Цап принцип работы. Принцип работы и применение цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП)

3.3.4 Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи

U_вых=e*(Q₁ 1+Q₂*2+Q₃*4+Q₄*8+…), (1)

где e — напряжение, соответствующее весу младшего разряда, Q_i — значение i -го разряда двоичного кода (0 или 1).

Например, числу 1001 соответствует

U_вых=у*(1*1+0*2+0*4+1*8)=9*e, а числу 1100

U_вых=e*(0*1+0*2+1*4+1*8)=12*e.

На рисунке 3.3.4.1 приведена схема цифро — аналогового преобразователя.

Рисунок 3. 3.4.1 — Схема цифро-аналогового преобразователя

Упрощенная схема реализации ЦАП представлена на рис1. В схеме i – й ключ замкнут при Q

Эквивалентное сопротивление обведенного пунктиром двухполюсника Rэк и сопротивление нагрузки Rн образуют делитель напряжения, тогда

Uвых = E Rн / Rэк + Rн » E*Rн / Rэк  (2)

Проводимость двухполюсника 1 / Rэк равна сумме проводимостей ветвей (при Q_i=1 i – ветвь включена, при Q_i=0 – отключена):

1 / Rэк = Q1 / 8R + Q2 / 4R + Q3 / 2R + Q4 / R   (3)

Подставив (3) в (2), получаем выражение, идентичное (1)

Uвых = (8Е Rн / R)*( Q₁*1 + Q₂*2 + Q₃*4 + Q₄*8 )

Очевидно, что е = 8Е Rн / R.

2. Аналогово-цифровые преобразователи. В информационных и управляющих системах часть (или вся) информация от датчиков бывает представлена в аналоговой форме. Для ее ввода в цифровые ЭВМ и цифровое управляющее устройство широко применяются аналогово-цифровые преобразователи (АЦП). В большинстве случаев АЦП выполняют преобразование входного напряжения или тока в двоичный цифровой код.

Существуют различные типы АЦП. Мы остановимся лишь на тех типах, которые получили в настоящее время наибольшее распространение.

Рисунок 3.3.4.2 — Схема АЦП последовательного приближения

2.1. АЦП последовательного приближения (АЦППП). Структурная схема АЦППП

Погрешность АЦППП определяется неточностью ЦАП, зоной нечувствительности и смещением нуля компаратора, а также погрешностью схемы выборки – хранения.

Поскольку в такой схеме ошибка в каком – либо разряде в дальнейшем не корректируется, необходимо, чтобы время на “взвешивание” каждого разряда было достаточно для затухания переходного процесса до уровня, соответствующего половине младшего разряда, и чтобы при разбалансе U1 – U0 на это значение компаратора успел сработать. Общее время преобразования

t_пр=t_вх+n(t_з,к+t_у+t_ц)+t_cб,

где tвх – время, необходимое для фиксации Uвх схемой ВХ; n – число разрядов; tз,к – время задержки, вносимое компаратором; tу – время установления U1 на входе ЦАП; tц – время задержки цифровых элементов в схеме управления и срабатывания триггера; tсб – время, необходимое для сброса ЦАП в исходное состояние, включая время, необходимое для синхронизации с началом такта.

Наибольшую долю в tпр обычно вносит tу, наибольшая величина которого может быть оценена следующим образом:

tу=(1+n)Т_эln2,

где Tэ – эквивалентная постоянная времени на входе ЦАП. Если на его выходе включен ОУ, который полезен для уменьшения выходного сопротивления и ускорения тем самым переходного процесса, то Tэ» 1/2p fср (fср – частота среза ОУ по контуру обратной свази).

При 12 – разрядном АЦП и использовании быстродействующего ЦАП с tу=100 нс время tпр близко к 1,5 мкс. В большинстве случаев tпр такого преобразователя достигает 10 – 100 мкс.

2.2. АЦП параллельного типа (АЦПП). Существенное уменьшение tпр удается получить в АЦП параллельного типа. Его структурная схема приведена на рис3. Здесь входная аналоговая величина U₀ с выхода схемы ВХ сравнивается с помощью 2ⁿ⁺¹ – 1 компараторов с 2(2ⁿ-1) эталонными уровнями, образованными делителями из резисторов равного сопротивления. При этом срабатывают m младших компараторов, образующих на выходах схем И-НЕ нормальный единичный код, затем который с помощью специального дешифратора ДШ преобразуется в двоичный выходной сигнал.

Погрешность АЦПП определяется неточностью и нестабильностью эталонного напряжения, резистивного делителя и погрешностями компараторов. Значительную роль могут играть входные токи компараторов, если делитель недостаточно низкоомный. На рисунке 3.3.4.3 приведена структурная схема АЦП параллельного типа.

Рисунок 3.3.4.3 — Схема АЦП параллельного типа.

Время преобразования складывается из следующих составляющих:

t_{пр =} t_вх + t_з,к + a t_л,сi ,

где t_л,сi– Время задержки логичесих схем; k – число последовательно включенных логических схем.

При использовании компаратров со стробированием АЦПП может быть без схемы ВХ. При этом он обеспечивает наибольшее быстродействие по сравнению с любыми другими АЦП.

Рисунок 3.3.4.4 — АЦП и ЦАП.

На рисунке 3.3.4.4, показана схема для преобразование аналоговой величины (напряжения) в цифровой код и обратное проебразование цифрового кода в аналоговую величину. Процесс работы схемы показан на временной диаграмме. Временная диаграмма, иллюстрирующая работу АЦП и ЦАП, приведена на рисунке 3.3.4.5.

Рисунок 3.3.4.5 — Диаграмма работы АЦП и ЦАП.

Задание:

1. Используя пакет Electronics Workbench спроектировать схему представленную на рисунке 3.3.4.4, и провести анализ изменения напряжения, меняя частоту и амплитуду, изменить время замыкания и размыкания каждого из ключей.
2. Составить отчет о выполнении лабораторной работы в MS Word в который включить
   — Схемы ЦАП и АЦП;
   — Временные диаграммы работы ЦАП и АЦП.

НОУ ИНТУИТ | Лекция | Применение ЦАП и АЦП

< Лекция 12 || Лекция 13: 123456 || Лекция 14 >

Аннотация: В лекции рассматриваются принципы работы аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей, о типах микросхем ЦАП и АЦП, их алгоритмах работы, параметрах, типовых схемах включения, а также о способах реализации на их основе некоторых часто встречающихся функций.

Ключевые слова: ЦАП, DAC, analog, converter, аналого-цифровые преобразователи, АЦП, ADC, телевизор, вывод, очередь, опорное напряжение, операционный усилитель, Z-резистор, аналоговый сигнал, отрицательная обратная связь, параллельный регистр, двоичный счетчик, тактовый генератор, тактовый сигнал, значение сигнала, сумматор, CLK, Цифровой сигнал, шифратор, компаратор кодов, буферная память, синхронизация процессов, интегратор

Как уже отмечалось во «Микросхемы и их функционирование» , цифро-аналоговые преобразователи ( ЦАП, DAC — «Digital-to-Analog Converter») и аналого-цифровые преобразователи ( АЦП, ADC — «Analog-to-Digital Converter») главным образом применяются для сопряжения цифровых устройств и систем с внешними аналоговыми сигналами, с реальным миром. При этом АЦП преобразует аналоговые сигналы во входные цифровые сигналы, поступающие на цифровые устройства для дальнейшей обработки или хранения, а ЦАП преобразует выходные цифровые сигналы цифровых устройств в аналоговые сигналы (см.рис. 2.12).

ЦАП и АЦП применяются в измерительной технике (цифровые осциллографы, вольтметры, генераторы сигналов и т.д.), в бытовой аппаратуре (телевизоры, музыкальные центры, автомобильная электроника и т.д.), в компьютерной технике (ввод и вывод звука в компьютерах, видеомониторы, принтеры и т.д.), в медицинской технике, в радиолокационных устройствах, в телефонии и во многих других областях. Применение ЦАП и АЦП постоянно расширяется по мере перехода от аналоговых к цифровым устройствам.

В качестве ЦАП и АЦП обычно применяются специализированные микросхемы, выпускаемые многими отечественными и зарубежными фирмами.

intuit.ru/2010/edi»>Сразу же надо отметить, что для грамотного и профессионального использования микросхем ЦАП и АЦП совершенно не достаточно знания цифровой схемотехники. Эти микросхемы относятся к аналого-цифровым, поэтому они требуют также знания аналоговой схемотехники, существенно отличающейся от цифровой. Практическое применение ЦАП и АЦП требует расчета аналоговых цепей, учета многочисленных погрешностей преобразования (как статических, так и динамических), знания характеристик и особенностей аналоговых микросхем (в первую очередь, операционных усилителей) и многого другого, что далеко выходит за рамки этой книги. Существует обширная литература, специально посвященная именно вопросам применения ЦАП и АЦП. Поэтому в данной лекции мы не будем говорить о специфике выбора и принципах включения конкретных микросхем ЦАП и АЦП мы будем рассматривать только основные особенности методов соединения ЦАП и АЦП с цифровыми узлами. Нас будет в первую очередь интересовать организация цифровых узлов, предназначенных для соединения с ЦАП и АЦП.

Применение ЦАП

В общем случае микросхему ЦАП можно представить в виде блока (рис. 13.1), имеющего несколько цифровых входов и один аналоговый вход, а также аналоговый выход.

Рис. 13.1. Микросхема ЦАП

На цифровые входы ЦАП подается n-разрядный код N, на аналоговый вход — опорное напряжение U_оп (другое распространенное обозначение — U_REF ). Выходным сигналом является напряжение U_вых (другое обозначение — U_O ) или ток I_вых (другое обозначение — I_O ). При этом выходной ток или выходное напряжение пропорциональны входному коду и опорному напряжению. Для некоторых микросхем опорное напряжение должно иметь строго заданный уровень, для других допускается менять его значение в широких пределах, в том числе и изменять его полярность (положительную на отрицательную и наоборот). ЦАП с большим диапазоном изменения опорного напряжения называется умножающим ЦАП, так как его можно легко использовать для умножения входного кода на любое опорное напряжение.

Кроме информационных сигналов, микросхемы ЦАП требуют также подключения одного или двух источников питания и общего провода. Обычно цифровые входы ЦАП обеспечивают совместимость со стандартными выходами микросхем ТТЛ.

Чаще всего в случае, если ЦАП имеет токовый выход, его выходной ток преобразуется в выходное напряжение с помощью внешнего операционного усилителя и встроенного в ЦАП резистора R_ОС, один из выводов которого выведен на внешний вывод микросхемы (рис. 13.2). Поэтому, если не оговорено иное, мы будем в дальнейшем считать, что выходной сигнал ЦАП — напряжение U_O.

Рис. 13.2. Преобразование выходного тока ЦАП в выходное напряжение

intuit.ru/2010/edi»>Суть преобразования входного цифрового кода в выходной аналоговый сигнал довольно проста. Она состоит в суммировании нескольких токов (по числу разрядов входного кода), каждый последующий из которых вдвое больше предыдущего. Для получения этих токов используются или транзисторные источники тока, или резистивные матрицы, коммутируемые транзисторными ключами.

В качестве примера на рис. 13.3 показано 4-разрядное (n = 4) цифро-аналоговое преобразование на основе резистивной матрицы R–2R и ключей (в реальности используются ключи на основе транзисторов). Правому положению ключа соответствует единица в данном разряде входного кода N (разряды D0 D3). Операционный усилитель может быть как встроенным (в случае ЦАП с выходом по напряжению), так и внешним (в случае ЦАП с выходом по току).

Рис. 13.3. 4-разрядное цифро-аналоговое преобразование

intuit.ru/2010/edi»>Первым (левым по рисунку) ключом коммутируется ток величиной U_REF/2R, вторым ключом — ток U_REF/4R, третьим — ток U_REF/8R, четвертым — ток U_REF/16R. То есть токи, коммутируемые соседними ключами, различаются вдвое, как и веса разрядов двоичного кода. Токи, коммутируемые всеми ключами, суммируются и преобразуются в выходное напряжение с помощью операционного усилителя с сопротивлением R_ОС=R в цепи отрицательной обратной связи.

При правом положении каждого ключа (единица в соответствующем разряде входного кода ЦАП ) ток, коммутируемый этим ключом, поступает на суммирование. При левом положении ключа (нуль в соответствующем разряде входного кода ЦАП ) ток, коммутируемый этим ключом, на суммирование не поступает.

Суммарный ток I_O от всех ключей создает на выходе операционного усилителя напряжение U_O=I_O R_ОС=I_OR. То есть вклад первого ключа (старшего разряда кода) в выходное напряжение составляет U_REF/2, второго — U_REF/4, третьего — U_REF/8, четвертого — U_REF/16. Таким образом, при входном коде N = 0000 выходное напряжение схемы будет нулевым, а при входном коде N = 1111 оно будет равно –15U_REF/16.

В общем случае выходное напряжение ЦАП при R_ОС = R будет связано со входным кодом N и опорным напряжением U_REF простой формулой

UВЫХ = –N • UREF 2-n

где n — количество разрядов входного кода. Знак минус получается из-за инверсии сигнала операционным усилителем. Эту связь можно проиллюстрировать также табл. 13.1.

intuit.ru/2010/edi»>Некоторые микросхемы ЦАП предусматривают возможность работы в биполярном режиме, при котором выходное напряжение изменяется не от нуля до U_REF, а от –U_REF до +U_REF. При этом выходной сигнал ЦАП U_ВЫХ умножается на 2 и сдвигается на величину U_REF. Связь между входным кодом N и выходным напряжением U_ВЫХ будет следующей:

UВЫХ=UREF(1–N•21–n)

Дальше >>

< Лекция 12 || Лекция 13: 123456 || Лекция 14 >

Типы, 5 видов использования —

·       Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП)

·       Работа цифро-аналогового преобразователя

·      цифро-аналогового преобразователя

·       Применение цифро-аналогового преобразователя

·       Преимущества и недостатки цифро-аналогового преобразователя (ЦАП)

Цифро-аналоговый преобразователь — это электронное устройство, выполняющее операцию преобразования. Как следует из названия, он преобразует цифровой входной сигнал в аналоговый выходной сигнал. Цифровые сигналы, такие как оцифрованная музыка, могут быть преобразованы в аналоговые звуки с помощью цифро-аналогового преобразователя. Это один из типов преобразователей данных.

Цифро-аналоговый преобразователь также известен как ЦАП, цифро-аналоговый преобразователь, цап-преобразователь, цифро-аналоговый преобразователь и т. д. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) выполняет обратную операцию. ЦАП требуется почти каждый раз в схеме всякий раз, когда есть необходимость в АЦП.

Узнайте об аналого-цифровом преобразователе!

Цифро-аналоговый преобразователь — это оборудование, работающее для цифро-аналогового преобразования. Цифровой сигнал определяется как дискретный по времени и дискретный по амплитуде сигнал. В то же время аналоговый сигнал определяется как непрерывный во времени и непрерывный по амплитуде сигнал. ЦАП преобразует двоичное число с фиксированной точкой (абстрактное число адекватной точности) в физическое измерение.

Трансформация состоит из нескольких этапов. Типичный цифро-аналоговый преобразователь преобразует абстрактные данные в концептуальные последовательности импульсов. Затем ряд обрабатывается с помощью фильтра реконструкции.

Цифро-аналоговый преобразователь работает на основе теоремы дискретизации Найквиста-Шеннона. В нем говорится, что входной сигнал может быть восстановлен из его дискретизированного выхода, если частота дискретизации в два раза больше или равна самой высокой частотной составляющей, присутствующей во входном сигнале.

Существует несколько параметров для измерения производительности цифро-аналогового преобразователя. Полоса пропускания выходного сигнала, отношение сигнал/шум – вот некоторые из параметров.

Приведенный ниже символ представляет цифро-аналоговый преобразователь. Символ цифро-аналогового преобразователя

Преобразование цифровых входных битов в аналоговые сигналы может быть достигается с помощью различных процессов. Давайте обсудим некоторые из типов —

Начнем с 4-битного цифрового числа. Мы переведем его в аналог. Пусть цифровой номер – B ₃ B ₂ B ₁ B ₀

Десятичный эквивалент будет — N = 2 ³ B ₃ +2 ² B ₂ +2 ¹ B ₂ +2 ⁰ B ₀

Здесь B ₃ — наиболее значимая цифра (MSB), тогда как B ₀ является наиболее значимой цифрой (MSB), тогда как B ₀ — это по крайней мере, — по крайней мере. значащая цифра (младший разряд). Схема здесь работает для создания аналогового выходного сигнала, взвешенного в соответствии с битовыми позициями, и суммирует их.

В схеме логические напряжения, представляющие двоичный вход, подаются на соответствующие резисторы с помощью переключателей. Резисторы цепей (кроме резистора обратной связи R _f ) связаны взвешенным образом так, что последовательное отношение равно 2. То есть – R ₀ / R ₁ = R ₁ / R ₂ = R ₂ / R _{3 = 2. Резисторы также обратно пропорциональны их числовому значению соответствующего двоичного разряда.}

Когда двоичный бит равен нулю (0), переключатель включен и подключен к земле. Если двоичный бит равен единице (1), контроллер замкнут и подключен к опорному напряжению В _Р .

Ток i, подаваемый на неинвертирующую клемму, равен –

i = В _R * ( B ₃ / R ₃ + B ₂ / R ₂ + B 19062 / r ₁ + B ₀ / R ₀ )

Заменить значения R ₀ , R ₁ , R ₂ , R ₃ . V _R / R) * (2 ³ B ₃ +2 ² B ₂ +2 ¹ B ₂ +2 ⁰ B ₀ )

Поскольку G -виртуальное земля, выходное напряжение v _O =

V _O = -I * R ₌

V _O = -I * R ₌

V _o = -I * R ₌

V _o = -I * R ₌

V _{v = -I * R =}

V _{v . F = — (V R / R) * R F * (2 ³ B 3 +2 ² B 2 +2 ¹ B 2 +2 ^{0 1 B 2 +2 0 1} B 2 +2 ^{0 1 B 2 +2 0 B 0 )}}

Теперь мы можем заметить, что выходное напряжение пропорционально числовому значению двоичных разрядов.

Точность ЦАП зависит от соотношения резисторов и их способности отслеживать друг друга при изменении температуры.

Цифро-аналоговые преобразователи этого типа имеют некоторые недостатки. Для построения преобразователя требуется широкий диапазон резисторов, если двоичный вход состоит из большого количества битов. Преобразователь лестничного типа Р-2Р лишен этого недостатка.

Релейная диаграмма сопротивлений может преобразовывать двоичное слово в аналоговое. Этот тип ЦАП известен как преобразователи R – 2R лестничного типа. R – 2R лестничного типа цифро-аналоговое преобразование. Источник изображения — Wiki Analog

Для понимания работы схемы предположим, что клемма B0 подключена к VR, а остальные клеммы (B1, B2, B3) подключены к земле. Полученная цифра показана на схеме –

. Применим теорему Тевенина к узлам а0, а1, а2, а3 относительно земли. Мы получаем эквивалентную схему Тевенина, которая далее показана ниже —

. Эквивалентный источник имеет последовательное напряжение VR/16 с сопротивлением 3R.

Опять же, если клемма B1 подключена к Vr, а клеммы B0, B2, B3 подключены к земле, то, применяя также теорему Тевенина, можно показать, что источник имеет напряжение VR /8 последовательно с сопротивлением 3р.

Аналогично, когда B2 подключен к VR, а остальные входы подключены к земле, мы обнаружим, что эквивалентная схема Thevenin имеет напряжение источника VR / 4 последовательно с сопротивлением 3R.

То же для соединения B3 с VR. Эквивалентная схема дает напряжение источника как VR / 2 и последовательное сопротивление 3R.

Ток i, полученный по принципу суперпозиции – 

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

Поскольку G — виртуальная земля, выходное напряжение v _o =

V _o = -i * R _f = – ( V _R / R ) * R _f * (B0/23 + B1/22 + B2/21 + B3/20 )

Уравнение принимает вид –

V _o = -i * R _f = – ( V _R / 48R ) * R _f * ( 2 ^{3 706 2 B 39062 2 B ₂ +2 1 B ₂ +2 0 B ₀ )}

Здесь и сейчас мы можем понять, что выходное напряжение пропорционально числовому значению двоичных разрядов. Эта схема может легко преобразовывать большие двоичные цифры, поскольку она легко расширяема. Все, что нам нужно добавить, это дополнительные переключатели и дополнительные резисторы для лестницы.

Одной из важнейших особенностей цифро-аналогового преобразователя является то, что наименьшее изменение схемы определяет ее разрешение.

Современная эпоха предъявляет высокие требования к оцифрованным данным. Именно поэтому существует растущий спрос на аналого-цифровой преобразователь. Но мы должны помнить, что мы используем аналоговые сигналы в нашей повседневной жизни, а мир аналоговый. Итак, всякий раз, когда нам нужен аналого-цифровой преобразователь, нам нужен цифро-аналоговый преобразователь. И ЦАП, и АЦП внесли наибольший вклад в цифровую революцию. Общий процесс ЦАП и АЦП. Источник изображения — Megodenas, Conversion AD DA, помечено как общественное достояние, подробнее на Wikimedia Commons 9.0023

Давайте возьмем реальный пример, чтобы понять их потребности. Рассмотрим телефонный звонок. Сначала звонящий начинает говорить. Речь представляет собой аналоговый сигнал, который преобразуется в цифровой сигнал с помощью аналого-цифрового преобразователя или АЦП. Когда оцифрованный сигнал передается на конец приемника, его снова необходимо преобразовать в аналоговый сигнал; в противном случае получатель не поймет отправленные данные. Здесь цифро-аналоговый преобразователь служит цели.

Музыка и другие аудиофайлы хранятся в цифровом формате в сегодняшнюю эпоху цифровизации. Когда нам нужно услышать их в динамиках или наушниках, то оцифрованную форму необходимо преобразовать в аналоговый сигнал. Вот почему ЦАП можно найти в каждом устройстве, которое может воспроизводить музыку, например, в музыкальных проигрывателях MP3, DVD-плеерах, проигрывателях компакт-дисков, ноутбуках, мобильных телефонах и т. д.

Высококачественные системы Hi-Fi используют специализированные автономные ЦАПы. Подобные ЦАП можно найти в современных цифровых динамиках, таких как USB-динамики, звуковые карты и т. д.

При передаче голоса по IP источник оцифровывается. Таким образом, ЦАП необходим для преобразования оцифрованной части в аналоговый сигнал.

Система кодирования видео обрабатывает видеосигнал и отправляет цифровые сигналы на ИС.

Графический контроллер обычно использует справочную таблицу для генерации сигналов, отправляемых на аналоговые выходы, таких как сигналы RGB для управления дисплеем.

Цифро-аналоговый преобразователь может обеспечить калибровку динамических типов для повышения точности системы тестирования.

Цифро-аналоговые преобразователи также используются в устройствах управления двигателем, где требуется сигнал управления напряжением. ЦАП

также используются в системах распределения данных, цифровых потенциометрах, программном радио и во многих других местах.

Как упоминалось ранее, цифро-аналоговый преобразователь так же важен, как и аналого-цифровой преобразователь. Каждое электрическое и электронное устройство имеет как свои преимущества, так и недостатки. ЦАПы не исключение. Некоторые из его преимуществ: –

• Большие цифровые – двоичные входы могут быть легко преобразованы в аналоговую форму.
• Один из самых быстрых способов конвертации.
• Простые схемы.

• В схемах используются дорогие операционные усилители.
• Некоторые ошибки, такие как ошибка усиления, ошибка смещения, нелинейность обычно вызваны резистором, используемым в цепи.
• Большое рассеивание мощности.

Что такое ЦАП, как он работает и как им пользоваться?

ЦАП или цифро-аналоговые преобразователи иногда вызывают путаницу, но, по сути, ЦАП — это усилитель для наушников, который сохраняет (а иногда и улучшает) качество звука.

Однако внутри ЦАП происходит нечто большее, чем простой усилитель для наушников, поэтому в этой статье мы подробно расскажем о том, что такое цифро-аналоговый преобразователь.

Вы также узнаете, как работает ЦАП, как им пользоваться и когда его следует использовать. Продолжайте читать, чтобы узнать больше о цифро-аналоговых преобразователях!

Что такое ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь)?

ЦАП или цифро-аналоговый преобразователь — это устройство, которое преобразует цифровые сигналы от источника звука в аналоговые звуковые волны, которые может слышать слушатель.

ЦАП может быть небольшим и простым в использовании, а может быть достаточно большим, чтобы поместиться на рабочем столе и иметь некоторые дополнительные настройки. Они поставляются в различных размерах для различных нужд.

Если вы знакомы с усилителями для наушников или аудиоинтерфейсами, цифро-аналоговый преобразователь аналогичен. Аудиоинтерфейсы, ЦАП и усилители для наушников находятся в одной области, но имеют свои различия. Аудиоинтерфейсы имеют встроенный ЦАП, но не считаются настоящими ЦАПами, поскольку они записывают звук вместе с его преобразованием.

Цифро-аналоговый преобразователь преобразует звук после его ввода в устройство и отправляет его, тогда как аудиоинтерфейсы преобразуют звук при вводе, а также перед выводом, в зависимости от того, что вы делаете.

Усилитель для наушников обычно встроен в более дорогие цифро-аналоговые преобразователи для усиления звука перед его отправкой на динамики или наушники, а также есть ЦАП, в которые нет встроенных усилителей, поэтому ЦАП тоже не то же самое. как усилитель для наушников.

Если у вас есть ЦАП без встроенного усилителя, вам потребуется внешний усилитель для подключения к ЦАП.

Как работает ЦАП?

Цифро-аналоговый преобразователь преобразует звук, выходящий из источника, в него. Звук отправляется на ЦАП в цифровой форме электрических импульсов с двоичным кодом.

Двоичный код представляет собой последовательность единиц и нулей в последовательности, и эти единицы и нули составляют крошечные фрагменты цифровой информации, которая будет отправлена ​​на ЦАП.

Затем цифро-аналоговый преобразователь преобразует цифровую информацию в аналоговые звуковые волны и выводит их на наушники или другие прослушивающие устройства, подключенные к ЦАП, чтобы пользователь мог слышать звук.

Когда ЦАП преобразует звук из цифрового в аналоговый, крошечный компьютер внутри него делает снимки аудиосигнала каждые несколько микросекунд. Эти моментальные снимки, также называемые выборками , преобразуются в уровни напряжения.

Затем компьютер измеряет уровни напряжения и присваивает каждому образцу числа из двоичного кода. Количество измерений, производимых каждую секунду, называется 9.0003 частота дискретизации .

После этого обработанные цифровые данные должны быть преобразованы в аналоговые звуковые волны, которые мы можем услышать. ЦАП преобразует выборки обратно в уровни напряжения. Фильтр нижних частот применяется к уровням напряжения, чтобы сгладить любые шероховатости в непрерывном сигнале. Затем звук отправляется на выход из ЦАП и поступает на ваши наушники, динамики или любое другое устройство, которое вы подключили к выходному разъему ЦАП.

ЦАП сохраняют точность звука благодаря цифровому аудиосигналу. С такими вещами, как виниловые пластинки, запись на винил вносит артефакты, которые могут быть нежелательными, такие как искажения и шипение, хлопки и деформации.

При цифровой аудиозаписи процесс просто смешивает числа со стереоизображением, поэтому эти нежелательные артефакты можно удалить или полностью обойти.

Цифровой звук является точным представлением того, что было изначально записано, благодаря этой способности обходить артефакты аналогового сигнала. Та же концепция применима и к ЦАП, и в некоторых случаях со звуком не очень хорошего качества цифро-аналоговый преобразователь может даже улучшить точность воспроизведения звука.

Как вы используете ЦАП?

В зависимости от того, какой у вас ЦАП, его использование может быть либо очень простым, либо более трудоемким, но если вы обращаетесь к подобным статьям, читаете руководство по вашему ЦАП или смотрите обучающие видео на YouTube, вам следует быть установлен, и это не должно быть слишком сложно ориентироваться с помощью вашего ЦАП, если вы новичок.

Некоторые цифро-аналоговые преобразователи выглядят как обычный USB-накопитель, но также имеют входной и выходной разъемы и, возможно, даже кнопки регулировки громкости.

В этом случае все, что вам нужно сделать, это подключить устройство к входному разъему ЦАП и подключить динамики или наушники к выходу. Оттуда вы сможете воспроизводить свою музыку и слышать ее так, как задумал исполнитель.

Эти ЦАП меньшего размера чаще всего используются (и обычно предназначены для них) с небольшими устройствами, такими как iPhone и Android, а в некоторых случаях даже с ноутбуками.

Для более продвинутых цифро-аналоговых преобразователей, таких как те, которые стоят на вашем компьютерном столе или в центре вашего домашнего кинотеатра, они могут быть немного более утомительными в использовании.

Более продвинутые ЦАП, как правило, имеют больше функций, таких как ЖК-экран, который позволяет редактировать подключения ЦАП или выравнивать звук в соответствии с вашими звуковыми предпочтениями.

В большинстве случаев в этих меню легко перемещаться с помощью регулятора громкости и кнопок на ЦАП, но в некоторых случаях возиться с различными настройками может быть проблематично.

Самое большее, что вам нужно будет сделать, это настроить параметры ЦАП по своему вкусу при первом использовании, после чего обычно не нужно ничего менять.

Чтобы перейти к более продвинутым ЦАП, чтобы использовать их, вы просто включаете источник звука, будь то проигрыватель, компьютер, система домашнего кинотеатра или что-то еще.

Отсюда, если источник звука уже подключен к ЦАП, все, что вам нужно сделать, это включить ЦАП и подключить динамики или наушники к выходу ЦАП.

В некоторых случаях, например, в ЦАП с питанием от USB или более портативных ЦАП, цифро-аналоговый преобразователь включается автоматически при подключении. В других случаях вам нужно будет нажать кнопку или повернуть диск.

Не забудьте убедиться, что если вы используете более продвинутый ЦАП с меню, если у вас есть несколько источников, подключенных к ЦАП одновременно, убедитесь, что ваш источник звука переключен на любой источник, который вы используете. желание использовать.

Различные типы ЦАП

Существует довольно много различных типов цифро-аналоговых преобразователей. Каждый тип хорош для нескольких целей, и некоторые из них лучше подходят для определенных ситуаций, чем другие.

Давайте рассмотрим различные типы цифро-аналоговых преобразователей.

ЦАП USB

ЦАП USB чаще всего используются с компьютерами и питаются от портов USB вашего компьютера.

Как правило, USB-ЦАП предназначен для использования на письменном или письменном столе, поскольку средний персональный компьютер, как правило, скорее стационарный, но существуют также USB-ЦАП, которые являются портативными и предназначены для питания от вашего телефона или другого мобильного устройства. устройства.

Портативным USB-ЦАП часто требуется USB-адаптер для работы со смартфоном. Эти типы ЦАП обычно имеют встроенный усилитель для увеличения громкости звука до слышимого уровня, особенно более портативные ЦАП USB.

Портативные ЦАП

Портативные ЦАП часто имеют встроенный аккумулятор, который можно заряжать, поэтому ЦАП можно использовать без необходимости подключения к сетевой розетке или другому порту, обеспечивающему питание.

Эти типы ЦАП отлично подходят для прослушивания высококачественного звука во время тренировки или повседневной жизни, поскольку их не нужно ни к чему подключать во время работы, а многие из них достаточно малы, чтобы поместиться в вашем карман. На некоторых из них даже есть клипса, чтобы вы могли прикрепить их к одежде.

Настольные ЦАП

Настольные ЦАП обычно могут питаться от USB-портов вашего компьютера, но некоторые из них должны питаться от шнура питания переменного или постоянного тока и должны быть подключены к стене для включения и работы.

Если ваши наушники имеют высокий уровень импеданса, вы можете приобрести внешний усилитель, если у вас есть настольный ЦАП, чтобы гарантировать, что на ваши наушники подается достаточно мощности, чтобы вы могли в полной мере использовать свое оборудование.

Если у вас есть настольный ЦАП, его обычно можно подключить к проигрывателям компакт-дисков и другим аналогичным аудиоустройствам, поэтому вы не ограничены использованием компьютера для вывода звука на ЦАП.

В дополнение к стандартным выходам RCA, настольные ЦАП часто имеют специальный выход для наушников, а некоторые даже имеют выход для наушников-вкладышей.

Внутриушные мониторы имеют более высокий уровень чувствительности, поэтому выход внутриканального монитора на этих ЦАП обычно имеет чрезвычайно низкий уровень шума по сравнению с обычными выходами для наушников, что дает преимущество перед использованием внутриканальных мониторов с обычными наушниками. выход.

Беспроводные и Bluetooth ЦАП

Беспроводные ЦАП, также называемые ЦАП Bluetooth, можно использовать без подключения к чему-либо, насколько это возможно, но некоторые модели требуют подключения к чему-либо для питания.

Тем не менее, большинство беспроводных или Bluetooth ЦАП имеют внутри аккумулятор, который необходимо заряжать, чтобы ЦАП работал. Это делает многие из них портативными, поэтому они отлично подходят для использования со смартфоном в течение дня.

Компонентные ЦАП Hi-Fi

Эти типы ЦАП идеально подходят для использования с системой домашнего кинотеатра, проигрывателем или даже телевизором. Компонентные Hi-Fi ЦАП позволяют слушать звук исключительно высокого качества.

Часто эти ЦАП имеют очень большое количество разъемов, как входов, так и выходов, для максимальной совместимости и гибкости, поэтому вы можете использовать их с множеством устройств.

Некоторые из этих ЦАП могут даже подключаться к вашей домашней сети Wi-Fi для беспроводного воспроизведения звука с вашего телефона и других Bluetooth-совместимых устройств, что делает их идеальными для слушателей, которым нравится вставать и перемещаться по комнате или вокруг нее. дома и слушать мультимедиа со своего телефона или других устройств Bluetooth, сохраняя при этом доступ к высококачественному звуку.

Когда и зачем нужен ЦАП?

Если вы видели ценники многих ЦАПов, вы, вероятно, уже знаете, что ЦАПы могут быть невероятно дорогими.

Если вы не меломан, продюсер или просто не очень любите слушать качественную музыку, вы можете подумать, что ЦАПы не нужны или просто легкомысленны, и предназначены скорее для внешнего вида, чем для функциональности. Вы можете подумать, что цена многих ЦАП делает нецелесообразным покупать этот продукт.

Сохранение и улучшение качества звука — не единственное, что делает цифро-аналоговый преобразователь. Поскольку сигнал, поступающий на ЦАП, представляет собой чисто цифровую информацию, в процессе преобразования не улавливаются артефакты, и вместо этого вы получаете чистый звук.

Это подводит меня к главному пункту этого раздела: подходящее время для использования ЦАП — , когда вы хотите очистить сигнал от вашего аудиоисточника .

Многие компьютеры, телефоны и другие устройства добавляют значительный шум к звуку, воспроизводимому источником. Это связано с электроникой этих устройств; в некоторых из этих устройств есть электронные компоненты и детали низкого качества, которые могут создавать электромагнитные помехи.

Электромагнитное поле также может создавать помехи, если вы используете подслушивающее устройство в месте с большим потреблением электричества, например, в комнате, где у вас есть телевизор и пара ламп или свет, вы можете получить помехи от электромагнитного поля, особенно если вы используете старые или некачественные аудиокабели.

Электромагнитные помехи могут проявляться в виде жужжания, шипения, жужжания или потрескивания и могут очень легко раздражать, поскольку искажают звук, который вы слышите.

Давайте рассмотрим следующий пример. Допустим, вы подключаете наушники к ноутбуку, чтобы слушать музыку. Как только вы их подключите, вы услышите жужжание в наушниках еще до того, как начнете воспроизводить музыку.

Гудение не исчезает, и вы можете сказать, что качество звука, который вы слушаете, страдает из-за этих странных помех.

Идеальное решение? Цифро-аналоговый преобразователь.

Подключив цифро-аналоговый преобразователь к USB-порту компьютера или выходу для наушников, звук можно направить через ЦАП для очистки от раздражающего гудения электроники компьютера, в результате чего получается четкий, чистый аудиосигнал, который звучит намного лучше, чем оригинальная вещь звучала без ЦАП.

Еще одна ситуация, когда вам понадобится ЦАП, — это если устройство, выводящее ваш звук, не может выводить его с частотой дискретизации, с которой ваши аудиофайлы были записаны.

Еще один случай, когда ЦАП может оказаться полезным, — это запись музыки с высокой частотой дискретизации.

Итак, зачем вообще кому-то нужен ЦАП?

Все просто. Артист хочет, чтобы его музыку слушали такой, какой он ее создал. К тому времени, когда звук достигает ваших ушей, песня может звучать беспорядочно или даже иметь более низкое качество.

ЦАП очистит звуковой сигнал и немного улучшит общий звук. Это может помочь вам услышать музыку именно так, как задумал исполнитель, особенно если вы также используете аудиофильские наушники с точной звуковой сценой.

Аудиофилы, как правило, особенно любят слушать музыку и слышать ее так, как задумал исполнитель, и для меломанов, безусловно, нередко иметь ЦАП в сочетании со своими проигрывателями и другим аудиоустройством для воспроизведения.

Несмотря на то, что цифро-аналоговые преобразователи могут быть дорогими, их стоит попробовать и рассматривать как следующую часть вашей личной звуковой системы или как дополнение к вашему смартфону или компьютеру.