Zobrazenie zdroja stránky Digitálno-analógový prevodník

'''Digitálno-analógový prevodník''' je [[elektronické zariadenie]] na prevod [[digitálny signál|digitálneho signálu]] na [[analógový signál]]. Jeho nasadenie je na výstupoch zo zdrojov [[digitálna informácia|digitálnej informácie]] do okolitého sveta, ktorý vnímame ako spojitý (analógový). Príkladom je [[zvuková karta]], ktorá prijme [[digitálna informácia|digitálnu informáciu]] z procesora (napríklad dekódovanú [[MPEG]] pesničku) a pomocou digitálno-analógového prevodníku ju prenesie cez [[zosilňovač]] a [[ekvalizér]] do [[reproduktor]]u. Výsledok vnímame ako [[spojitý signál]] ([[zvuk]], [[melódia|melódiu]]).
[[File:DAC-1138KX - pcb top view.jpg|thumb|Digitálno-analógový prevodník - konštrukcia z diskrétnych súčiastok DAC1138KX]]
==Princípy prevodu==
DAC prevodník môžeme chápať ako dekódovací obvod, ktorý prevádza digitálne slovo do veľkosti výstupného prúdu alebo napätia, prípadne náboja.     
===Prúdový princíp===
V tomto prípade sa konverzia dosahuje pripájaním binárne vážených interných prúdových zdrojov, ktoré sú nakoniec sčítané na operačnom zosilňovači. 
*na obrázku je znázornený 8 bitový DAC. Spínače a S0 až S8 symbolicky reprezentujú pripájanie jednotlivých vetiev (prúdov) podľa riadiaceho slova. Pre názornosť je možné si predstaviť, že vysoká úroveň reprezentuje zopnutý vypínač a nízka rozopnutý. Veľkosť napätia na výstupe (Vout) potom môžeme vyjadriť vzťahom:
<math>V_{out}=-I_{out}R_{out}=-V_{ref}(b_{0}2^{-1}+b_{1}2^{-2}+...+b_{n}2^{-(n+1)})</math> ...kde R<sub>out</sub> je spätnoväzbový rezistor, I<sub>out</sub> je výstupný prúd, b<sub>i</sub> sú jednotlivé bity;<br />   
[[Obrázok:DAC-NAP.JPG|350px]]
*po podrobnejšej analýze obvodu je možné vytknúť dva nedostatky:
#veľké parazitné kapacity spôsobené pripájaním jednotlivých vetiev  
#exponenciálny nárast hodnôt rezistorov
*na ďalšom obrázku je schéma zapojenia, kde sú tieto problémy vyriešené
*nevýhodou tohto zapojenia je zdvojnásobenie počtu rezistorov, čo však nie je taký veľký problém ako umiestnenie veľmi rozmanitých hodnôt do jedného [[integrovaný obvod|integrovaného obvodu]]
*rezistory sa tu vyskytujú už len so základnou a dvojnásobnou hodnotou
*binárne delenie prúdu je zabezpečené na každej vetve postupne na zložky v pomere 1/2
[[Obrázok:DAC-I.jpg|350px]]
===Napäťový princíp===
*DAC pracujúce na napäťovom princípe používajú na vytvorenie napätia na výstupe kombináciu dielov referenčného napätia. Princíp je možné pochopiť z nasledujúceho obrázka, kde je zobrazený 3 bitový DAC.
[[Obrázok:DAC_U.jpg|350px]] 
*podmienkou správnej funkcie tohto obvodu je zanedbateľná veľkosť prúdu tečúceho do sledovača
*každý bit digitálnej informácie zopína príslušný vypínač, vysoká úroveň na nultého bitu zopne vypínač A nízka naopak A s pruhom, tzn. slovo 110 zopne A, B, (C s pruhom) a na výstupe  úroveň V<sub>ref</sub>/4 
*nevýhodou tohto zapojenia je veľký počet ovládacích prvkov (2<sup>N+1</sup>), rezistorov (2<sup>N</sup>) a logických prepojení (2<sup>N</sup>) 
*tieto vlastnosti ho obmedzujú len na použitie v rýchlych aplikáciách s malým rozlíšením
===Nábojový princíp===
DA prevodník pracujúci na tomto princípe vytvára napäťovú úroveň na výstupe pomocou predávania náboja sieťou kondenzátorov. Jeho činnosť je možné vysvetliť na nasledujúcom obrázku.
<br />
[[Obrázok:DAC Q.jpg|350px]]
* C<sub>A</sub> pripojíme na zem a C<sub>B</sub> budeme periodicky prepínať medzi referenčný napätím a zemou. Ak budú oba spínače na zemi, budú oba kondenzátory vybité (nulovacia fáza)  a na výstupe (V<sub>x</sub>) bude nulové napätie. Ak bude S<sub>0</sub> otvorený a S<sub>1</sub> na referenčnom napätí, bude paltit <math>V_x=\frac{V_{ref}C_B}{C_A+C_B}</math>, čo je vzorkovacia fáza.
*usporiadaním kondenzátorov podobne ako pri využití prúdového princípu a binárnym vyvážením, ukazuje nasledujúci obrázok, môžeme odvodiť nasledovný vzťah pre výstupné napätie:
<math>\sum_{k=1}^n{\frac{C}{2^{k-1}}}</math>.......kde C je najvyššia kapacita v obvode zodpovedajúca nultému bitu;<br />
[[Obrázok:DAC Qn.jpg|350px]]
*toto zapojenie má však rovnakú chybu ako ekvivalentný odporový variant, a to je exponenciálne rastúci rozdiel najvyššej a najnižšej kapacity
*z tohto dôvodu je zapojenie ako integrovaný obvod realizovateľné maximálne do 8 bitov

==Chyby DA prevodníkov==
Chyby DA prevodníkov sú dvoch základných druhov:
#Odstrániteľné chyby
#*chyba ofsetu – možné odstrániť nastavením trimrov
#*chyba rozsahu – možné odstrániť predradením deliča 
#Neodstrániteľné chyby
#*chyba spojitosti – chyba sa prejaví ako lokálny extrém na krivke výstupného napätia, ktorá ma byť v ideálnom prípade priamka 
#*nelinearita – chyba prejavujúca sa ako odchýlky od skutočných výstupných hodnôt napätia od ideálnej priamky, bez funkčnej závislosti; rozlišujeme dva typy:
#**diferenciálna – chyba udávajúca rozdiel skoku hodnoty výstupného napätia od ideálneho skoku 1 LSB (least system bit-najmenší systémový bit opak HSB-hightest system bit)     
#**integrálna – udáva najväčšiu odchýlku reálnych hodnôt od ideálnej priamky, obyčajne sa vyjadruje v percentách

==Externé odkazy==
[http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/appnote_number/641/CMP/WP-36 ADC and DAC Glossary]<br />
[http://dict.die.net/digital%20to%20analog%20converter/ Glossary definition ]<br />

[[Kategória:Integrované obvody|Prevodník analógovo-digitálny]]
[[Kategória:Digitálna elektronika|Prevodník analógovo-digitálny]]
[[Kategória:Analógová elektronika|Prevodník analógovo-digitálny]]