Цифро аналоговый преобразователь: микросхемы и выбор цап

ЦАПы есть везде

Блоком с цифроаналоговым преобразователем (ЦАПом, конвертером, DAC) оснащен и AV-ресивер, и CD-, и в принципе любой медиаплеер. Как самостоятельное устройство ЦАПы появились в качестве High-End-апгрейда существующему CD-проигрывателю. Конструкторы полагали, что плеер разумнее разнести в отдельные блоки с собственным электропитанием.

В первом устанавливалась собственно механическая часть со считывающей оптической системой и цифровым выходом. Это называлось CD-транспорт. Во втором блоке движущихся узлов уже не было — лишь плата ЦАПа, значение которого в настоящее время выросло до звания цифрового хаба. Кстати, очень часто бывает и так, что в современном CD-проигрывателе найдется пара цифровых входов для подключения внешних источников.

Современный конвертер взаимодействует с целым рядом источников сигнала — главное, чтобы для всех нашлась соответствующая коммутация. Источником может быть и старенький DVD-плеер – обычно они подключаются через оптический TosLink или коаксиальный кабель. Последний выглядит как обычный «тюльпан» из стереопары. Дорогие модели могут еще используют соединение разъемами типа XLR. С помощью USB входа к ЦАПу можно подключить компьютер или портативный источник звука.

Помимо этого, портативные ЦАПы делают совместимыми с источниками на основе iOS- или Android-телефонами, айподами, планшетами и другими гаджетами. Фактически во всех этих случаях конвертер становится внешним звуковым модулем с отдельным питанием и хорошей начинкой, которые не снились в штатной мультимедийной технике. А еще современные ЦАПы нередко оснащают усилителем для наушников.

ЦАП на резистивной матрицы R — 2R

Рассмотрим ЦАП на основе резистивной матрицы R — 2R(матрицы постоянного сопротивления) (рис. 3.89).

В схеме использованы так называемые перекидные ключи S1…S4, каждый из которых в одном из состояний подключен к общей точке, поэтому напряжения на ключах невелики. Ключ S5 замкнут только тогда, когда все ключи S1…S4 подключены к общей точке. Во входной цепи использованы резисторы всего с двумя различными значениями сопротивлений.

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Из анализа схемы можно увидеть, что и для нее модуль выходного напряжения пропорционален числу, двоичный код которого определяется состоянием ключей S1…S4. Анализ легко выполнить, учитывая следующее.

Пусть каждый из ключей S1…S4 подключен к общей точке. Тогда, как легко заметить, напряжение относительно общей точки в каждой следующей из точек «a»…«d» в 2 раза больше, чем в предыдущей. К примеру, напряжение в точке «b» в 2 раза больше, чем в точке «а» (напряжения Uа, Ub, Uc и Ud в указанных точках определяются следующим образом:

Ua = U0

Uc = U0 / 2

Ub = U0 / 4

Ud = U0 / 8

Допустим, что состояние указанных ключей изменилось. Тогда напряжения в точках «a»…«d» не изменятся, так как напряжение между входами операционного усилителя практически нулевое.

Из вышеизложенного следует, что:

uвых= − ( U0Roc / 2R ) · S4 − ( (U0/2) Roc / 2R ) · S3 – ( (U0/4) Roc / 2R ) · S2 − ( (U0/8) Roc / 2R ) · S1 = − ( U0Roc/ 16R) · ( 8S4+ 4S3+ 2S2 + S1)

где Si , i = 1, 2, 3, 4 принимает значение 1, если соответствующий ключ замкнут, и 0, если ключ разомкнут.

Музыка – именно она

По всем параметрам выигрывает один из лучших ЦАПов в мире. Сейчас мы его вам представим.

КЕМБРИДЖ АУДИО DACMAGIC PLUS —Лучший Аудиофильный ЦАП

Cambridge Audio – одна из самых известных компаний в аудиоиндустрии, которая производит широкий спектр высококачественной продукции. Таким образом, вы можете верить, что устройство DacMagic Plus будет идеальным для большинства аудиофилов и даже профессиональных музыкантов.

Фактически, мы считаем, что это лучший ЦАП до 500! Устройство оснащено 24-битными ЦАП Twin Wolfson и использует повышающую дискретизацию AFT2 24 бит / 384 кГц с повышением частоты дискретизации и уменьшением джиттера. Он также оснащен беспроводным соединением BT и выбираемыми цифровыми фильтрами, что дает пользователю возможность настройки управления.

В результате звук будет безупречным, независимо от формата или устройства, которое вы используете. Вы можете использовать его с проигрывателями Blu-ray, домашними кинотеатрами, телефонами, ноутбуками и так далее. Когда DacMagic Plus подключен к сети, вам больше не нужно беспокоиться о качестве звука!

Плюсы:

Twin Wolfson 24-битные ЦАП
AFT2 Повышение частоты дискретизации
Асинхронный USB-вход
Он также может быть использован в качестве цифрового предусилителя
BT связь

Минусы:

Немного дорогой
Нет пульта дистанционного управления
Нет индикатора уровня громкости

Cambridge Audio Azur DacMagic — 15000 руб.

Звук 4

Конструкция 4

Достоинства

Полная функциональность при сравнительно невысокой цене

Недостатки

Отсутствует выход на наушники

Модель британской фирмы Cambridge Audio можно расположить горизонтально или буквально «посадить в галошу»: прилагается постамент из твердой резины, в который аппарат становится вертикально. Схема фильтрации имеет топологию с двойной дифференциальной виртуальной «землей», причем тип фильтра пользователь может выбирать самостоятельно. порт USB принимает сигнал 16 бит/44,1 или 48 кГц (сигнал с 32; 88,2 и 96 кГц принимается по «оптике» и коаксиалу). есть функция изменения фазы.

Звучание файлов FLAC приближалось по субъективным ощущениям к тем, какие наши эксперты испытывали при прослушивании SACD. при подключении к редакционному DVDплейеру бюджетного класса «компакты» зазвучали ничуть не хуже, чем на CD-проигрывателе, стоящем в несколько раз больше вышеупомянутой DVD-вертушки и цап’а вместе взятых. аппарат оправдал свое название (magic = волшебство).

АЧХ ниже средней в подборке величины. На краях диапазона отмечается пологий спад; он не превышает 0,2–0,3 дБ, поэтому не является критичным. Дисбаланс каналов минимален и не вызывает опасений. Коэффициент нелинейных искажений очень стабилен (это хорошо видно по графику) и тоже находится в пределах нормы. Входной сигнал не инвертируется. Интермодуляционные искажения весьма малы. Паразитные гармоники отмечаются лишь на частотах выше 20 кГц, да и то с минимальным уровнем — так что на звучание они не влияют. В общем и целом, измерения подтверждают, что заявленная цена устройства является реалистичной.

Как устроен ЦАП

ЦАП подразделяются на электрические и механические. В электрических ЦАП выходными сигналами являются ток, напряжение, временной интервал, а в механических — линейное и угловое перемещения, скорость и т.д. Широкое применение ЦАП нашли:

в системах цифровой связи, системах телеизмерений (модемы, кодеки, активные и цифровые фильтры), системах распределения аналоговых сигналов;
в системах управления технологическими процессами (станки с числовым программным управлением, прецизионная электротермообработка, электронно-лучевая фотолитография и др.);
в испытательной и измерительной технике (программируемые источники питания, цифровые измерительные приборы и др.).

Цифровая информация представляется соответствующим кодом. Наиболее распространен двоичный цифровой код. Значения разрядов в таком коде определяются присутствием или отсутствием электрического напряжения или напряжениями высокого или низкого уровня. Цифровой код может быть последовательным, когда уровни напряжения, соответствующие отдельным разрядам кода, поступают в различные моменты времени и могут быть переданы по одной линии.

При параллельном кодировании все уровни напряжения, соответствующие разрядам кода, поступают одновременно и передаются по отдельным линиям. Цифровой код представляется в виде последовательности единиц и нулей, например: 1101. В данном коде записано 4 цифры, которые называют разрядами. Крайний левый разряд называют старшим разрядом (СР), крайний правый — младшим разрядом (МР). Числовой эквивалент может быть определен, если известна система кодирования или тип кода. В ЦАП наибольшее распространение получили двоичные и двоично-десятичные коды с весами разрядов 8-4-2-1 или 2-4-2-1.

Что такое фоторезистор.
Читать далее

Маркировка SMD транзисторов.
Читать далее

Как сделать датчик движения своими руками.
Читать далее

Коды бывают прямыми и обратными. Обратные коды получаются инвертированием всех разрядов прямого кода. Максимальное число разрядов, которые могут быть поданы на вход ЦАП и преобразованы в выходную величину, определяется конкретной интегральной схемой. Число разрядов — это двоичный логарифм максимального числа кодовых комбинаций на входе ЦАП. Число разрядов является наиболее общей характеристикой, определяющей номинальные функциональные возможности ИМС.

Современный цифро-аналоговый преобразователь.

По способу формирования выходного напряжения в зависимости от цифрового входного кода все ЦАП можно разделить на три группы: с суммированием токов, с суммированием напряжений, с делением напряжений. При реализации ЦАП в виде БИС наибольшее распространение получила схема с суммированием токов. ЦАП с суммированием и делением напряжений менее технологичны, но до сих пор реализуются в аппаратуре на цифровых и аналоговых микросхемах.

ЦАП, использующие для формирования выходного напряжения суммирование токов, делятся на два типа: с использованием взвешенных резисторов и с использованием многозвенной цепочки резисторов R-2R. Принцип действия ЦАП основывается на том, что любое двоичное число X_n_iX_n_₂.. .Х₂Х_гХ можно представить в виде суммы степеней числа 2. Поэтому для преобразования двоичных чисел в аналоговую величину (напряжение, ток и т.д.) необходимо каждой единице числа поставить в соответствие аналоговую величину со своим весом, соответствующим разряду данной цифры, а затем произвести суммирование этих величин.

Схема ЦАП

Схема четырехразрядного ЦАП на основе двоично-взвешенных резисторов состоит из матрицы двоично-взвешенных резисторов, переключателей на каждый разряд, которые управляются цифровыми сигналами, входного (опорного) напряжения и суммирующего усилителя, собранного на базе ОУ в инверсном включении. Сопротивления резисторов, соответствующих разрядам входного слова, отличаются в два раза при переходе к соседнему биту. На цифровые входы ЦАП подается двоичный ЛГ-разрядный сигнал.

Каждый i-й цифровой сигнал управляет г-м переключателем, обеспечивая подключение любого резистора с сопротивлением R ? 21 либо к общей шине, либо к источнику входного напряжения. Для простоты рассмотрения принимается, что сопротивление переключателей и внутреннее сопротивление источника входного сигнала равно нулю.

Четырехразрядного цифро-аналоговый преобразователь.

Что такое битность записи, динамический диапазон и на что они влияют

Если вы послушаете старые mp3 файлы или плохие MIDI записи вы заметите, что вам сложно различать музыкальные инструменты, если они играют одновременно, они просто сливаются в «звуковую кашу» и разобрать в ней ничего невозможно.

Это происходит от того, что у записи узкий динамический диапазон. Чем он больше, тем более глубоким слышится звук, более приятным и реалистичным. Узкий динамический диапазон просто не позволяет разным инструментам, которые звучат одновременно, иметь различную громкость и один инструмент глушит другой, от этого возникает мутный неприятный звук и слушать такую музыку совершенно не хочется.

Теоретически за динамический диапазон отвечает битность звука во время его кодирования в цифровой вид. Чем выше битность, тем больше значений может принимать звуковая волна за единицу времени и тем шире может быть динамический диапазон. Но это в теории, т.к. это кроме битности на громкость могут влиять много других факторов и битность начинает влиять на динамический диапазон тогда, когда все другие факторы исключены.

Например, почти вся современная музыка выпускается со значительной компрессией, чтобы увеличить базовую громкость всего материала, от этого сильно страдает динамический диапазон, т.к. все тихие места композиции подтягиваются и становятся более громкими, а очень громкие пики инструментов срезаются до среднего значения

Таким образом, после процедуры компрессии уже почти не важно какой была битность записи. Но в том случае если вы слушаете качественный материал, который не испортили на студии, битность действительно начинает играть значительную роль в динамическом диапазоне

Самое распространённое значение сегодня это 16 битная запись, но уже набирает популярность 24 битная музыка, а в скором времени в общее пользование начнут попадать 32 битные записи музыкальных произведений. При качественной обработки музыкального материала на студии и без ужасающей компрессии 16 битная точность записи, в общем, достаточна для того, чтобы не испытывать проблем с динамическим диапазоном.

Но в определении качества звука мы снова сталкиваемся с особенностями человеческого восприятия звука. Что такое 16 битная запись звука? Это значит, что одно измерение изменения амплитуды звуковой волны может принимать 65536 значений, что даёт нам динамический диапазон до 96,33 Дб. В свою очередь это означает, что звук с громкостью до 96,33 Дб должен быть записан без искажений по уровню громкости.

Если вы похожи на меня, то в большинстве случаев вы слушаете музыку в наушниках, а в наушниках довольно опасно долго слушать громкую музыку и, поверьте, 96,33 Дб это очень громко. Я стараюсь не превышать 60-65 Дб при прослушивании, этого вполне достаточно чтобы в полной мере насладиться звуком, но недостаточно чтобы повредить слух. И, как видите, у меня остается значительный запас по громкости до заветных 96,33 дб. По этой причине записи с 24 битной точностью для меня не дадут никакого преимущества, я просто не буду слышать разницы из-за того, что не слушаю музыку достаточно громко. Если кто-то из ваших знакомых, слушающий музыку в наушниках, говорит вам, что есть разница между 16 битной записью и 24 битной — не верьте ему. Он стал жертвой маркетинга и просто верит, что разница есть, хоть он её и не слышит. Добавим к этому тот факт, что наш слух имеет разную чувствительность по громкости к разным частотам звука, поэтому 16 битных записей для прослушивания в наушниках хватит для любых ситуаций.

Так почему многие люди верят, что 24 битная запись музыки значительно превосходит 16 битную? Для некоторых ситуаций это действительно так. Например, если вы слушаете живую запись симфонического оркестра, вам действительно нужна 24 битная запись, т.к. вам придется значительно повышать громкость, чтобы услышать все нюансы. Вы повышаете громкость технически, на вашем устройстве, но та громкость, которую вы услышите будет нормальной, потому что записи симфонической музыки делаются довольно тихими как раз для того, чтобы можно было расслышать все нюансы звука. Но это правило не работает для современных записей поп музыки, т.к. уже на студии записи делают предельно громкими и если вы будете слушать её на той же громкости, что и качественную запись оркестра, вы просто рискуете повредить свой слух.

Также 24 битная запись подходит для записи звука. Гораздо эффективнее сделать запись в более высокой битности и потом, при финальной обработке снизить её до 16, чем наоборот. Если вы сделаете запись в 16 битах и потом искусственно увеличите её до 24, то качество будет даже ниже, чем при исходных 16 битах, а возможно и такое, что в звуке появится посторонний фоновый шум.

Самый лучший китайский цап для музыки

Китайский цап скорее всего мало будет отличаться от остальных, только по одной причине: “они теперь все китайские”. =)

Но тем не менее, есть один экземплярчик, на который стоит обратить внимание. И это означает как раз именно то, что его предпочитают даже сами наши азиатские друзья!

CHORD ELECTRONICS MOJO DAC — Amp Combo

Несмотря на то, что оно умещается на ладони, это устройство обладает широкими возможностями и функциями. Это и ЦАП, и усилитель для наушников. Это означает, что вы сможете в полной мере использовать только что купленные высококачественные банки!

Этот ЦАП Mojo был разработан с учетом портативности. Поэтому большинство пользователей подключают его к своим телефонам, планшетам или ноутбукам и наслаждаются результатом на своих наушниках. (наушники-вкладыши или студийные наушники).

Хорошая новость заключается в том, что он работает со всеми операционными системами на рынке. Поэтому у вас не возникнет проблем с установкой. Не говоря уже о том, что он запомнит настройки, которые вы использовали в последний раз.

Кроме того, он воспроизводит практически любой аудиофайл, поскольку он поддерживает 32-битную частоту до 768 кГц и четырехканальный DSD 256. Устройство оснащено двумя 3,5-мм аналоговыми портами. Это означает, что вы можете поделиться музыкой с другим человеком. Наконец, батарея LiPo обеспечивает от восьми до десяти часов воспроизведения, и все это в твердой алюминиевой раме.

Плюсы:

Портативный и простой в использовании.
ЦАП и усилитель для наушников в одном устройстве.
Два 3,5 мм порта.
Время работы от 8 до 10 часов.
Работает с большинством устройств и аудио-файлов.
Твердая алюминиевая рама.

Минусы:

Не могу носить его в кармане.
Не работает во время зарядки.
Немного дороже.

Как звучат различные типы ЦАП

Довольно часто автор читает дискуссии, в которых обсуждается предпочтение одного вида DAC перед другим. Участники дискуссии имеют практический опыт прослушивания ЦАП и оценки их качества звучания.

В этой статье автор не будет рассматривать качество записи/сведения/постпродакшн, которые также являются вопросом оценки качества звука DAC. Потому, что достигнуть полной идентичности копии одной записи в разных форматах может быть технически невозможно.

Производство аудио треков имеет несколько стадий:

запись;
сведение;
постпродакшн/мастеринг;
конверсия в разные форматы.

Как производятся тестовые аудио записи

На картинке выше изображены несколько путей производства тестовых музыкальных записей.

Для некоторых записей некоторые стадии могут быть исключены. Или для одна мастер-запись (финальный продукт музыкального производства) может быть конвертирована в несколько форматов.

Один акустический материал может быть записан сразу в 2 формата. В этом случае разница имеется в записывающем оборудовании (микрофоны и их предусилители, аналого-цифровые конвертеры и пр.) и его настройках.

Таким образом, сравнение типов ЦАП может включать, как минимум, сравнение конвертеров аудио файлов или записывающего оборудования.

Основная техническая проблема, возникающая при сравнении типов DAC — это различия в их схемах.

На картинке показано влияние внутренних модулей цифро-аналоговых преобразователей на качество звука (уровень искажений).

Здесь может быть много переменных, которые необходимо рассматривать при сравнении DAC.

Например, в резисторных ЦАП, сопротивления могут иметь различные разбросы. Это может привести к различной нелинейности и разнице в звуке. Даже между различными экземплярами одной и той же модели устройства.

Другой пример: некий PCM DAC имеет проблемы алиасов оверсемплинга, но сравниваемый DSD DAC имеет худший аналоговый фильтр. Возможно ли предположить, который из них звучит лучше? Вероятно, нет.

Таким образом, невозможно сравнить звучание типов DAC, как абстрактных устройств. Но можно сравнить звучание конкретных экземпляров реальных цифро-аналоговых конвертеров, невзирая на их внутреннее устройство.

NuForce Icon μDAC 2 — 7000 руб.

Звук 4

Конструкция 4

Достоинства

Миниатюрность

Регулируемый выход для наушников

Недостатки

Входной сигнал принимается только по USB

Размеры и возможности устройства продиктованы четко очерченной областью применения: работой с персональным компьютером или сервером. Этим обусловлено и наличие всего одного входа — USB B. питающее напряжение μDAC получает также через USB. Выходной сигнал выводится в трех вариантах: цифровом электрическом (S/PDIF) и аналоговом на нерегулируемый выход (2хRCA) и регулируемый (мини-джек) для наушников. В аналоговых цепях нет конденсаторов, что минимизирует фазовые искажения.

Парадокс: хорошая работа устройства помогла нашим экспертам найти его недостаток. иными словами, аудиосигнал с компьютера (особенно, 24/96, с которым μDAC 2 накоротке) Звучал так естественно, что захотелось использовать этого малыша с CD-плейером. Увы, это невозможно — нет стандартного цифрового входа. но для тех, кто в наушниках слушает музыку, записанную в память персонального компьютера, это вариант, близкий к идеальному.

У этого малютки самая низкая в подборке неравномерность АЧХ… и второй по высоте уровень КНИ. По абсолютной величине он не слишком велик (0,02 %). К дисбалансу по каналам претензий нет. К сожалению, мы не смогли замерить отклик на одиночный импульс и не знаем, инвертируется ли входной сигнал. Что касается спектра выходного сигнала, то он выглядит совершенно свободным от интермодуляционных помех, но это обманчивое впечатление. Дело в том, что «коврик» здесь уместно назвать ковромсамолетом: он парит на значительной высоте (–80 дБ), т.е. соотношение сигнал/шум на 15 дБ меньше, чем у конкурентов.

Что такое битовое разрешение и почему оно важно?

Частота выборки, рассмотренная в предыдущем разделе, отображается осью времени (T или X) цифрового потока данных, а битовое разрешение — осью амплитуды (Y).

В эпоху зарождения сбора данных 8-битные АЦП были обычным явлением. На момент написания этой статьи 24-битные АЦП являются стандартом для большинства систем сбора данных, предназначенных для проведения динамических измерений, а 16 бит считаются минимальным разрешением для сигналов в целом. Существует ряд бюджетных систем, использующих 12-битные АЦП.

Поскольку каждый бит разрешения эффективно удваивает разрешение преобразования, системы с 24-битными АЦП обеспечивают 2^24 = 16 777 216. Таким образом входной одновольтный сигнал можно разделить на более чем 16 миллионов шагов по оси Y.

16 777 216 шагов для 24-битного АЦП значительно лучше, чем максимальные теоретические 65 656 шагов для 16-битного АЦП. Таким образом, чем выше разрешение, тем лучше форма и точность волновых функций. То же самое применимо и к оси времени.

Сравните 24-битное разрешение (оранжевый) и 16-битное (серый)

Зачем нужен отдельный ЦАП?

Сегодня почти любой цифровой компонент оснащен собственным ЦАП, однако далеко не все ЦАП созданы равными. Начнем с того, что они могут поддерживать не все типы файлов.

Плохие модели могут привносить в звучание нежелательный шум из-за непродуманного проектирования печатных плат или вызывать искажения в связи с джиттером.

Джиттером называются ошибки синхронизации. Точная синхронизация цифрового музыкального потока, определяемая генератором тактовых импульсов, жизненно важна для качества воспроизведения, и если ее не удается обеспечить из-за конструктивных недостатков, качество страдает.

Проблема джиттера может возникнуть при любом перемещении цифрового сигнала по плате, но особенно серьезной становится при передаче сигнала между устройствами. В последние годы широкое распространение получили асинхронные ЦАП, именно по этой причине перехватившие у компьютеров обязанности по синхронизации.

Тактовые генераторы, применяющиеся в компонентных ЦАП класса High End, точнее и стабильнее, чем у обычных ПК, и звук в результате получается существенно лучше.

Алгоритм

Схема аналого-цифрового преобразователя последовательного приближения обычно состоит из четырех основных подсхем:

Выборки и удержание цепи для получения входного напряжения V _в .
Аналоговый компаратор напряжения, который сравнивает V _in с выходом внутреннего ЦАП и выводит результат сравнения в регистр последовательного приближения (SAR).
Подсхема регистра последовательного приближения, предназначенная для подачи приблизительного цифрового кода V _во внутренний ЦАП.
Внутренний эталонный ЦАП, который, для сравнения с V _ref , подает на компаратор аналоговое напряжение, равное выходному цифровому коду SAR _в .

Анимация 4-битного АЦП последовательного приближения

Регистр последовательного приближения инициализируется так, чтобы старший бит (MSB) был равен 1 цифре . Этот код подается в ЦАП, который затем передает аналоговый эквивалент этого цифрового кода ( V _ref / 2) в схему компаратора. для сравнения с дискретным входным напряжением. Если это аналоговое напряжение превышает V _in , то компаратор заставляет SAR сбрасывать этот бит; в противном случае бит остается равным 1. Затем следующий бит устанавливается в 1, и выполняется тот же тест, продолжая этот двоичный поиск до тех пор, пока не будет протестирован каждый бит в SAR. Результирующий код представляет собой цифровую аппроксимацию дискретизированного входного напряжения и, наконец, выводится SAR в конце преобразования (EOC).

Математически пусть V _in = xV _ref , поэтому x in — это нормализованное входное напряжение. Задача состоит в том, чтобы приблизительно оцифровать x с точностью до 1/2 n . Алгоритм работает следующим образом:

Начальное приближение x = 0.
i- е приближение x _i = x _{i −1} — s ( x _{i −1} — x ) / 2 i , где s ( x ) — знаковая функция (sign ( x ) = +1 для x ≥ 0, −1 для х <0). Используя математическую индукцию, следует, что | х _п — х | ≤ 1/2 п .

Как показано в приведенном выше алгоритме, АЦП последовательного приближения требует:

Источник входного напряжения V _в .
Источник опорного напряжения V _ref для нормализации входа.
ЦАП для преобразования i- го приближения x _i в напряжение.
Компаратор для выполнения функции s ( x _i — x ) путем сравнения напряжения ЦАП с входным напряжением.
Регистр для хранения выходных данных компаратора и применения x _{i −1} — s ( x _{i −1} — x ) / 2 i .

Срабатывание АЦП последовательного приближения при падении входного напряжения от 5 до 0 В. Итерации по оси x . Значение приближения по оси y .

Пример: Десять шагов преобразования аналогового входа в 10-битный цифровой с использованием последовательного приближения показаны здесь для всех напряжений от 5 В до 0 В с итерациями 0,1 В. Поскольку опорное напряжение равно 5 В, когда входное напряжение также равно 5 В, все биты установлены. При снижении напряжения до 4,9 В очищаются только некоторые из младших битов. MSB будет оставаться установленным до тех пор, пока входное напряжение не станет равным половине опорного напряжения, 2,5 В.

Двоичные веса, присвоенные каждому биту, начиная со старшего бита, равны 2,5, 1,25, 0,625, 0,3125, 0,15625, 0,078125, 0,0390625, 0,01953125, 0,009765625, 0,0048828125. Все это в сумме дает 4,9951171875, что означает двоичное 1111111111 или один младший бит меньше 5.

Когда аналоговый вход сравнивается с внутренним выходом ЦАП, он эффективно сравнивается с каждым из этих двоичных весов, начиная с 2,5 В и либо сохраняя его, либо очищая в результате. Затем путем добавления следующего веса к предыдущему результату, повторного сравнения и повторения до тех пор, пока все биты и их веса не будут сравнены с входными данными, находится конечный результат — двоичное число, представляющее аналоговый вход.

Варианты

Тип счетчика АЦП: Цифро-аналоговый преобразователь можно легко развернуть, чтобы обеспечить обратную функцию аналого-цифрового преобразования. Принцип заключается в корректировке входного кода ЦАП до тех пор, пока выходной сигнал ЦАП не окажется в пределах ± 1 ⁄ 2 младшего разряда от аналогового входа, который должен быть преобразован в двоично-цифровую форму.
Сервопривод АЦП слежения: Это улучшенная версия счетного АЦП. Схема состоит из счетчика, направленного вверх-вниз, с компаратором, контролирующим направление счета. Аналоговый выход ЦАП сравнивается с аналоговым входом. Если входной сигнал больше, чем выходной сигнал ЦАП, выход компаратора становится высоким, и счетчик начинает отсчет. АЦП слежения имеет то преимущество, что он прост. Однако недостатком является время, необходимое для стабилизации, поскольку новое значение преобразования прямо пропорционально скорости, с которой изменяется аналоговый сигнал.

Заключение

Модули ЦАП могут иметь огромное значение в том, как вы слушаете любимые мелодии или как вам нравятся игры и фильмы. Тем не менее, если вам нужен высококлассный аппарат, вы должны быть готовы ослабить бюджет немного больше, чем обычно. Конечно, есть и недорогие устройства. Но все зависит от типа результатов, которые вы хотите получить. С этими устройствами вы действительно получаете то, за что платите!

И на этом всё! Вы читали блог INFOZET.RU. И мы с вами разобрали вопрос, какой самый лучший цап для музыки! Просьба поставить лайк, оценить данную статью. Или даже написать комментарий. До встречи!

Всё понятно5Хочу ещё1

Как выбрать цифро-аналоговый преобразователь (цап)