Digitalno-analogni pretvarači

Emil Škudar Marko Špelić

 Ključni elementi svakog sistema, koji upotrebljava digitalnu tehniku za procesuiranje analognih podataka  Osnovna zadaća im je upravljanje, a nadzor se obavlja u samom upravljačkom uređaju ili povratnim podacima preko A/D pretvornika ->Za kontrolu analognih ulaza potrebna je pretvorba digitalnih podataka u analogne

Prikaz međusobne povezanosti komponenata

 Digitalno-analogni pretvarači rade na temelju integracije odgovarajućih otpornika koje vode kao funkciju binarnih kombinacija digitalnih podataka ->pretvaraju digitalnu vrijednost u ekvivalentnu analognu veličinu (napon ili struju)  Digitalna vrijednost u intervalu [0, 2^N-1] se pretvara u analogni signal u intervalu [0,Vref] odnosno [0,Iref]

Digitalni diskretni signal Analogni signal



Osnovni parametri D/A pretvornika su

: a)Razlučivost (broj bitova) b)Brzina pretvorbe  Razlučivost se kreće od 8 do 24 bita, a brzina pretvorbe preko 1 Gsps (sps=uzoraka po sekundi )

Pojednostavljen funkcionalni dijagram 8-bitnog DAC-a

8 bit-ni DAC u zvučnoj kartici (PC)

 Načini realizacije pretvornika su raznoliki, a najznačajnije su:  D/A pretvarač na osnovi integracije  D/A pretvarač na osnovi ljestvičastog strujnog kruga  D/A pretvarač na osnovi ponderirajućeg kruga  U načelu se koristi mreža otpora ili mreža strujnih izvora i tzv. paralena pretvorba kada se u jednom koraku binarnoj kombinaciji dodjeluje izlazni signal

  Istovremeno se na sve sklopke dovode odgovarajući bitovi od LSB do MSB bit-a (bit-ovi najveće i najmanje težinske vrijednosti) Skolopkama istovremeno upravljaju binarne kombinacije  Sklopke po izvedbi- elektromehaničke ili elektroničke(najčešće)  Odnos izlasnog i ulaznog napona   Pojačanje operacionog pojačala iklj. ovisi o odnosu otpora R1 i R2, a negativni predznak ukazuje da će se izvršiti promjena faze izlaznog napona u odnosu na ulazni

 Veličina referentnog napona Ur mora biti takva da izlazni napon Ui ne prekorači radni napon operacionog pojačala

Broj R1 A

Odnos promjene otpora sklopa i pojačanja sklopa

0000 0001 0010 0100 1000 0011 1100 1111

R/8 R/3 R/12 R/15 R R/2 R/4 -8 -3 -12 -15 0 -1 -2 -4

Težinski otpori u D/A pretvorniku

 Zbog nedostataka u prethodnom sklopu radije se koristi tzv. R-2R otporna mreža  Pogodnija jer koristi samo dvije vrijednosti otpornika->tehnološki jednostavnija za izradu

Digitalno-Analogni pretvornik s R-2R otpornom mrežom

 Sklop na slici nema pojačanje u odnosu na prethodni, već mu operaciono pojačalo u spoju prema slici samo prosljeđuje izlaz iz otporne mreže bez pojačavanja, a sa svojstvom velikog uzlaznog i malog izlaznog otpora u potpunosti odvaja otpornu mrežu od sklopova koji slijede na njegovom izlazu te cjeli sklop time čini vrlo stabilnim.

Primjena



Vanjski priključci

Ulazni analogni priključci (standardni i mikrofonski ulaz) Izlazni analogni priključci (standardni izlaz i izlaz iz pojačala) MIDI ulazno / izlazni priključak - priključak za igraču palicu

Primjena



Unutrašnji priključci

Analogni priključci za CD-DVD i PC zvučnik S/PDIF digitalni priključak po SONY specifikaciji Sučelje prema sabirnici (ISA ili PCI)

Primjena



Elektronički sklopovi

Čip-ovi za sintezu glazbenih instrumenata i posebne efekte (MIDI) Memorija sa stalnim i proizvoljnim glazbenim uzorcima (ROM i RAM) DSP (Digital Signal Processor) procesor za obradu digitalnih zapisa

Primjena



Programska potpora

MIDI i CD svirači Analizatori i obrada binarno zapisanih glazbenih sadržaja Nadzor nad svim ulaznim i izlaznim signalima (mixer)

Sažetak

 U današnje doba primjene elektronike, sve se više pribjegava rješenjima koja će u budućnosti jamčiti jednostavnost i pristupačnost elektroničkih uređaja svim korisnicima. Tako je digitalna elektronika u vrlo kratkom razdoblju postigla zavidnu primjenu. A/D i D/A pretvornici toliko su već rasprostranjeni da ih je već danas teško mimoići. Njihova upo treba će se u budućnosti sigurno povećati, osobito u sustavima za automatizaciju proizvodnih procesa.

 Osobitu važnost u upravljanju ili nadzoru proizvodnih procesa imaju mikrokontroleri, računala najčešće manje procesne moći nego uobičajena PC računala, koja za razliku od PC-a, ne komuniciraju s ljudima nego uglavnom sa strojevima.