변환하기 위해 피드백 데이터를 DAC로 보내는 프로세스 제어 끝도 포함됩니다.

구경 측정

DAC는 테스트 및 측정 시스템의 정확도를 위해 이득 및 전압 오프셋에 대한 동적 교정을 제공합니다.

모터 제어

많은 모터 제어에는 전압 제어 신호 , DAC는 프로세서 또는 컨트롤러에 의해 구동 될 수있는이 애플리케이션에 이상적입니다.

모터 제어 응용

모터 제어 응용

데이터 분배 시스템

많은 산업 및 공장 라인에는 다중 프로그래밍 가능한 전압 소스가 필요하며 이는 다중화 된 DAC 뱅크에서 생성 할 수 있습니다. DAC를 사용하면 시스템 작동 중에 전압을 동적으로 변경할 수 있습니다.

디지털 전위차계

거의 모든 디지털 전위차계 문자열 DAC 아키텍처를 기반으로합니다. 저항 / 스위치 어레이의 일부 재구성 및 추가 I2C 호환 인터페이스 , 완전한 디지털 전위차계를 구현할 수 있습니다.

라디오 소프트웨어

DAC는 디지털 신호 프로세서 (DSP)와 함께 신호를 아날로그로 변환하여 믹서 회로에서 전송 한 다음 라디오의 파워 앰프 및 송신기.

따라서이 기사에서는 디지털-아날로그 변환기 및 그 응용. 이 개념을 더 잘 이해 하셨기를 바랍니다. 또한이 개념에 관한 질문이나 전기 및 전자 프로젝트를 구현하기 위해 아래의 의견 섹션에 의견을 남겨 귀중한 제안을 보내주십시오. 여기에 질문이 있습니다. Binary Weighted Resistor DAC의 낮은 정확도를 어떻게 극복 할 수 있습니까?