Convertisseur numérique-analogique (DAC) | C'est types importants | leur fonctionnement et leurs utilisations

Contenu

· Convertisseur numérique-analogique (DAC)

· Fonctionnement d'un convertisseur numérique-analogique

· Symbole électrique du convertisseur numérique-analogique

· Types de convertisseur numérique-analogique

· Applications du convertisseur numérique-analogique

· Avantages et inconvénients du convertisseur numérique-analogique (DAC)

Convertisseur numérique-analogique (DAC)

Un convertisseur numérique-analogique est un appareil électronique qui effectue une opération de conversion. Comme son nom l'indique, il convertit un signal d'entrée numérique en un signal de sortie analogique. Les signaux numériques tels que la musique numérisée peuvent être convertis en sons analogiques à l'aide d'un convertisseur numérique-analogique. C'est l'un des types de convertisseurs de données.

Un convertisseur numérique-analogique est également connu sous le nom de DAC, convertisseur D vers un, convertisseur DAC, convertisseur N / A, etc. Un convertisseur analogique-numérique (ADC) effectue l'opération inverse. Un DAC est requis presque chaque fois dans le circuit chaque fois qu'il est nécessaire de ADC.

Connaissez le convertisseur analogique-numérique!

Fonctionnement d'un convertisseur numérique-analogique

Un convertisseur numérique-analogique est un équipement fonctionnant pour la conversion numérique-analogique. Un signal numérique est défini comme le discret dans le temps et discret dans le signal d'amplitude. En même temps, un signal analogique est défini comme le signal d'amplitude continu et continu dans le temps. Un CNA convertit un nombre binaire à virgule fixe (nombre abstrait de précision adéquate) en une mesure physique.

La transformation comporte plusieurs étapes. Un convertisseur numérique-analogique typique convertit les données abstraites en séquences conceptuelles d'impulsions. Ensuite, la série est traitée à l'aide d'un filtre de reconstruction. 

Un convertisseur numérique-analogique fonctionne sur la base du théorème d'échantillonnage de Nyquist-Shannon. Il déclare que - un signal d'entrée peut être récupéré à partir de sa sortie échantillonnée si la fréquence d'échantillonnage est deux fois supérieure ou égale à la composante de fréquence la plus élevée présente dans le signal d'entrée.

Il existe plusieurs paramètres pour mesurer les performances d'un convertisseur numérique-analogique. La bande passante du signal de sortie, le rapport signal sur bruit sont quelques-uns des paramètres.

Symbole électrique d'un DAC

Le symbole ci-dessous représente un convertisseur numérique-analogique.

Symbole du convertisseur numérique-analogique

Types de convertisseurs numérique-analogique

La conversion des bits d'entrée numériques en signaux analogiques peut être réalisée par différents processus. Discutons de certains des types -

A. DAC utilisant la méthode des résistances pondérées

Commençons par un numéro numérique 4 bits. Nous allons le convertir en analogique. Laissez le nombre numérique - B3B2B1B0

Convertisseur numérique vers analogique
Conversion numérique-analogique binaire. Source de l'image - Giacomo Alessandroni créateur QS: P170, Q100973368, Convertitore Digitale-Analogico a reti pesate un 4 bitCC BY-SA 4.0

L'équivalent décimal sera - N = 23B3+22B2+21B2+20B0

Ici B3 est le chiffre le plus significatif (MSB) alors que le B0 est le chiffre le moins significatif (LSB). Le circuit fonctionne ici pour produire un signal de sortie analogique pondéré en fonction des positions des bits et les additionner.

Dans le circuit, des tensions logiques, qui représentent l'entrée binaire, sont appliquées aux résistances correspondantes à l'aide de commutateurs. Les résistances des circuits (sauf la résistance de rétroaction Rf) sont reliés de manière pondérée de sorte que le rapport successif soit de 2. Soit - R0 / R1 = R1 / R2 = R2 / R3 = 2. Les résistances sont également inversement proportionnelles à leur signification numérique du bit binaire approprié.

Lorsque le bit binaire est égal à zéro (0), le commutateur est activé et connecté à la terre. Si le bit binaire est un (1), le contrôleur est fermé et connecté à la tension de référence VR.

Le courant i qui sera fourni au terminal non inverseur est -

je = VR * (B3 / R3 + B2 / R2 + B1 / R1 + B0 / R)

Substituer les valeurs de R0R1R2R3 on a -

je = (VR /R) * (23B3+22B2+21B2+20B0 )

Puisque G est la masse virtuelle, la tension de sortie vo =

Vo = -i * Rf = - (VR / R) * Rf * (23B3+22B2+21B2+20B0 )

Nous pouvons maintenant observer que la tension de sortie est proportionnelle à la valeur numérique des chiffres binaires.

La précision du DAC dépend des rapports des résistances et de leur capacité à se suivre lorsque la température varie.

Ce type de convertisseurs numérique-analogique présente certains inconvénients. Il faut une large gamme de résistances pour construire le convertisseur si l'entrée binaire se compose d'un grand nombre de bits. Le convertisseur de type échelle R-2R surmonte cet inconvénient.

DAC de type échelle R - 2R

Une échelle de résistances peut convertir un mot binaire en analogique. Ce type de DAC est connu sous le nom de convertisseurs de type échelle R - 2R.

R - 2 R Type Ladder Conversion numérique-analogique. Source de l'image - Wiki analogique

Pour comprendre le fonctionnement du circuit, supposons que la borne B0 est connectée à VR, et le reste des bornes (B1, B2, B3) sont connectées à la terre. La figure résultante est montrée dans le circuit -

Nous appliquons le théorème de Thevenin aux nœuds a0, a1, a2, a3 concernant le sol. Nous obtenons le circuit équivalent de Thevenin, qui est montré plus loin dans le cours ci-dessous -

La source équivalente a une tension de VR / 16 en série avec une résistance 3R.

Encore une fois, si la borne B1 est connectée à Vr et les bornes B0, B2, B3 sont connectées à la terre, en appliquant également le théorème de Thevenin, on peut montrer que la source a une tension VR / 8 en série avec une résistance 3R.

De même, lorsque B2 est connecté à VR et que les entrées de repos sont connectées à la terre, nous constaterons que le circuit équivalent de Thevenin a une tension source de VR / 4 en série avec une résistance 3R.

Idem pour la connexion de B3 avec VR. Le circuit équivalent donne la tension source comme VR / 2 et la résistance série de 3R.

Le courant i obtenu par le principe de superposition - 

i = (Vr / 3R) * (B0 / 16 + B1 / 8 + B2 / 4 + B3 / 2)

Puisque G est la masse virtuelle, la tension de sortie vo =

Vo = -i * Rf = - (VR / R) * Rf * (B0 / 23 + B1 / 22 + B2 / 21 + B3 / 20)

L'équation vient comme -

Vo = -i * Rf = - (VR / 48R) * Rf * (23B3+22B2+21B2+20B0 )

Ici et maintenant, nous pouvons nous rendre compte que la tension de sortie est proportionnelle à la valeur numérique des chiffres binaires. Ce circuit peut facilement convertir de gros chiffres binaires car il est facilement extensible. Tout ce que nous devons ajouter, ce sont des commutateurs supplémentaires et des résistances supplémentaires pour l'échelle.

L'une des caractéristiques essentielles d'un convertisseur numérique-analogique est que le plus petit changement du circuit définit sa résolution.

Applications du convertisseur numérique-analogique

L'ère moderne a une forte demande de données numérisées. C'est pourquoi il existe une demande croissante pour un convertisseur analogique-numérique. Mais nous devons garder à l'esprit que nous utilisons des signaux analogiques dans notre vie de tous les jours et que le monde est analogique. Ainsi, chaque fois que nous avons besoin d'un convertisseur analogique-numérique, nous avons besoin d'un convertisseur numérique-analogique. Les DAC et les ADC ont le plus contribué à la révolution numérique.

Un processus général de DAC et ADC. Source de l'image - MégodénasConversion AD DA, marqué comme domaine public, plus de détails sur Wikimedia Commons

Prenons un exemple concret pour comprendre leur besoin. Pensez à un appel téléphonique. Au début, l'appelant commence à parler. La parole est un signal analogique, qui est transformé en un signal numérique à l'aide d'un convertisseur analogique-numérique ou ADC. Lorsque le signal numérisé est transporté vers l'extrémité du récepteur, il doit à nouveau être converti en un signal analogique; sinon, le destinataire ne comprendra pas les données envoyées. Ici, un convertisseur numérique-analogique sert le but.

Traitement audio:

La musique et les autres audios sont stockés au format numérisé à l'ère de la numérisation d'aujourd'hui. Lorsque nous avons besoin de les entendre dans des haut-parleurs ou des écouteurs, la forme numérisée doit être convertie en un signal analogique. C'est pourquoi les DAC se trouvent dans tous les appareils capables de lire de la musique comme: un lecteur de musique MP3, un lecteur DVD, un lecteur CD, des ordinateurs portables, des téléphones mobiles, etc.

Les systèmes hi-fi haut de gamme utilisent des DAC autonomes spécialisés. Des DAC similaires se trouvent dans les haut-parleurs numériques modernes tels que les haut-parleurs USB, les cartes son, etc.

Dans les communications voix sur IP, la source est numérisée. Ainsi, un DAC est nécessaire pour reconstruire la partie numérisée en un signal analogique.

L'encodage de la vidéo:

Le système d'encodeur vidéo traite un signal vidéo et envoie des signaux numériques aux circuits intégrés.

Affichage numérique:

Le contrôleur graphique utilise généralement une table de consultation pour générer des signaux envoyés à des sorties analogiques telles que des signaux RVB pour piloter l'affichage.

Calibration:

Un convertisseur numérique-analogique peut fournir un étalonnage de types dynamiques pour augmenter la précision du système de test.

Contrôler le moteur:

Les convertisseurs numérique-analogique sont également utilisés dans les dispositifs de commande de moteur où le signal de commande de tension est requis.

Les DAC sont également utilisés dans les systèmes de distribution de données, le potentiomètre numérique, la radio logicielle et bien d'autres endroits.

Avantages et inconvénients du convertisseur numérique-analogique (DAC)

Avantages du DAC

Comme mentionné précédemment, un convertisseur numérique-analogique est aussi important qu'un convertisseur Analofg vers numérique, il a trop de points à discuter. Chaque appareil électrique et électronique a ses avantages et ses inconvénients. Les DAC ne font pas exception. Certains de ses avantages sont -

  • Les grandes entrées numériques - binaires peuvent être facilement converties en sa forme analogique.
  • Une des méthodes de conversion les plus rapides.
  • Circuits simples à mettre en œuvre.

Inconvénients du DAC

  • Les circuits utilisent des amplificateurs opérationnels coûteux.
  • Certaines erreurs telles que - erreur de gain, erreur de décalage, la non-linéarité est généralement causée par la résistance utilisée dans le circuit.
  • La dissipation de puissance est élevée.

À propos de Sudipta Roy

Je suis un passionné d'électronique et je me consacre actuellement au domaine de l'électronique et des communications.
J'ai un vif intérêt pour l'exploration des technologies modernes telles que l'IA et l'apprentissage automatique.
Mes écrits sont consacrés à fournir des données précises et mises à jour à tous les apprenants.
Aider quelqu'un à acquérir des connaissances me procure un immense plaisir.

Connectons-nous via LinkedIn - https://www.linkedin.com/in/sr-sudipta/

Laisser un commentaire

Votre adresse email n'apparaîtra pas. Les champs obligatoires sont marqués *

Geeks Lambda