Digitala ljudenheter – som MP3-spelare, CD-enheter och ljudkort – förlitar sig på DAC för att omvandla binära data som lagras på en skiva eller streamas över internet till spännings- eller strömvariationer som en högtalare kan återskapa.
En DAC tar emot en ström av binära sampel och producerar en motsvarande analog vågform. Internt genererar enheten först en "trappstegs"-signal:varje digitalt sampel mappas till en diskret spänningsnivå. För att förvandla det till en jämn, kontinuerlig ljudvåg tillämpar DAC:n interpolation – uppskattar spänningen mellan på varandra följande steg – så att utsignalen liknar den ursprungliga akustiska signalen.
Medan en DAC omvandlar en binär ljudström till en analog spänning, utför en ADC den omvända operationen och förvandlar en fysisk ljudvåg till en digital representation. Tillsammans utgör ADC:er och DAC:er ryggraden i modern ljudinspelning, uppspelning och telekommunikation.
I ett typiskt telefonsamtal fångas din röst av en mikrofon, omvandlas till en analog elektrisk signal, digitaliseras av en ADC, överförs som datapaket och omvandlas slutligen tillbaka till en analog signal av en mottagares DAC.
Nyckelprestandaparametrar för dessa omvandlare är samplingsfrekvens och upplösning. Samplingshastigheten – mätt i sampel per sekund – bestämmer hur exakt vågformen kan fångas. Upplösningen – uttryckt i bitar – bestämmer antalet tillgängliga diskreta nivåer; en 8-bitars omvandlare erbjuder 256 steg, medan en 24-bitars omvandlare erbjuder 16 777 216 nivåer.
I många DAC-konstruktioner beräknas utspänningen enligt följande:
V_out =(V4*G4 + V3*G3 + V2*G2 + V1*G1) / (G4 + G3 + G2 + G1)
där V1…V4 är ingångsspänningarna och G1…G4 är konduktanserna för de individuella dämparstegen. Med hjälp av Thevenins teorem är nätverkets ekvivalenta motstånd R_t =1/(G4 + G3 + G2 + G1). Ohms lag (V =I*R) kan sedan tillämpas för att bestämma utströmmen.
Vanliga ADC-topologier inkluderar:
Två allmänt använda DAC-arkitekturer är R-2R ladder-nätverket och det binärt vägda motståndet array. R-2R-stegen använder två motståndsvärden, det ena två gånger det andra, för att förenkla skalningen. Binärvägda konstruktioner allokerar motståndsvärden proportionellt mot tvåeffekter, vilket ger enkel digital kontroll över den analoga utgången.
Digital-till-analog-omvandlare är en integrerad del av CD-spelare, digitala musikspelare, datorljudkort, spelkonsoler och nätverksljudströmmar. De möjliggör analoga signaler på linjenivå som kan förstärkas eller skickas direkt till USB-högtalare. Medan många konsument-DAC:er arbetar med en fast referensspänning, kan industrienheter stödja variabla referenser för att rymma olika strömförsörjningar.
