Convertidor digital a analógico (DAC) | Son tipos importantes | su trabajo y usos

Contenido

· Convertidor de digital a analógico (DAC)

· Funcionamiento de un convertidor de digital a analógico

· Símbolo eléctrico del convertidor de digital a analógico

· Tipos de convertidores de digital a analógico

· Aplicaciones del convertidor de digital a analógico

· Ventajas y desventajas del convertidor digital a analógico (DAC)

Convertidor de digital a analógico (DAC)

Un convertidor de digital a analógico es un dispositivo electrónico que realiza una operación de conversión. Como sugiere el nombre, convierte una señal de entrada digital en una señal de salida analógica. Las señales digitales, como la música digitalizada, se pueden convertir en sonidos analógicos mediante un convertidor de digital a analógico. Es uno de los tipos de convertidores de datos.

Un convertidor de digital a analógico también se conoce como DAC, d a convertidor, convertidor de dac, convertidor D / A, etc. Un convertidor de analógico a digital (ADC) realiza la operación inversa. Se requiere un DAC casi todas las veces en el circuito siempre que sea necesario ADC.

¡Conozca el convertidor analógico a digital!

Funcionamiento de un convertidor de digital a analógico

Un convertidor de digital a analógico es un equipo que funciona para la conversión de digital a analógico. Una señal digital se define como discreta en el tiempo y discreta en la señal de amplitud. Al mismo tiempo, una señal analógica se define como la señal de amplitud continua y continua en el tiempo. Un DAC convierte un número binario de coma fija (número abstracto de precisión adecuada) en una medida física.

La transformación tiene varios pasos. Un convertidor típico de digital a analógico convierte datos abstractos en secuencias conceptuales de impulsos. Luego, la serie se procesa utilizando un filtro de reconstrucción. 

Un convertidor de digital a analógico funciona según el teorema de muestreo de Nyquist-Shannon. Establece que: una señal de entrada se puede recuperar de su salida muestreada si la frecuencia de muestreo es dos veces mayor o igual que el componente de frecuencia más alto presente en la señal de entrada.

Hay varios parámetros para medir el rendimiento de un convertidor de digital a analógico. El ancho de banda de la señal de salida, la relación señal / ruido son algunos de los parámetros.

Símbolo eléctrico de un DAC

El siguiente símbolo representa un convertidor de digital a analógico.

Convertidor digital a analógico (DAC) | Son tipos importantes | su trabajo y usos
Símbolo del convertidor de digital a analógico

Tipos de convertidores de digital a analógico

La conversión de bits de entrada digital en señales analógicas se puede lograr a través de diferentes procesos. Analicemos algunos de los tipos:

A. DAC usando el método de resistencias ponderadas

Comencemos con un número digital de 4 bits. Lo convertiremos en analógico. Deje que el número digital - B3B2B1B0

Convertidor digital a analógico
Conversión binaria digital a analógica. Fuente de imagen - Giacomo Alessandroni creador QS: P170, Q100973368, Convertitore Digitale-Analogico a retirado a 4 bitCC BY-SA 4.0

El equivalente decimal será - N = 23B3+22B2+21B2+20B0

Aquí B3 es el dígito más significativo (MSB) mientras que B0 es el dígito menos significativo (LSB). El circuito aquí opera para producir una señal de salida analógica ponderada de acuerdo con las posiciones de los bits y sumarlos.

En el circuito, los voltajes lógicos, que representan la entrada binaria, se aplican a las resistencias correspondientes mediante interruptores. Las resistencias de los circuitos (excepto la resistencia de retroalimentación Rf) están conectados de forma ponderada de modo que la relación sucesiva sea 2. Es decir - R0 R1 = R1 R2 = R2 R3 = 2. Las resistencias también son inversamente proporcionales a su significado numérico del bit binario apropiado.

Cuando el bit binario es cero (0), el interruptor se enciende y se conecta a tierra. Si el bit binario es uno (1), el controlador está cerrado y conectado a la tensión de referencia VR.

La corriente i que se suministrará al terminal no inversor es -

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

Sustituyendo los valores de R0, R1, R2, R3 obtenemos -

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

Dado que G es tierra virtual, el voltaje de salida vo =

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

Ahora podemos observar que el voltaje de salida es proporcional al valor numérico de los dígitos binarios.

La precisión del DAC depende de las relaciones de las resistencias y de su capacidad para seguirse entre sí cuando varía la temperatura.

Este tipo de convertidores de digital a analógico tiene algunas desventajas. Requiere una amplia gama de resistencias para construir el convertidor si la entrada binaria consta de una gran cantidad de bits. El convertidor de escalera R-2R supera esta desventaja.

B. R - 2R Escalera tipo DAC

Una escalera de resistencias puede convertir una palabra binaria en analógica. Este tipo de DAC se conoce como convertidores de tipo escalera R - 2R.

Convertidor digital a analógico (DAC) | Son tipos importantes | su trabajo y usos
R - 2 R Tipo de escalera Conversión de digital a analógico. Fuente de imagen - Wiki Analógico

Para comprender el funcionamiento del circuito, supongamos que el terminal B0 está conectado a VR y el resto de los terminales (B1, B2, B3) están conectados a tierra. La figura resultante se muestra en el circuito:

Aplicamos el teorema de Thevenin a los nodos a0, a1, a2, a3 relacionados con el suelo. Obtenemos el circuito equivalente de Thevenin, que se muestra con más detalle en el curso a continuación:

La fuente equivalente tiene un voltaje de VR / 16 en serie con una resistencia 3R.

Nuevamente, si el terminal B1 está conectado a Vr y los terminales B0, B2, B3 están conectados a tierra, entonces aplicando también el teorema de Thevenin, se puede demostrar que la fuente tiene un voltaje VR / 8 en serie con una resistencia 3R.

De manera similar, cuando B2 está conectado con VR y las entradas de reposo están conectadas a tierra, encontraremos que el circuito equivalente de Thevenin tiene un voltaje de fuente de VR / 4 en serie con una resistencia 3R.

Lo mismo para la conexión de B3 con la realidad virtual. El circuito equivalente da el voltaje de la fuente como VR / 2 y la resistencia en serie de 3R.

La corriente i obtenida por el principio de superposición - 

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

Dado que G es tierra virtual, el voltaje de salida vo =

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

La ecuación viene como:

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

Aquí y ahora podemos darnos cuenta de que el voltaje de salida es proporcional al valor numérico de los dígitos binarios. Este circuito puede convertir fácilmente dígitos binarios grandes, ya que es fácilmente extensible. Todo lo que necesitamos agregar son interruptores adicionales y resistencias adicionales para la escalera.

Una de las características vitales de un convertidor de digital a analógico es que el cambio más pequeño del circuito define su resolución.

Aplicaciones del convertidor de digital a analógico

La era moderna tiene una gran demanda de datos digitalizados. Es por eso que existe una demanda creciente de un convertidor de analógico a digital. Pero debemos tener en cuenta que usamos señales analógicas en nuestro día a día, y el mundo es analógico. Entonces, siempre que necesitemos un convertidor de analógico a digital, necesitamos un convertidor de digital a analógico. Tanto los DAC como los ADC han contribuido más a la revolución digital.

Convertidor digital a analógico (DAC) | Son tipos importantes | su trabajo y usos
Un proceso general de DAC y ADC. Fuente de imagen - MegodenasConversión AD DA, marcado como dominio público, más detalles sobre Wikimedia Commons

Tomemos un ejemplo del mundo real para comprender su necesidad. Considere una llamada telefónica. Al principio, la persona que llama comienza a hablar. El habla es una señal analógica, que se convierte en una señal digital utilizando un convertidor analógico a digital o ADC. Cuando la señal digitalizada se transporta al extremo del receptor, nuevamente debe convertirse en una señal analógica; de lo contrario, el receptor no comprenderá los datos enviados. Aquí, un convertidor de digital a analógico sirve para este propósito.

Procesamiento de audio:

La música y otros audios se almacenan en formato digitalizado en la era actual de la digitalización. Cuando necesitemos escucharlos en altavoces o auriculares, entonces la forma digitalizada debe convertirse en una señal analógica. Es por eso que los DAC se encuentran en todos los dispositivos que pueden reproducir música como: reproductor de música MP3, reproductor de DVD, reproductor de CD, computadoras portátiles, teléfonos móviles, etc.

Los sistemas de alta fidelidad de alta fidelidad utilizan DAC independientes especializados. Se encuentran DAC similares en altavoces digitales modernos, como altavoces USB, tarjetas de sonido, etc.

En las comunicaciones de voz sobre IP, la fuente está digitalizada. Por lo tanto, se necesita un DAC para reconstruir la parte digitalizada en una señal analógica.

Codificación de vídeo:

El sistema codificador de video procesa una señal de video y envía señales digitales a los circuitos integrados.

Pantalla digital:

El controlador gráfico generalmente usa una tabla de búsqueda para generar señales enviadas a salidas analógicas como señales RGB para controlar la pantalla.

Calibración:

Un convertidor de digital a analógico puede proporcionar calibración de tipos dinámicos para aumentar la precisión del sistema de prueba.

Motor de control:

Los convertidores de digital a analógico también se utilizan en dispositivos de control de motores donde se requiere la señal de control de voltaje.

Los DAC también se utilizan en sistemas de distribución de datos, potenciómetros digitales, software de radio y muchos otros lugares.

Ventajas y desventajas del convertidor digital a analógico (DAC)

Ventajas de DAC

Como se mencionó anteriormente, un convertidor de digital a analógico es tan importante como un convertidor de analógico a digital, tiene demasiados puntos para discutir. Cada dispositivo eléctrico y electrónico tiene sus ventajas y desventajas. Los DAC no son una excepción. Algunos de sus beneficios son:

  • Las grandes entradas digitales - binarias se pueden convertir a su forma analógica fácilmente.
  • Uno de los métodos de conversión más rápidos.
  • Circuitos simples de implementar.

Desventajas de DAC

  • Los circuitos utilizan amplificadores operacionales costosos.
  • Algunos errores como: error de ganancia, error de compensación, la no linealidad generalmente es causada por el resistor empleado en el circuito.
  • La disipación de energía es alta.

Sobre Sudipta Roy

Convertidor digital a analógico (DAC) | Son tipos importantes | su trabajo y usosSoy un entusiasta de la electrónica y actualmente me dedico al campo de la Electrónica y las Comunicaciones.
Tengo un gran interés en explorar tecnologías modernas como la inteligencia artificial y el aprendizaje automático.
Mis escritos están dedicados a proporcionar datos precisos y actualizados a todos los alumnos.
Ayudar a alguien a adquirir conocimientos me produce un inmenso placer.

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