DIY digitale analoge converter:de complete gids

Over DIY Digital Analog Converter, Het vertalen van digitaal opgeslagen informatie van een iPod, laptop of andere audioapparatuur naar het analoge geluid dat we horen, kan een lastig project zijn.
Hoe eenvoudig het ook klinkt, u zult niet de gewenste resultaten bereiken zonder één belangrijk onderdeel:de DAC.
Ondanks dat u uw geluiden beter maakt, kunt u met een digitaal-analoogomzetter van goede kwaliteit een betere sonische achtergrond krijgen. Zo creëer je een diepere luisterruimte voor je projecten.
Hier is het beste deel.
U hoeft geen DAC aan te schaffen; het maken van een DIY DAC (digitaal-naar-analoog converter) is goedkoop en relatief eenvoudig. Bovendien kunt u het zelf doen met een paar gereedschappen en instrumenten.
Als u dit echter moeilijk vindt, hoeft u zich geen zorgen te maken. We zijn er voor jou.
Laten we er meteen in springen.

Hoe werkt een digitaal-analoog converter

Laten we, voordat we ingaan op hoe een DAC werkt, bespreken wat een digitaal-analoogomzetter is.

De DAC legt digitale gegevens van uw audioapparaat vast en zet deze om in analoge audiosignalen als het om elektronica gaat. Dan. Het stuurt deze signalen naar een versterker. Dus als u naar digitale opnamen luistert, hoort u een omgezet analoog signaal.

Conversieproces

Bron:Wiki commons

Verschillende DAC's hebben echter verschillende kwaliteiten. Smartphones hebben bijvoorbeeld standaard DAC's die goed genoeg werken voor gesprekken, maar niet om te genieten van je favoriete muziekcollectie. Daar heb je de DAC van een luidspreker voor nodig.

Nu weten we dat we met een DAC naar muziek kunnen luisteren die is opgeslagen in digitale formaten. Maar wat maakt de ene digitaal-naar-analoog-converter beter dan de andere?

Allereerst moet je begrijpen wat er in een DAC gebeurt. Opnametechnici zetten analoge signalen om in een reeks getallen (digitale signalen). Dus als je ernaar wilt luisteren, moet je deze bitstreams van getallen weer omzetten naar analoge signalen.

Blokschema DAC-circuit

Maar DAC's gebruiken geen consistente timingsequentie om bitstreams te converteren. Het resulteert dus in wat we kennen als klokfouten. Dus bij het afspelen van deze geluiden worden de fouten weergegeven als jitter.

Jitters hebben een negatieve invloed op de kwaliteit van uw weergave. Met andere woorden, je muziek zal niet goed genoeg klinken.

Gelukkig hebben buitenboord DAC's (koptelefoons en luidsprekers) de mogelijkheden om deze klokfouten aan te pakken. In tegenstelling tot hun tegenhangers:interne DAC's.

Buitenboord DAC-poorten

Dus buitenboord DAC's zijn perfect voor elke luisteropstelling. Voorbeelden van apparaten met externe DAC-compatibiliteit zijn desktop- en laptopcomputers, stereosystemen voor thuisgebruik en smartphones.

Buitenboord DAC voorbeeld

Hoe digitaal-naar-analoog-converters werken

Enkele jaren geleden hadden we geen DAC's om analoge signalen te creëren. We gebruikten ooit haspelbanden en opnamegroeven om elektrische analoge signalen te creëren. Met DAC's kunnen we nu echter genieten van handige en draagbare digitale audio.

Reel records en record grooves

Zo werkt het:

Eerst produceert de artiest een track tijdens het opnameproces. Microfoons vangen de stem van de artiest en instrumenten op als een analoog ingangssignaal.

Vervolgens gebruikt de opnameapparatuur analoog-naar-digitaal-omzetters (we zullen dit later bespreken) om analoge signalen om te zetten in digitale signalen. Met dit proces kunnen deze signalen eenvoudig worden opgeslagen als een digitaal audiobestand.

Wanneer u het digitale audiobestand afspeelt, zet de DAC de signalen weer om in analoge audiosignalen.

Ten slotte stuurt de DAC het getransformeerde analoge uitgangssignaal door naar uw versterker. Zo stuur je muziek via je speakers of koptelefoon.

Hoe analoog-naar-digitaal converters werken

Zoals eerder vermeld, spelen ADC's een belangrijke rol in het proces van digitaal naar analoog signaalconversie. ADC's digitale logische circuits zoals Raspberry Pi en Arduinos om in de echte wereld te verzenden.

Analoge signalen komen van verschillende sensoren en bronnen die temperatuur, geluid, beweging, geluid of licht meten.

Schakelschema van een analoog-naar-digitaal omzetter

Terwijl analoge signalen een onbeperkt aantal verschillende referentiespanningswaarden bieden, werken digitale versiecircuits met binaire signalen met alleen logische toestanden, logisch hoog (1) en logisch laag (0). We hebben dus een elektronisch circuit nodig dat deze conversie aankan. Dat is waar de ADC binnenkomt.

Een ADC vangt dus de analoge spanning op en genereert een digitale uitgangscode die de analoge spanning vertegenwoordigt. Maar hoe werkt het?

Een ADC volgt een reeks tijdens conversies. Eerst bemonstert het het analoge signaal en kwantificeert het om de resolutie te bepalen. Ten slotte stelt het de binaire waarde in en stuurt het als een digitaal uitgangssignaal naar het systeem om te lezen. De twee cruciale aspecten van dit proces zijn de resolutie en de bemonsteringsfrequentie.

Hoe maak je een digitaal-naar-analoog-converter

Omdat microcontrollers alleen digitale signalen lezen, worden verschillende modellen geleverd met ADC. Maar er zijn er maar weinig met een DAC. We laten u dus zien hoe u een eenvoudige digitaal-naar-analoogomzetter kunt maken met gemakkelijk te verkrijgen materialen. Bovendien kun je het eenvoudig uitbreiden tot onbeperkte resolutiebits.

Zonder verder oponthoud, hier zijn de stappen:

Stap 1:Verzamel je materialen

U kunt uw set materialen bestellen of zelf verzamelen. Je hebt een printplaat, weerstanden, condensatoren, diodes en XMOS-kaart nodig.

Stap 2:installeer uw componenten

De eerste dingen die u voor dit project moet installeren, zijn uw weerstanden en condensatoren op uw PCB. Installeer uw weerstand van 470 ohm, gevolgd door uw condensatoren. Maar u moet de grootste condensator installeren voordat u de andere installeert volgens de markeringen op het bord.

Zorg er ook voor dat je je kwartsresonator soldeert. Ten tweede, installeer uw diodes in één richting, zodat u geen fout maakt. Installeer tot slot de connectoren volgens de markeringen op de printplaat.

Stap 3:sluit uw XMOS-bord aan

Als u wilt dat uw DAC zowel SPDIF- als USB-ingangen heeft, moet u een speciale kaart (XMOS-kaart) kopen. Dus, als je eenmaal je XMOS-kaart hebt gekocht, installeer deze dan met alle benodigde connectoren en montagerekken.

XMOS-bord

Opmerking:deze componenten worden bij de kit geleverd.

Als u in deze stap problemen ondervindt, kan dit uw condensator zijn. Probeer de locatie van de kleinere condensatoren te veranderen. Dat zou het probleem moeten oplossen.

Stap 4:monteer uw bedienings- en displaybord

De DAC heeft verschillende schakelbare ingangen en verschillende bedrijfsmodi; het vereist een besturings- en weergavebord. U vindt deze componenten in de kit. Volg vervolgens de instructies op de printplaat om uw besturings- en displaybord te installeren. Sluit ten slotte de draden en het display aan en uw circuit is voltooid.

Stap 5:Eerste test

Voer je eerste test op het circuit uit en zorg ervoor dat alles goed werkt. Als uit uw eerste controle blijkt dat alles goed werkt, kunt u aan de slag.

Stap 6:kies uw transformator

Je hebt drie gereguleerde voedingen nodig voor je bord:2×15 volt, 9-12 volt en 9-12 volt. De 2×15 wikkeling bestaat uit 9-12 volt met een aftakking vanuit het midden. Aan de andere kant hebben de twee 9-12 volt transformatoren onafhankelijke wikkelingen. Aangezien het verbruik van het bord laag is, heb je slechts ongeveer 5-10 watt nodig.

Stap 7:bouw uw behuizing

Nu je je voeding en circuit klaar hebt, is de behuizing aan de beurt. U kunt de behuizing van een satellietontvanger of andere apparatuur gebruiken die bij uw circuit past. Het installeren van het bord in de behuizing kan echter wat mechanisch werk vergen.

Verschillende behuizingen

Als je geen behuizing voor je board kunt vinden, kun je kant-en-klare versies online kopen, als alternatief.

Stap 8:installeer uw voorpaneel

U kunt kleine problemen ondervinden bij het installeren van de indicator van het voorpaneel. Bovendien vereist dit ook wat mechanisch werk om te repareren.

Stap 9:Eindmontage

Bouw je voeding met een printplaat, twee transformatoren (-15 +15 volt voor de eerste en twee 12 volt wikkelingen voor de tweede). Installeer ten slotte alles in uw geval.

Stap 10:definitieve installatie

Plaats de uitgang voor de koptelefoon en installeer een A-klasse versterker voor de koptelefoon in de behuizing.

Versterker

Als u van plan bent uw apparaat met een USB-verbinding te gebruiken, moet u bovendien uw stuurprogramma's downloaden en correct installeren.

Opmerking:je kunt je DAC upgraden door experimenten uit te voeren en condensatoren en versterkers te vervangen. Als deze upgrades echter geen betere resultaten opleveren, keert u terug naar de originele componenten.

Factoren die het conversieproces beïnvloeden

Niet alle conversies vereisen dezelfde teltijd. Sommige hebben misschien hogere teltijden nodig, terwijl andere misschien lagere teltijden nodig hebben. De typische conversietijd is 4,1 ms/2 -=2,05 ms. Dit kan een goede waarde zijn.

De waarde zou echter 2 x 244 =488 opleveren, wat gemiddeld 488 conversies betekent.

Dus een lagere kloksnelheid staat gelijk aan minder conversies per seconde. Bovendien zal een converter met een lage resolutie (minder aantal teltrappen) een hogere conversieratio hebben.

Nog een factor die het conversieproces beïnvloedt, is nauwkeurigheid. De nauwkeurigheid van de comparator bepaalt de precisie van de converter.

Laatste woorden

De digitaal-naar-analoog-omzetter is een belangrijk onderdeel van alle audioapparaten. De meeste van deze apparaten moeten communiceren met de echte wereld. Ze moeten dus digitale signalen omzetten in analoge signalen.

Bovendien kunt u vier soorten DAC's gebruiken voor uw projecten, waaronder delta-sigma DAC, binair gewogen weerstands-DAC, gesegmenteerde DAC en binaire ladder-DAC.

Dat bevat alles wat u moet weten over digitaal-naar-analoog-converters. Als u vragen heeft, neem dan gerust contact met ons op. We helpen je graag verder.