数字模拟转换器

✍ dations ◷ 2025-07-08 20:03:21 #电路

数字模拟转换器(英语:Digital to analog converter,英文缩写:DAC)是一种将数字信号转换为模拟信号(以电流、电压或电荷的形式)的设备。模拟数字转换器(ADC)则是以相反的方向工作。在很多数字系统中,信号以数字方式存储和传输,而数字模拟转换器可以将这样的信号转换为模拟信号,从而使得它们能够被外界(人或其他非数字系统)识别。

数字模拟转换器的常见用法是在音乐播放器中将数字形式存储的音讯信号输出为模拟的声音。有的电视机的显像也有类似的过程。数字模拟转换器有时会降低原有模拟信号的精度,因此转换细节常常需要筛选,使得误差可以忽略。

由于成本的考虑以及对于模块化电子元件的需求,数字模拟转换器基本上是以集成电路的形式制造。数字模拟转换器有多重架构,它们各自都有各自的优缺点。在特定的应用中,数字模拟转换器的选用是否合适,取决于其一系列参数(包括转换速率以及分辨率)是否合适。

数字模拟转换器将抽象的有限精度数据(例如固定小数点的二进制数)转换到具体的物理量(例如电压)。特别的,数字模拟转换器常被用来将有限精度时间序列转换到连续的物理信号。

典型的数字模拟转换器将抽象数转换为具体的脉冲序列,然后利用插值法输出近似连续的量。其他的转换方法(例如基于ΔΣ调变的方法)则产生脉冲密度调制(Pulse-density modulation, PDM)进而产生平滑的连续信号。

按照采样定理,数字模拟转换器能够重建原始信号的条件是,信号带宽满足特定的条件(例如,基频信号的带宽小于奈奎斯特频率)。数字采样会引入量化误差,它表现为混入所需目标信号的噪声。

数字模拟转换器以均匀时间间隔输出模拟电压值。

其输入值以一定时序输入并锁存在转换器中,然后每完成一次转换,转换器的输出值都迅速从上一个输出值更新为当前锁存数值所对应的模拟信号。这样的效果是,输出电压在一小段时间内保持在恒定值,直到下一个新的输入值转换完成。输出信号类似阶跃函数。这相当于一个零阶保持器(zero-order hold)的功能,并会对还原的模拟信号的频率响应造成影响。

数字模拟转换器输出阶跃函数序列或方波脉冲造成了奈奎斯特频率以上的谐波。在需要的应用场合中,这些成分通常通过低通滤波器消除。

大多数现代的音讯讯号都以数字讯号的形式存储在诸如数位音乐播放器和CD中,为了使声音能够从音响设备上输出,数字讯号必须重新转换为模拟讯号。因此,数字模拟转换器被广泛应用于CD播放器、数字音乐播放器以及个人电脑的声卡等设备中。

专用的独立数字模拟转换器也存在于高端的高保真(Hi-Fi)系统中。它们从相容的CD播放器中取得数字信号输出,传输并转换成模拟讯号,然后提供给放大电路进行放大从而输出声音。

相似的数字模拟转换器还在数位音响、USB音响以及声卡中有所应用。

在IP电话中,原讯号必须转换成数字信号以便用于传输,这一步由模拟数字转换器完成。当讯号传输到另一终端时,则透过数字数字模拟转换器还原为模拟讯号,提供给音讯输出设备。

视频采样则以一种完全不同的规模工作,其原因是阴极射线管的高度非线性响应特性,电视机通过“伽玛曲线”扫描,在全部显示动态区上提供相对均匀的亮度。这样就需要在计算机的视频设备中使用具有高颜色分辨率的随机存取存储数字模拟转换器(Random Access Memory Digital-to-Analog Converter, RAMDAC),为各个信号沟道的每一种电平“硬编码”相应的模拟输出值(例如,雅达利ST电脑和世嘉公司的Mega Drive要求具有24个这样的数值,一个24位的视频卡则需要768个)。考虑内在的失真,对于电视机或其他视频投影仪,号称具有1000:1甚至更大的对比度(输出最暗和最亮的比值)并不罕见,这相当于10位的音频精度(尽管音频设备只能接受8位信号)。

源于数字信号源(如计算机)的视频信号,在模拟监视器上显示之前,都必须转换到模拟信号。截至2007年,模拟输入比数字输入更普遍,不过这一情况在具有DVI或HDMI技术的平板显示器普及之后有所变化。然而,视频数字模拟转换器还是在所需要输出模拟信号的数字视频播放器中存在。数字模拟转换器通常与某些存储器一起构成集成电路芯片,并包含了伽玛校正、对比度、亮度设置所需的数据表。这样的集成电路即为随机存取存储数字模拟转换器。

电子数字模拟转换器的常见类型如下:

系统中数字模拟转换器对于整体工作性能十分重要。以下是其主要工作性能指标:

其他参数还包括相位失真(phase distortion)和抖动,这些参数在某些应用中也十分关键,例如无线数据传输、复合视频技术等。

相关

  • 熔融熔化是指物质由固态转变为液态的一个过程(又称熔解,其中冰的熔化又写作融化、融解)。固态物质中的内能增加(通常借由加热或加压)至一特定的温度(称之为熔点),在该温度下(或对于非纯物
  • 柏柏尔人摩洛哥: 20,500,000人  阿尔及利亚: 12,400,000人  毛里塔尼亚:    757,000人  利比亚:    550,000多人  突尼斯:    599,000人  埃及:    10,000人  法国:   
  • 圣维森特岛圣维森特岛(葡萄牙语:São Vicente)是西非岛国佛得角北部的一座火山岛,西边是圣安唐岛,东边为圣卢西亚岛。气候干燥,降水稀少。圣维森特岛是在1462年1月22日被发现的,但是一直无人
  • 加夫蛤属加夫蛤属(学名:),又名纵帘蛤属:111或厚壳蛤属,是帘蛤目帘蛤科的一个属。本属的名称在1798年由彼得·弗里德里希·罗丁(Peter Friedrich Röding)首次发布,他对约阿希姆·弗里德里希
  • 万青藜万青藜(1821年-1883年),字文甫,号照斋,亦号藕舲,江西九江府德化县人,清代官员。道光十九年(1839年)中举,道光二十年(1840年)进士,授翰林院编修,大考第一,升侍讲侍读学士。历官兵部尚书、吏部
  • 上杉氏宪 (深谷上杉氏)上杉氏宪(生年不详—1637年)是日本战国时代至江户时代初期的武将。深谷上杉家一族。后北条氏家臣。父亲是上杉宪盛。母亲是太田全鉴的女儿。正室是北条氏繁的女儿(北条氏政的养
  • 单行小程序单行小程序(One-liner program)是不多于一行的电脑程序或表达式。它常被用来展示编程语言在不同范畴的表达能力。实际上,单行小程序常被直接地从命令线输入和运行。Perl是一种
  • 赵品霖赵品霖(1994年6月29日-),中国大陆男歌手及演员。2015年通过参加安徽卫视偶像男团养成节目《星动亚洲》第一季而正式出道。2016年,成为男子流行演唱团体SWIN的一员。2018年7月,他参
  • 佩鲁姆巴沃奥尔佩鲁姆巴沃奥尔(Perumbavoor),是印度喀拉拉邦Ernakulam县的一个城镇。总人口26550(2001年)。该地2001年总人口26550人,其中男性13146人,女性13404人;0—6岁人口2959人,其中男1566人,女
  • 小淘气小淘气(英语:Rogue)本名为安娜‧玛莉‧瑞雯(Anna Marie Raven)。由迈克尔·戈尔登(英语:Michael Golden (comics))与克里斯·克莱蒙特(英语:Chris Claremont)创造。为漫威漫画中的一位