DIY 디지털 아날로그 컨버터:완벽한 가이드

DIY 디지털 아날로그 변환기 정보, iPod, 랩톱 또는 기타 오디오 장비에서 디지털 방식으로 저장된 정보를 우리가 듣는 아날로그 사운드로 변환하는 것은 까다로운 프로젝트일 수 있습니다.
말처럼 쉽지만 DAC라는 하나의 핵심 구성 요소 없이는 원하는 결과를 얻을 수 없습니다.
소리를 더 좋게 만들더라도 좋은 품질의 디지털-아날로그 변환기를 사용하면 더 나은 음향 배경을 얻을 수 있습니다. 따라서 프로젝트에 대한 더 깊은 청취 범위를 만듭니다.
여기 가장 좋은 부분이 있습니다.
DAC를 구입할 필요가 없습니다. DIY DAC(디지털-아날로그 변환기)를 만드는 것은 저렴하고 비교적 쉽습니다. 또한 몇 가지 도구와 도구를 사용하여 직접 수행할 수 있습니다.
그러나 이것이 어렵다면 걱정하지 마십시오. 우리는 당신을 위해 여기 있습니다.
바로 들어가 보겠습니다.

디지털-아날로그 변환기의 작동 원리

DAC의 작동 방식에 대해 알아보기 전에 디지털-아날로그 변환기가 무엇인지 논의해 보겠습니다.

DAC는 오디오 장치에서 디지털 데이터를 캡처하고 전자 제품과 관련하여 아날로그 오디오 신호로 변환합니다. 그 다음에. 이 신호를 증폭기로 보냅니다. 따라서 디지털 녹음을 들을 때 들리는 것은 변환된 아날로그 신호입니다.

변환 프로세스

출처:Wiki commons

그러나 다양한 DAC에는 서로 다른 특성이 있습니다. 예를 들어, 스마트폰에는 대화에는 충분하지만 좋아하는 음악 컬렉션을 즐기기에는 충분하지 않은 기본 DAC가 있습니다. 이를 위해서는 스피커의 DAC가 필요합니다.

이제 DAC를 통해 디지털 형식으로 저장된 음악을 들을 수 있다는 것을 알고 있습니다. 그러나 하나의 디지털-아날로그 변환기가 다른 것보다 나은 이유는 무엇입니까?

우선 DAC 내부에서 어떤 일이 발생하는지 이해해야 합니다. 녹음 엔지니어는 아날로그 신호를 일련의 숫자(디지털 신호)로 변환합니다. 따라서 그것을 듣고 싶다면 이러한 숫자의 비트스트림을 다시 아날로그 신호로 변환해야 합니다.

DAC 회로 블록 다이어그램

그러나 DAC는 일관된 타이밍 시퀀스를 사용하여 비트스트림을 변환하지 않습니다. 따라서 우리가 알고 있는 클럭 오류가 발생합니다. 따라서 이러한 사운드를 재생할 때 오류가 지터로 표시됩니다.

지터는 재생 품질에 부정적인 영향을 미칩니다. 즉, 음악이 충분히 들리지 않습니다.

다행히도 외부 DAC(헤드폰 및 스피커)에는 이러한 클럭 오류를 처리할 수 있는 기능이 있습니다. 내부 DAC와 달리.

아웃보드 DAC 포트

따라서 아웃보드 DAC는 모든 청취 설정에 적합합니다. 외부 DAC와 호환되는 장치의 예로는 데스크톱 및 노트북 컴퓨터, 홈 스테레오 시스템, 스마트폰 등이 있습니다.

아웃보드 DAC 예시

디지털-아날로그 변환기 작동 방식

몇 년 전에는 아날로그 신호를 생성하는 DAC가 없었습니다. 우리는 한때 릴 테이프와 녹음 그루브를 사용하여 전기 아날로그 신호를 생성했습니다. 그러나 이제 DAC를 통해 편리하고 휴대 가능한 디지털 오디오를 즐길 수 있습니다.

릴 레코드 및 레코드 그루브

작동 방식은 다음과 같습니다.

첫째, 아티스트는 녹음 과정에서 트랙을 생성합니다. 마이크는 아티스트와 악기의 음성을 아날로그 입력 신호로 캡처합니다.

다음으로, 녹음 장비는 아날로그-디지털 변환기(나중에 논의할 것임)를 사용하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환합니다. 이 프로세스를 통해 이러한 신호를 디지털 오디오 파일로 쉽게 저장할 수 있습니다.

디지털 오디오 파일을 재생하면 DAC가 신호를 다시 아날로그 오디오 신호로 변환합니다.

마지막으로 DAC는 변환된 아날로그 출력 신호를 증폭기로 전송합니다. 따라서 스피커나 헤드폰을 통해 음악을 전송합니다.

아날로그-디지털 변환기 작동 방식

앞서 언급했듯이 ADC는 디지털에서 아날로그로 신호를 변환하는 과정에서 중요한 역할을 합니다. ADC는 raspberry Pi 및 Arduinos와 같은 디지털 논리 회로를 사용하여 실제 세계에서 전송합니다.

아날로그 신호는 온도, 소리, 움직임, 소리 또는 빛을 측정하는 다양한 센서와 소스에서 나옵니다.

아날로그-디지털 변환기의 회로도

아날로그 신호는 다양한 기준 전압 값을 무제한으로 제공하지만 디지털 버전 회로는 논리 상태, 논리 높음(1) 및 논리 낮음(0)만 있는 이진 신호와 함께 작동합니다. 따라서 이 변환을 처리할 수 있는 전자 회로가 필요합니다. ADC가 필요한 부분입니다.

따라서 ADC는 아날로그 전압을 캡처하고 아날로그 전압을 나타내는 디지털 출력 코드를 생성합니다. 하지만 어떻게 작동합니까?

ADC는 변환 중에 시퀀스를 따릅니다. 먼저 아날로그 신호를 샘플링하고 이를 정량화하여 해상도를 결정합니다. 마지막으로 이진 값을 설정하고 디지털 출력 신호로 시스템에 전송하여 판독합니다. 이 프로세스의 두 가지 중요한 측면은 해상도와 샘플링 속도입니다.

디지털-아날로그 변환기를 만드는 방법

마이크로컨트롤러는 디지털 신호만 읽기 때문에 다양한 모델에 ADC가 함께 제공됩니다. 그러나 DAC가 있는 경우는 거의 없습니다. 그래서 쉽게 구할 수 있는 재료로 쉽게 디지털-아날로그 변환기를 만드는 방법을 알려드리겠습니다. 또한 무제한 해상도 비트로 쉽게 확장할 수 있습니다.

더 이상 고민하지 않고 다음 단계를 따르세요.

1단계:자료 수집

재료 세트를 주문하거나 직접 수집할 수 있습니다. 인쇄 회로 기판, 저항기, 커패시터, 다이오드 및 XMOS 기판이 필요합니다.

2단계:구성요소 설치

이 프로젝트를 위해 가장 먼저 설치해야 할 것은 PCB의 저항과 커패시터입니다. 470옴 저항을 설치한 다음 커패시터를 설치하십시오. 단, 기판의 표기에 따라 다른 것을 설치하기 전에 가장 큰 축전기를 설치해야 합니다.

또한 석영 공진기를 납땜해야 합니다. 둘째, 실수를 하지 않도록 다이오드를 한 방향으로 설치합니다. 마지막으로 PCB의 표시에 따라 커넥터를 설치합니다.

3단계:XMOS 보드 연결

DAC에 SPDIF 및 USB 입력이 모두 포함되도록 하려면 특수 카드(XMOS 보드)를 구입해야 합니다. 따라서 XMOS 카드를 구입했으면 필요한 모든 커넥터와 마운팅 랙과 함께 설치하십시오.

XMOS 보드

참고:이러한 구성 요소는 키트와 함께 제공됩니다.

이 단계에서 문제가 발생하면 커패시터일 수 있습니다. 더 작은 커패시터의 위치를 ​​바꿔 보십시오. 그러면 문제가 해결됩니다.

4단계:제어 및 디스플레이 보드 조립

DAC에는 전환 가능한 다양한 입력과 다양한 작동 모드가 있습니다. 제어 및 디스플레이 보드가 필요합니다. 키트에서 이러한 구성 요소를 찾을 수 있습니다. 그런 다음 PCB의 지침에 따라 제어 및 디스플레이 보드를 설치합니다. 마지막으로 전선과 디스플레이를 연결하면 회로가 완성됩니다.

5단계:첫 번째 테스트

회로에서 첫 번째 테스트를 수행하고 모든 것이 제대로 작동하는지 확인하십시오. 첫 번째 검사에서 모든 것이 제대로 작동하는 것으로 나타나면 계속 진행한 것입니다.

6단계:변압기 선택

보드에는 2×15볼트, 9-12볼트 및 9-12볼트의 세 가지 조정 전원 공급 장치가 필요합니다. 2×15 권선은 중간에서 탭이 있는 9-12볼트로 구성됩니다. 반면에 2개의 9-12볼트 변압기에는 독립적인 권선이 있습니다. 보드의 소모량이 적기 때문에 약 5-10와트만 필요합니다.

7단계:케이스 제작

이제 공급 장치와 회로가 준비되었으므로 다음은 하우징입니다. 위성 수신기 또는 회로에 맞는 기타 장비의 케이스를 사용할 수 있습니다. 그러나 케이스 내부에 보드를 설치하려면 약간의 기계적 작업이 필요할 수 있습니다.

다양한 케이스

보드용 케이스를 찾을 수 없는 경우 온라인에서 기성품 버전을 대안으로 구입할 수 있습니다.

8단계:전면 패널 설치

전면 패널의 표시등을 설치하는 동안 사소한 문제가 발생할 수 있습니다. 또한 이를 수정하려면 약간의 기계적 작업이 필요합니다.

9단계:최종 조립

회로 기판, 2개의 변압기(첫 번째는 -15 +15볼트, 두 번째는 2개의 12V 권선)로 전원 공급 장치를 만드십시오. 마지막으로 케이스에 모든 것을 설치하세요.

10단계:최종 설정

헤드폰용 출력을 배치하고 케이스 내부에 헤드폰용 A급 앰프를 설치합니다.

증폭기

또한 USB 연결로 장치를 사용할 계획이라면 드라이버를 다운로드하여 올바르게 설치해야 합니다.

참고:실험을 수행하고 커패시터와 증폭기를 교체하여 DAC를 업그레이드할 수 있습니다. 그러나 이러한 업그레이드가 더 나은 결과를 나타내지 않으면 원래 구성 요소로 되돌립니다.

전환 프로세스에 영향을 미치는 요소

모든 전환에 동일한 집계 시간이 필요한 것은 아닙니다. 일부는 더 높을 수 있고 다른 일부는 더 낮은 카운트 시간이 필요할 수 있습니다. 일반적인 변환 시간은 4.1ms/2 -=2.05ms입니다. 이것은 좋은 가치가 될 수 있습니다.

그러나 이 값은 2 x 244 =488을 생성하므로 평균적으로 488회의 전환이 발생합니다.

따라서 더 느린 클럭 속도는 초당 더 적은 수의 전환과 같습니다. 또한 분해능이 낮은 변환기(카운트 단계 수가 적음)는 전환율이 더 높습니다.

변환 프로세스에 영향을 미치는 또 다른 요소는 정확도입니다. 비교기의 정확도가 변환기의 정확도를 결정합니다.

마지막 단어

디지털-아날로그 변환기는 모든 오디오 장치의 중요한 구성 요소입니다. 이러한 장치의 대부분은 현실 세계와 통신해야 합니다. 따라서 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환해야 합니다.

또한 프로젝트에 델타-시그마 DAC, 바이너리 가중 저항 DAC, 세그먼트 DAC 및 바이너리 래더 DAC를 포함한 4가지 유형의 DAC를 사용할 수 있습니다.

이것으로 디지털-아날로그 변환기에 대해 알아야 할 모든 내용을 정리했습니다. 질문이 있으시면 언제든지 저희에게 연락해 주십시오. 기꺼이 도와드리겠습니다.