Digitaal-analoge conversie: fundamentele principes, ADC's en DAC's

De integratie van digitale schakelingen met sensorapparaten is eenvoudig wanneer de sensoren zelf digitaal zijn – schakelaars, relais en encoders interfacen natuurlijk met poortlogica omdat hun signalen binair aan/uit zijn.

Wanneer analoge apparaten in beeld treden, wordt de interface aanzienlijk complexer. Om de kloof te overbruggen, moeten elektronische componenten continue analoge signalen vertalen naar discrete digitale waarden en vice versa. Een analog-naar-digitaal omzetter (ADC) voert de eerste conversie uit, terwijl een digitaal-naar-analoge omzetter (DAC) de omgekeerde afhandelt.

In een ADC wordt een analoog elektrisch signaal – meestal een spanning of stroom – bemonsterd en gekwantiseerd in een binair getal dat door digitale systemen verwerkt kan worden. Het blokdiagram van een ADC wordt hieronder getoond:

Omgekeerd accepteert een DAC een binaire invoer en synthetiseert een corresponderende analoog spanning of stroom. Het blokdiagram voor een DAC is hier geïllustreerd:

Samen bieden ADC's en DAC's een complete interface voor digitale systemen die moeten interageren met analoge sensoren en actuatoren. Een veelvoorkomende toepassing is in automobilistische motorbesturingseenheden, waar sensorwaarden worden omgezet naar digitale data voor verwerking, en besturingscommando's terug naar analoge signalen om actuatoren aan te sturen.

In de praktijk is het converteren van een digitaal signaal naar een analoog signaal doorgaans eenvoudiger dan de omgekeerde operatie. Daarom beginnen we met het onderzoeken van DAC-schakelingen voordat we ADC-ontwerpen verkennen.

GERELATEERD WERKBLAD:

• Digitaal-naar-Analoge Conversie Werkblad