Bouw een hoogwaardige DIY Digitaal-Analoge Converter: Complete stapsgewijze handleiding

Over DIY Digitaal-Analoge 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 makkelijk het ook klinkt, u zult uw gewenste resultaten niet bereiken zonder één sleutelcomponent – de DAC. Ondanks dat het uw geluid verbetert, zal een goedkwaliteit digitaal-analoge converter u toestaan een betere sonische achtergrond te krijgen. Dus, een diepere luisterervaring voor uw projecten creëren. Hier is het beste deel. U hoeft geen DAC te kopen; een DIY DAC (digitaal-naar-analoge converter) maken is goedkoop en relatief makkelijk. Plus, u kunt het zelf doen met een paar tools en instrumenten. Als u dit moeilijk vindt, maak u geen zorgen. We zijn er voor u. Laten we direct beginnen.

Hoe werkt een Digitaal-Analoge Converter

Voordat we duiken in hoe een DAC werkt, laten we bespreken wat een digitaal-analoge converter is.

De DAC vangt digitale data van uw audio-apparaat op en zet het om in analoge audio-signalen wanneer het om elektronica gaat. Vervolgens stuurt het deze signalen naar een versterker. Dus, wanneer u luistert naar digitale opnames, wat u hoort is een geconverteerd analoog signaal.

Conversieproces

Bron: Wiki commons

Echter, verschillende DAC's komen met verschillende kwaliteiten. Bijvoorbeeld, smartphones hebben basis-DAC's die goed genoeg werken voor gesprekken, maar niet voor het genieten van uw favoriete muzieksamenstelling. U zou de DAC van een luidspreker daarvoor nodig hebben.

Nu weten we dat een DAC ons toestaat om te luisteren naar muziek opgeslagen in digitale formaten. Maar wat maakt de ene digitaal-naar-analoge converter beter dan de andere?

Allereerst moet u begrijpen wat er binnen een DAC gebeurt. Opname-engineers converteren analoge signalen in een reeks getallen (digitaal signaal). Dus, als u er naar wilt luisteren, moet u deze bitstromen van getallen terug converteren naar analoge signalen.

DAC circuit blokdiagram

Maar DAC's gebruiken geen consistente timing-sequentie om bitstromen te converteren. Dus het resulteert in wat we klokfouten noemen. Dus, bij het afspelen van deze geluiden, zullen de fouten zich voordoen als jitter.

Jitter beïnvloedt de kwaliteit van uw playback negatief. Met andere woorden, uw muziek zal niet goed genoeg klinken.

Gelukkig hebben outboard DAC's (hoofdtelefoons en luidsprekers) de mogelijkheden om deze klokfouten te hanteren. In tegenstelling tot hun tegenhangers – interne DAC's.

Outboard DAC poorten

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

Outboard DAC voorbeeld

Hoe Digitaal-naar-Analoge Converters werken

Enkele jaren geleden hadden we geen DAC's om analoge signalen te creëren. We gebruikten eens reeltapes en platenkroeven om elektrische analoge signalen te creëren. Echter, DAC's laten ons nu genieten van gemakkelijke en draagbare digitale audio.

Reel records en platenkroeven

Hier is hoe het werkt:

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

Vervolgens gebruikt de opnameapparatuur analoog-naar-digitale converters (we zullen dit later bespreken) om analoge signalen om te zetten in digitale signalen. Dit proces maakt de eenvoudige opslag van deze signalen als een digitaal audiobestand mogelijk.

Wanneer u het digitale audiobestand afspeelt, converteert de DAC de signalen terug naar analoge audio-signalen.

Ten slotte overdraagt de DAC het getransformeerde analoog uitgangssignaal naar uw versterker. Dus, het stuurt muziek door uw luidsprekers of hoofdtelefoons.

Hoe Analoog-naar-Digitale Converters werken

Zoals eerder gezegd, spelen ADC's een belangrijke rol in het proces van digitaal naar analoog signaalconversie. ADC's digitale logica circuits zoals raspberry Pi en Arduinos om in de echte wereld te transmisseren.

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

Circuitdiagram van een analoog-naar-digitale converter

Terwijl analoge signalen een onbeperkt aantal verschillende referentie-spanningswaarden bieden, werken digitale versie circuits met binaire signalen met alleen logische toestanden, logisch hoog (1) en logisch laag (0). Dus we hebben een elektronisch circuit nodig dat deze conversie kan aan. Dat is waar de ADC voor komt.

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

Een ADC volgt een sequentie tijdens conversies. Eerst bemonstert het het analoog signaal en kwantificeert het om de resolutie te bepalen. Ten slotte stelt het de binaire waarde in en overdraagt het als een digitaal uitgangssignaal naar het systeem – voor lezen. De twee cruciale aspecten van dit proces zijn de resolutie en bemonsteringssnelheid.

Hoe een Digitaal-naar-Analoge Converter te maken

Omdat microcontrollers alleen digitale signalen lezen, komen verschillende modellen met ADC. Maar er zijn weinig met een DAC. Dus we laten u zien hoe u een makkelijke digitaal-naar-analoge converter kunt maken met gemakkelijk te verkrijgen materialen. Plus, u kunt het eenvoudig uitbreiden tot oneindige resolutiebits.

Zonder verdere voorwendselen, hier zijn de stappen:

Stap 1: Verzamel uw materialen

U kunt uw set materialen bestellen of ze zelf verzamelen. U hebt een printplaat, weerstanden, condensators, diodes en XMOS-bord nodig.

Stap 2: Installeer uw componenten

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

Ook moet u ervoor zorgen dat u uw kwartsresonator soldert. Ten tweede, installeer uw diodes in één richting – zodat u geen fout maakt. Ten slotte, installeer de connectoren volgens de markeringen op de PCB.

Stap 3: Verbind uw XMOS-bord

Als u wilt dat uw DAC zowel SPDIF- als USB-invoeren heeft, moet u een speciale kaart kopen (XMOS-bord). Dus, zodra u uw XMOS-kaart gekocht hebt, installeer het met alle benodigde connectoren en montage-rekken.

XMOS-bord

Opmerking: deze componenten komen met de kit.

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

Stap 4: Monteer uw bedienings- en displaybord

De DAC heeft verschillende schakelbare invoeren en verschillende werkmodi; het vereist een bedienings- en displaybord. U kunt deze componenten in de kit vinden. Volg vervolgens de instructies op de PCB om uw bedienings- en displaybord te installeren. Ten slotte verbindt u de draden en display, en uw circuit is compleet.

Stap 5: Eerste testen

Voer uw eerste test uit op het circuit en zorg ervoor dat alles goed werkt. Als uw eerste controle aantoont dat alles goed werkt, bent u goed om te gaan.

Stap 6: Kies uw transformator

U hebt drie geregelde voedingen nodig voor uw 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. Omdat het verbruik van het bord laag is, hebt u slechts ongeveer 5-10 watt nodig.

Stap 7: Bouw uw behuizing

Nu u uw voeding en circuit klaar hebt, is de volgende stap de behuizing. U kunt de behuizing van een satellietontvanger of andere apparatuur gebruiken die past bij uw circuit. Echter, het installeren van het bord binnen de behuizing kan enige mechanische arbeid vereisen.

Verschillende behuizingen

Als u geen behuizing voor uw bord kunt vinden, kunt u kant-en-klaar versies online kopen – als alternatief.

Stap 8: Installeer uw frontpaneel

U kunt kleine problemen ondervinden tijdens het installeren van de indicator van het frontpaneel. Plus, dit vereist ook enige mechanische arbeid om te repareren.

Stap 9: Finale montage

Bouw uw voeding met een printplaat, twee transformatoren (-15 +15 volt voor de eerste, en twee 12 volt wikkelingen voor de tweede). Ten slotte installeert u alles in uw behuizing.

Stap 10: Finale instelling

Plaats de uitgang voor hoofdtelefoons en installeer eventuele A-klasse versterker voor de hoofdtelefoons binnen de behuizing.

Versterker

Daarnaast, als u van plan bent uw apparaat met een USB-verbinding te gebruiken, moet u uw drivers downloaden en correct installeren.

Opmerking: u kunt uw DAC upgraden door experimenten uit te voeren en condensators en versterkers te vervangen. Echter, als deze upgrades geen betere resultaten tonen, keer terug naar de oorspronkelijke componenten.

Factoren die het conversieproces beïnvloeden

Niet alle conversies vereisen dezelfde tellertijd. Sommige kunnen hogere vereisen, anderen lagere tellertijden. De typische conversietijd is 4,1 ms / 2 = 2,05 ms. Dit zou een goede waarde kunnen zijn.

Echter, de waarde zou produceren 2 x 244 = 488, wat betekent dat er gemiddeld 488 conversies zijn.

Dus, een langzamere kloksnelheid is gelijk aan minder conversies per seconde. Bovendien zal een converter met een lage resolutie (minder aantal telstappen) een hogere conversiesnelheid hebben.

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

Afsluitende woorden

De digitaal-naar-analoge converter is een belangrijk component op alle audio-apparaten. De meeste van deze apparaten moeten communiceren met de echte wereld. Dus ze moeten digitale signalen converteren naar analoge signalen.

Daarnaast kunt u vier typen DAC's voor uw projecten gebruiken, waaronder delta-sigma DAC, binaire gewogen weerstand DAC, gesegmenteerde DAC, en binaire ladder DAC.

Dat was alles wat u moet weten over digitaal-naar-analoge converters. Heeft u vragen? Neem gerust contact met ons op. We helpen u graag.