DIY Digital Analog Converter-O DIY Digital Analog Converter, Tłumaczenie cyfrowo zapisanych informacji z iPoda, laptopa lub innego sprzętu audio na analogowy dźwięk, który słyszymy, może być podstępnym projektem.Tak łatwo, jak to brzmi, nie osiągniesz pożądanych rezultatów bez jednego kluczowego komponentu - DAC.Pomimo tego, że twoje dźwięki są lepsze, dobrej jakości konwerter cyfrowo-analogowy pozwoli ci uzyskać lepsze tło dźwiękowe. W ten sposób tworzysz głębszy zakres odsłuchu dla swoich projektów.Oto najlepsza część.Nie musisz kupować DAC; wykonanie DIY DAC (konwerter cyfrowo-analogowy) jest niedrogie i stosunkowo łatwe. Dodatkowo, możesz to zrobić samemu z kilkoma narzędziami i przyrządami.Jednakże, jeśli uważasz to za trudne, nie martw się. Jesteśmy tu dla Ciebie.skoczmy w prawo.
Jak działa przetwornik cyfrowo-analogowy?
Zanim zagłębimy się w to, jak działa DAC, omówmy, czym jest przetwornik cyfrowo-analogowy.
DAC przechwytuje dane cyfrowe z Twojego urządzenia audio i zamienia je w analogowe sygnały audio, jeśli chodzi o elektronikę. Następnie. Wysyła te sygnały do wzmacniacza. Tak więc, gdy słuchasz nagrań cyfrowych, to co słyszysz to skonwertowany sygnał analogowy.
Proces konwersji
Jednak różne przetworniki DAC mają różne właściwości. Na przykład smartfony mają podstawowe przetworniki cyfrowo-analogowe, które działają wystarczająco dobrze do prowadzenia rozmów, ale nie do cieszenia się ulubioną kolekcją muzyki. Do tego potrzebny jest przetwornik DAC głośnika.
Teraz wiemy, że przetwornik cyfrowo-analogowy pozwala nam słuchać muzyki zapisanej w formatach cyfrowych. Ale co sprawia, że jeden przetwornik cyfrowo-analogowy jest lepszy od drugiego?
Przede wszystkim trzeba zrozumieć, co dzieje się wewnątrz DAC-a. Inżynierowie nagraniowi przekształcają sygnały analogowe w serię liczb (sygnały cyfrowe). Więc jeśli chcesz słuchać, musisz przekonwertować te strumienie liczb z powrotem na sygnały analogowe.
Schemat blokowy układu DAC
Ale DAC nie używa spójnej sekwencji czasowej do konwersji strumieni bitów. Skutkuje to tym, co znamy jako błędy taktowania. Dlatego podczas odtwarzania tych dźwięków, błędy te będą widoczne jako jitter.
Jittery negatywnie wpływają na jakość odtwarzania. Innymi słowy, Twoja muzyka nie będzie brzmiała wystarczająco dobrze.
Na szczęście zewnętrzne przetworniki cyfrowo-analogowe (słuchawkowe i głośnikowe) są w stanie poradzić sobie z tymi błędami taktowania. W przeciwieństwie do ich odpowiedników - wewnętrznych przetworników C/A.
Zewnętrzne party DAC
Tak więc, outboard DAC są idealne dla każdej konfiguracji odsłuchowej. Przykłady urządzeń z kompatybilnością z zewnętrznymi przetwornikami cyfrowo-analogowymi obejmują komputery stacjonarne i laptopy, domowe systemy stereo i smartfony.
Przykładowy zewnętrzny przetwornik cyfrowo-analogowy
DIY Digital Analog Converter-Jak działają konwertery cyfrowo-analogowe
Kilka lat wstecz nie mieliśmy przetworników C/A do tworzenia sygnałów analogowych. Kiedyś do tworzenia elektrycznych sygnałów analogowych używaliśmy taśm szpulowych i rowków płytowych. Obecnie jednak przetworniki cyfrowo-analogowe pozwalają nam cieszyć się wygodnym i przenośnym dźwiękiem cyfrowym.
Taśmy szpulowe i rowki płytowe
Oto jak to działa:
Po pierwsze, artysta produkuje utwór podczas procesu nagrywania. Mikrofony przechwytują głos artysty i instrumenty jako analogowy sygnał wejściowy.
Następnie sprzęt nagrywający wykorzystuje konwertery analogowo-cyfrowe (omówimy to później), aby przekształcić sygnały analogowe w sygnały cyfrowe. Proces ten pozwala na łatwe zapisanie tych sygnałów w postaci cyfrowego pliku audio.
Podczas odtwarzania cyfrowego pliku audio, przetwornik C/A przekształca sygnały z powrotem w analogowe sygnały audio.
Na koniec DAC przekazuje przekształcony analogowy sygnał wyjściowy do wzmacniacza. W ten sposób muzyka jest przesyłana przez głośniki lub słuchawki.
Jak działają konwertery analogowo-cyfrowe
Jak wspomniano wcześniej, ADC odgrywają ważną rolę w procesie konwersji sygnału cyfrowego na analogowy. ADCs cyfrowe obwody logiczne, takie jak raspberry Pi i Arduinos, do przekazywania w świecie rzeczywistym.
Sygnały analogowe pochodzą z różnych czujników i źródeł, które mierzą temperaturę, dźwięk, ruch, dźwięk lub światło.
Schemat obwodowy przetwornika analogowo-cyfrowego
Podczas gdy sygnały analogowe dostarczają nieograniczoną liczbę różnych wartości napięcia odniesienia, obwody w wersji cyfrowej pracują z sygnałami binarnymi z tylko stanami logicznymi, logicznym wysokim (1) i logicznym niskim (0). Potrzebujemy więc układu elektronicznego, który poradzi sobie z taką konwersją. Tu właśnie pojawia się ADC.
Tak więc, ADC przechwytuje napięcie analogowe i generuje cyfrowy kod wyjściowy, który reprezentuje napięcie analogowe. Ale jak to działa?
ADC wykonuje sekwencję podczas konwersji. Po pierwsze, próbkuje sygnał analogowy i kwantyfikuje go, aby określić jego rozdzielczość. Na koniec ustala wartość binarną i przekazuje ją jako cyfrowy sygnał wyjściowy do systemu w celu odczytania. Dwa kluczowe aspekty tego procesu to rozdzielczość i częstotliwość próbkowania.
DIY Digital Analog Converter-Jak zrobić konwerter cyfrowo-analogowy
Ponieważ mikrokontrolery odczytują tylko sygnały cyfrowe, różne modele są wyposażone w ADC. Ale niewiele z nich posiada DAC. Dlatego pokażemy Ci jak zrobić prosty konwerter cyfrowo-analogowy z łatwych do zdobycia materiałów. Dodatkowo, można go łatwo rozbudować do nieograniczonej liczby bitów rozdzielczości.
Bez dalszych ceregieli, oto kroki:
Krok 1: Zbierz swoje materiały
Możesz zamówić swój zestaw materiałów lub zebrać je samodzielnie. FoYou'lleed płytka drukowana, rezystory, kondensatory, diody i płyta XMOS.
Krok 2: DIY Digital Analog Converter-Zainstaluj swoje komponenty
Pierwszą rzeczą, którą musisz zainstalować w tym projekcie są rezystory i kondensatory na płytce drukowanej. Zainstaluj swój 470-omowy rezystor, a następnie kondensatory. Musisz jednak zainstalować największy kondensator przed zainstalowaniem pozostałych, zgodnie z oznaczeniami na płytce.
Upewnij się także, że przylutowałeś swój rezonator kwarcowy. Po drugie, zainstaluj diody w jednym kierunku, aby nie popełnić błędu. Na koniec zainstaluj złącza zgodnie z oznaczeniami na płytce.
Krok 3: Podłącz swoją płytkę XMOS
Jeśli chcesz aby twój DAC posiadał zarówno wejście SPDIF jak i USB, będziesz musiał kupić specjalną kartę (płytkę XMOS). Tak więc, gdy już kupisz kartę XMOS, zainstaluj ją za pomocą wszystkich niezbędnych złącz i stojaków montażowych.
Płytka XMOS
Uwaga: te elementy są dostarczane z zestawem.
Jeśli napotkasz jakiekolwiek problemy w tym kroku, może to być twój kondensator. Spróbuj zamienić położenie mniejszych kondensatorów. To powinno naprawić problem.
Krok 4: DIY Digital Analog Converter-Zmontuj swoją płytę sterowania i wyświetlacza
DAC ma różne przełączane wejścia i różne tryby pracy, wymaga więc płytki sterującej i wyświetlacza. Możesz znaleźć te elementy w zestawie. Następnie postępuj zgodnie z instrukcjami na płytce drukowanej, aby zainstalować płytkę sterowania i wyświetlacza. Na koniec podłącz przewody i wyświetlacz, a Twój układ jest kompletny.
Krok 5: Pierwsze testy
Przeprowadź pierwsze testy obwodu i upewnij się, że wszystko działa dobrze. Jeśli pierwsza kontrola wykaże, że wszystko działa dobrze, możesz zaczynać.
Krok 6: DIY Digital Analog Converter-Wybierz swój transformator
Będziesz potrzebował trzech regulowanych zasilaczy do swojej płytki: 2×15 V, 9-12 V oraz 9-12 V. Uzwojenie 2×15 składa się z 9-12 woltów z odczepem od środka. Natomiast dwa transformatory 9-12 V mają niezależne uzwojenia. Ponieważ pobór prądu przez płytę jest deficytowy, potrzebujesz tylko około 5-10 watów.
Krok 7: Zbuduj swoją obudowę
Teraz, gdy masz już gotowe zasilanie i obwód, następna jest obudowa. Możesz użyć obudowy z odbiornika satelitarnego lub innego sprzętu, który pasuje do twojego układu. Jednak instalacja płytki wewnątrz obudowy może wymagać trochę pracy mechanicznej.
Różne obudowy
Jeśli nie możesz znaleźć żadnej obudowy do swojej płytki, możesz kupić gotowe wersje online - jako alternatywę.
Krok 8: Zainstaluj swój panel przedni
Możesz napotkać drobne problemy podczas instalacji wskaźnika panelu przedniego. Dodatkowo, wymaga to trochę pracy mechanicznej, aby to naprawić.
Krok 9: DIY Digital Analog Converter-Montaż końcowy
Zbuduj swój zasilacz z płytki drukowanej, dwóch transformatorów (-15 +15 V dla pierwszego i dwóch 12 V uzwojeń dla drugiego). Na koniec zainstaluj wszystko w swojej obudowie.
Krok 10: Final Set-Up
Umieść wyjście dla słuchawek i zainstaluj dowolny wzmacniacz klasy A dla słuchawek wewnątrz obudowy.
Wzmacniacz
Dodatkowo, jeśli planujesz korzystać z urządzenia za pomocą połączenia USB, będziesz musiał pobrać sterowniki i odpowiednio je zainstalować.
Uwaga: możesz uaktualnić swój DAC, przeprowadzając eksperymenty i wymieniając kondensatory i wzmacniacze. Jeśli jednak te modernizacje nie przyniosą lepszych rezultatów, powróć do oryginalnych komponentów.
DIY Digital Analog Converter-Czynniki wpływające na proces konwersji
Nie wszystkie konwersje wymagają takiego samego czasu liczenia. Niektóre mogą wymagać wyższego, a inne niższego czasu zliczania. Typowy czas konwersji wynosi 4,1 ms/ 2 -= 2,05 ms. Może to być dobra wartość.
Jednak wartość ta produkowałaby 2 x 244 = 488, co oznacza średnio 488 konwersji.
Zatem wolniejsza częstotliwość zegara równa się mniejszej liczbie konwersji na sekundę. Dodatkowo konwerter o niskiej rozdzielczości (mniejsza liczba stopni zliczania) będzie miał wyższy współczynnik konwersji.
Jeszcze jednym czynnikiem wpływającym na proces konwersji jest dokładność. Dokładność komparatora decyduje o precyzji konwertera.
Słowa końcowe
Konwerter cyfrowo-analogowy jest ważnym elementem wszystkich urządzeń audio. Większość z tych urządzeń musi komunikować się ze światem rzeczywistym. Muszą więc konwertować sygnały cyfrowe na analogowe.
Dodatkowo, w swoich projektach możesz użyć czterech typów przetworników cyfrowo-analogowych, w tym przetwornika delta-sigma, przetwornika binarnego ważonego rezystorami, przetwornika segmentowego i przetwornika drabinkowego.
To podsumowuje wszystko, co musisz wiedzieć o przetwornikach cyfrowo-analogowych. Jeśli masz jakieś pytania, skontaktuj się z nami. Z przyjemnością pomożemy.