Conversor digital para analógico (DAC): tipos, funcionando 5 usos

Conteúdo

·       Conversor digital para analógico (DAC)

·       Funcionamento de um conversor digital para analógico

·       Símbolo elétrico do conversor digital para analógico

·       Tipos de conversor digital para analógico

·       Aplicações do conversor digital para analógico

·       Vantagens e Desvantagens do Conversor Digital para Analógico (DAC)

Conversor Digital para Analógico (DAC)

Um conversor digital para analógico é um dispositivo eletrônico que realiza uma operação de conversão. Como o nome sugere, ele converte um sinal de entrada digital em um sinal de saída analógico. Sinais digitais, como música digitalizada, podem ser convertidos em sons analógicos usando um conversor digital para analógico. É um dos tipos de conversores de dados.

Um conversor digital para analógico também é conhecido como DAC, conversor d para conversor, conversor dac, conversor D/A, etc. Um conversor analógico para digital (ADC) faz a operação reversa. Um DAC é necessário quase sempre no circuito sempre que há necessidade de ADC.

Conheça o conversor analógico para digital!

Funcionamento de um conversor digital para analógico

Um conversor digital para analógico é um equipamento que trabalha para conversão digital para analógico. Um sinal digital é definido como o sinal discreto no tempo e discreto na amplitude. Ao mesmo tempo, um sinal analógico é definido como um sinal de amplitude contínua e contínua no tempo. Um DAC converte um número binário de ponto fixo (número abstrato de precisão adequada) em uma medição física.

A transformação tem várias etapas iniciar. Um típico conversor digital para analógico converte dados abstratos em sequências conceituais de impulsos. Em seguida, a série é processada usando um filtro de reconstrução. 

Um conversor digital para analógico funciona com base no teorema de amostragem de Nyquist-Shannon. Afirma que – um sinal de entrada pode ser recuperado de sua saída amostrada se a taxa de amostragem for duas vezes maior ou igual ao componente de frequência mais alta presente no sinal de entrada.

Existem vários parâmetros para medir o desempenho de um conversor digital para analógico. A largura de banda do sinal de saída e a relação sinal-ruído são alguns dos parâmetros.

Símbolo elétrico de um DAC

O símbolo abaixo representa um conversor digital para analógico.

Tipos de conversores digital para analógico

A conversão de bits de entrada digital em sinais analógicos pode ser alcançada através de diferentes processos. Vamos discutir alguns dos tipos -

A. DAC usando o método de resistores ponderados

Vamos começar com um número digital de 4 bits. Vamos convertê-lo em analógico. Deixe o número digital – B₃B₂B₁B₀

O equivalente decimal será – N = 2³B₃+2²B₂+2¹B₂+2⁰B₀

Aqui B₃ é o dígito mais significativo (MSB), enquanto o B₀ é o dígito menos significativo (LSB). O circuito aqui opera para produzir um sinal de saída analógico ponderado de acordo com as posições dos bits e adicioná-los.

No circuito, as tensões lógicas, que representam a entrada binária, são aplicadas aos resistores correspondentes por meio de chaves. Os resistores dos circuitos (exceto resistor de realimentação R_f) estão conectados de forma ponderada de modo que a proporção sucessiva seja 2. Ou seja – R₀ / R₁ = R₁ / R₂ = R₂ / R₃ = 2. Os resistores também são inversamente proporcionais ao seu significado numérico do bit binário apropriado.

Quando o bit binário é zero (0), a chave é ligada e conectada ao terra. Se o bit binário for um (1), o controlador é fechado e conectado à tensão de referência V_R.

A corrente i que será fornecida ao terminal não inversor é –

eu = V_R * (B₃ / R₃ + B₂ / R₂ + B₁ / R₁ + B₀ / R₀  )

Substituindo os valores de R₀, R₁, R₂, R₃ Nós temos -

eu = (V_R / R) * (2³B₃+2²B₂+2¹B₂+2⁰B₀ )

Como G é um terra virtual, a tensão de saída v_o =

V_o = -eu *R_f = – ( V_R / R ) * R_f * (2³B₃+2²B₂+2¹B₂+2⁰B₀ )

Agora podemos observar que a tensão de saída é proporcional ao valor numérico do dígitos binários.

A precisão do DAC depende das relações dos resistores e de sua capacidade de rastrear uns aos outros quando a temperatura varia.

Este tipo de conversor digital para analógico apresenta algumas desvantagens. É necessária uma ampla gama de resistores para construir o conversor se a entrada binária consistir em um grande número de bits. O conversor tipo ladder R-2R supera esta desvantagem.

B. R – 2R Escada Tipo DAC

Uma escada de resistências pode converter uma palavra binária em analógica. Este tipo de DACs é conhecido como conversores do tipo Ladder R – 2R.

Para entender o funcionamento do circuito, vamos supor que o terminal B0 esteja conectado ao VR e os demais terminais (B1, B2, B3) estejam conectados ao terra. A figura resultante é mostrada no circuito -

Aplicamos o teorema de Thévenin aos nós a0, a1, a2, a3 relativos ao solo. Obtemos o circuito equivalente de Thévenin, que é mostrado mais detalhadamente no curso abaixo –

A fonte equivalente possui uma tensão VR/16 em série com uma resistência 3R.

Novamente, se o terminal B1 estiver conectado a Vr e os terminais B0, B2, B3 estiverem conectados ao terra, aplicando também o teorema de Thévenin, pode-se mostrar que a fonte tem uma tensão VR /8 em série com uma resistência 3R.

Da mesma forma, quando B2 estiver conectado a VR e as entradas restantes estiverem conectadas ao terra, descobriremos que o circuito equivalente de Thévenin possui uma tensão de fonte VR/4 em série com uma resistência 3R.

O mesmo para a conexão da B3 com VR. O circuito equivalente fornece a tensão da fonte como VR/2 e a resistência em série de 3R.

A corrente i obtida pelo princípio da superposição – 

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

Como G é um terra virtual, a tensão de saída v_o =

V_o = -eu *R_f = – ( V_R / R ) * R_f * (B0/23 + B1/22 + B2/21 + B3/20)

A equação vem como -

V_o = -eu *R_f = – ( V_R /48R)*R_f * (2³B₃+2²B₂+2¹B₂+2⁰B₀ )

Aqui e agora podemos perceber que a tensão de saída é proporcional ao valor numérico dos dígitos binários. Este circuito pode converter facilmente grandes dígitos binários, pois é facilmente extensível. Tudo o que precisamos adicionar são interruptores e resistores extras para a escada.

Uma das características vitais de um conversor digital para analógico é que a menor alteração do circuito define sua resolução.

Aplicações do conversor digital para analógico

A era moderna tem uma grande demanda por dados digitalizados. É por isso que há uma demanda crescente por um conversor analógico para digital. Mas temos que ter em mente que usamos sinais analógicos no nosso dia-a-dia e que o mundo é analógico. Portanto, sempre que precisarmos de um conversor analógico para digital, precisaremos de um conversor digital para analógico. Tanto os DACs quanto os ADCs foram os que mais contribuíram para a revolução digital.

Tomemos um exemplo do mundo real para entender suas necessidades. Considere um telefonema. A princípio, o chamador começa a falar. A fala é um sinal analógico, que é transformado em sinal digital usando um conversor analógico para digital ou ADC. Quando o sinal digitalizado é transportado para o receptor, ele novamente precisa ser convertido em um sinal analógico; caso contrário, o receptor não compreenderá os dados enviados. Aqui, um conversor digital para analógico atende ao propósito.

Processamento de Áudio:

Música e outros áudios são armazenados em formato digitalizado na era atual da digitalização. Quando precisamos ouvi-los em alto-falantes ou fones de ouvido, a forma digitalizada deve ser convertida em um sinal analógico. É por isso que os DACs são encontrados em todos os dispositivos que podem reproduzir música como – reprodutor de música MP3, reprodutor de DVD, reprodutor de CD, laptops, telefones celulares, etc.

Os sistemas hi-fi de última geração usam DACs autônomos especializados. DACs semelhantes são encontrados em alto-falantes digitais modernos, como alto-falantes USB, placas de som, etc.

Nas comunicações de voz sobre IP, a fonte é digitalizada. Assim, é necessário um DAC para reconstruir a parte digitalizada em um sinal analógico.

Codificação de vídeo:

O sistema codificador de vídeo processa um sinal de vídeo e envia sinais digitais para ICs.

Tela digital:

O controlador gráfico normalmente usa uma tabela de consulta para gerar sinais enviados para saídas analógicas, como sinais RGB, para acionar o display.

Calibração:

Um conversor digital para analógico pode fornecer calibração de tipos dinâmicos para aumentar a precisão do sistema de teste.

Motor de controle:

Conversores digital para analógico também são usados ​​em dispositivos de controle de motores onde o sinal de controle de tensão é necessário.

Os DACs também são usados ​​em sistemas de distribuição de dados, potenciômetros digitais, rádios de software e muitos outros lugares.

Vantagens e desvantagens do conversor digital para analógico (DAC)

Vantagens do DAC

Como mencionado anteriormente, um conversor digital para analógico é tão importante quanto um conversor Analofg para digital, ele tem vários pontos para discutir. Todo dispositivo elétrico e eletrônico tem vantagens e desvantagens. Os DACs não são exceção. Alguns de seus benefícios são -

• Grandes entradas digitais-binárias podem ser facilmente convertidas em sua forma analógica.
• Um dos métodos de conversão mais rápidos.
• Circuitos simples de implementar.

Desvantagens do DAC

• Os circuitos usam caro amplificadores operacionais.
• Alguns erros como – erro de ganho, erro de deslocamento, não linearidade geralmente são causados ​​pelo resistor empregado no circuito.
• A dissipação de energia é alta.

Sudipta Roy

Olá, meu nome é Sudipta Roy. Eu fiz B. Tecnologia em Eletrônica. Sou um entusiasta da eletrônica e atualmente me dedico à área de Eletrônica e Comunicações. Tenho grande interesse em explorar tecnologias modernas, como IA e aprendizado de máquina. Meus escritos são dedicados a fornecer dados precisos e atualizados a todos os alunos. Ajudar alguém a adquirir conhecimento me dá imenso prazer.
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