なぜデータコンバーターが必要なのですか？現実の世界では、ほとんどのデータは本質的にアナログの形で入手できます。 2種類のコンバーターがあります アナログ-デジタルコンバーター およびデジタル-アナログコンバーター。データを操作する際、これら2つの変換インターフェースは、必要な操作を行うためにプロセッサによって処理されるデジタル電子機器とアナログ電気デバイスに不可欠です。
たとえば、以下のDSPの図を見ると、ADCは、マイク（センサー）などのオーディオ入力機器によって収集されたアナログデータを、コンピューターで処理できるデジタル信号に変換します。コンピュータが効果音を追加する場合があります。これで、DACはデジタルサウンド信号を処理して、スピーカーなどのオーディオ出力機器で使用されるアナログ信号に戻します。
オーディオ信号処理
デジタル-アナログコンバーター（DAC）
Digital to Analog Converter（DAC）は、デジタルデータをアナログ信号に変換するデバイスです。ナイキスト-シャノンサンプリング定理によれば、サンプリングされたデータは、帯域幅とナイキスト基準を使用して完全に再構築できます。
DACは、サンプリングされたデータを正確にアナログ信号に再構築できます。デジタルデータは、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ASIC）、または フィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA） 、しかし最終的には、データは実世界と相互作用するためにアナログ信号への変換を必要とします。
基本的なデジタル-アナログコンバーター
D / Aコンバータアーキテクチャ
デジタルからアナログへの変換に一般的に使用される方法は2つあります。1つは加重抵抗法、もう1つはR-2Rラダーネットワーク法を使用する方法です。
加重抵抗法を使用したDAC
以下に示す回路図は、加重抵抗を使用したDACです。 DACの基本的な動作は、デジタル入力のさまざまなビットの寄与に最終的に対応する入力を追加する機能です。電圧ドメインでは、つまり入力信号が電圧の場合、バイナリビットの加算は反転を使用して実現できます。 サミングアンプ 下の図に示されています。
バイナリ加重抵抗DAC
電圧領域、つまり入力信号が電圧の場合、バイナリビットの加算は、上図に示す反転加算増幅器を使用して実現できます。
の入力抵抗 オペアンプ 抵抗値をバイナリ形式で重み付けします。受信バイナリ1の場合、スイッチは抵抗を基準電圧に接続します。論理回路がバイナリ0を受信すると、スイッチは抵抗をグランドに接続します。すべてのデジタル入力ビットは同時にDACに適用されます。
DACは、指定されたデジタルデータ信号に対応するアナログ出力電圧を生成します。 DACの場合、指定されたデジタル電圧はb3 b2 b1 b0です。ここで、各ビットは2進値（0または1）です。出力側で生成される出力電圧は
V0 = R0 / R（b3 + b2 / 2 + b1 / 4 + b0 / 8）Vref
デジタル入力電圧のビット数が増えると、抵抗値の範囲が広くなり、精度が低下します。
R-2Rラダーデジタル-アナログコンバーター（DAC）
抵抗値Rと2Rの繰り返しカスケード構造を使用するバイナリ加重DACとして構築されたR-2RラダーDAC。これにより、値が一致する等しい抵抗（または電流源）の製造が比較的容易になるため、精度が向上します。
R-2Rラダーデジタル-アナログコンバーター（DAC）
上の図は、4ビットのR-2RラダーDACを示しています。高精度を実現するために、抵抗値をRと2Rとして選択しました。バイナリ値をB3B2 B1 B0とすると、b3 = 1、b2 = b1 = b0 = 0の場合、回路は次の図に示され、上記のDAC回路の簡略化された形式です。出力電圧はV0 = 3R（i3 / 2）= Vref / 2です。
同様に、b2 = 1、b3 = b1 = b0 = 0の場合、出力電圧はV0 = 3R（i2 / 4）= Vref / 4であり、回路は次のように簡略化されます。
b1 = 1およびb2 = b3 = b0 = 0の場合、下の図に示す回路は、上記のDAC回路を簡略化したものです。出力電圧はV0 = 3R（i1 / 8）= Vref / 8です。
最後に、b0 = 1およびb2 = b3 = b1 = 0の場合に対応する回路を以下に示します。出力電圧はV0 = 3R（i0 / 16）= Vref / 16です。
このように、入力データがb3b2b1b0（個々のビットが0または1のいずれか）の場合、出力電圧は次のようになります。
デジタル-アナログコンバーターのアプリケーション
DACは、多くのデジタル信号処理アプリケーションやその他多くのアプリケーションで使用されています。重要なアプリケーションのいくつかを以下で説明します。
オーディオアンプ
DACは、マイクロコントローラーコマンドでDC電圧ゲインを生成するために使用されます。多くの場合、DACは信号処理機能を含むオーディオコーデック全体に組み込まれます。
ビデオエンコーダ
ビデオエンコーダシステムは、ビデオ信号を処理し、デジタル信号をさまざまなDACに送信して、出力レベルの最適化とともに、さまざまな形式のアナログビデオ信号を生成します。オーディオコーデックと同様に、これらのICにはDACが統合されている場合があります。
ディスプレイエレクトロニクス
グラフィックコントローラは通常、ルックアップテーブルを使用して、ディスプレイを駆動するための赤、緑、青（RGB）信号などのアナログ出力用にビデオDACに送信されるデータ信号を生成します。
データ収集システム
測定されるデータは、アナログ-デジタルコンバーター（ADC）によってデジタル化されてから、プロセッサーに送信されます。データ収集には、プロセッサがアナログ信号に変換するためにフィードバックデータをDACに送信するプロセス制御エンドも含まれます。
較正
DACは、テストおよび測定システムの精度を高めるために、ゲインと電圧オフセットの動的キャリブレーションを提供します。
モーター制御
多くのモーター制御には 電圧制御信号 、およびDACは、プロセッサまたはコントローラによって駆動される可能性のあるこのアプリケーションに最適です。
モーター制御アプリケーション
データ配信システム
多くの産業用および工場用ラインは、複数のプログラム可能な電圧源を必要とし、これは、多重化されたDACのバンクによって生成できます。 DACを使用すると、システムの動作中に電圧を動的に変更できます。
デジタルポテンショメータ
ほとんど全て デジタルポテンショメータ 文字列DACアーキテクチャに基づいています。抵抗/スイッチアレイの再編成、および追加 I2C互換インターフェース 、完全にデジタル化されたポテンショメータを実装できます。
ラジオソフトウェア
DACは、デジタルシグナルプロセッサ（DSP）とともに使用され、信号をアナログに変換してミキサー回路で送信し、次にラジオに変換します。 パワーアンプ と送信機。
したがって、この記事では デジタル-アナログコンバーター およびそのアプリケーション。この概念をよりよく理解していただければ幸いです。さらに、このコンセプトに関する質問や、電気および電子プロジェクトの実装については、以下のコメントセクションにコメントして、貴重な提案をしてください。ここにあなたへの質問があります、 バイナリ加重抵抗DACの精度の低さをどのように克服できますか？
