Convertidor analógico digital DIY:la guía completa

Acerca de DIY Digital Analog Converter, traducir información almacenada digitalmente desde un iPod, computadora portátil u otro equipo de audio al sonido analógico que escuchamos puede ser un proyecto complicado.
Tan fácil como parece, no logrará los resultados deseados sin un componente clave:el DAC.
A pesar de mejorar sus sonidos, un convertidor digital-analógico de buena calidad le permitirá obtener un mejor fondo sónico. Por lo tanto, crea un alcance de escucha más profundo para sus proyectos.
Aquí está la mejor parte.
No tiene que comprar un DAC; hacer un DAC (convertidor de digital a analógico) de bricolaje es económico y relativamente fácil. Además, puede hacerlo usted mismo con algunas herramientas e instrumentos.
Sin embargo, si encuentras esto difícil, no te preocupes. Estamos aquí por tí.
Empecemos de inmediato.

¿Cómo funciona un convertidor analógico-digital?

Antes de sumergirnos en cómo funciona un DAC, analicemos qué es un convertidor digital-analógico.

El DAC captura datos digitales de su dispositivo de audio y los convierte en señales de audio analógicas cuando se trata de electrónica. Después. Envía estas señales a un amplificador. Entonces, cuando escuchas grabaciones digitales, lo que escuchas es una señal analógica convertida.

Proceso de conversión

Fuente:Wiki commons

Sin embargo, varios DAC vienen con diferentes calidades. Por ejemplo, los teléfonos inteligentes tienen DAC básicos que funcionan lo suficientemente bien para las conversaciones, pero no para disfrutar de su colección de música favorita. Necesitarías el DAC de un altavoz para eso.

Ahora bien, sabemos que un DAC nos permite escuchar música almacenada en formatos digitales. Pero, ¿qué hace que un conversor de digital a analógico sea mejor que otro?

En primer lugar, debe comprender lo que sucede dentro de un DAC. Los ingenieros de grabación convierten las señales analógicas en una serie de números (señales digitales). Entonces, si desea escucharlo, debe convertir estos flujos de bits de números nuevamente en señales analógicas.

Diagrama de bloques del circuito DAC

Pero, los DAC no usan una secuencia de tiempo consistente para convertir flujos de bits. Por lo tanto, da como resultado lo que conocemos como errores de reloj. Por lo tanto, al reproducir estos sonidos, los errores se mostrarán como fluctuaciones.

Los nervios afectan negativamente a la calidad de su reproducción. En otras palabras, tu música no sonará lo suficientemente bien.

Afortunadamente, los DAC externos (auriculares y parlantes) tienen la capacidad de manejar estos errores de reloj. A diferencia de sus contrapartes, los DAC internos.

Puertos DAC externos

Por lo tanto, los DAC externos son perfectos para cada configuración de escucha. Ejemplos de dispositivos con compatibilidad DAC externa incluyen computadoras de escritorio y portátiles, sistemas estéreo domésticos y teléfonos inteligentes.

Ejemplo de DAC externo

Cómo funcionan los convertidores de digital a analógico

Hace algunos años, no teníamos DAC para crear señales analógicas. Una vez usamos cintas de carrete y ranuras de grabación para crear señales eléctricas analógicas. Sin embargo, los DAC ahora nos permiten disfrutar de audio digital conveniente y portátil.

Discos de carrete y ritmos de discos

Así es como funciona:

Primero, el artista produce una pista durante el proceso de grabación. Los micrófonos capturan la voz del artista y los instrumentos como una señal de entrada analógica.

A continuación, el equipo de grabación utiliza convertidores de analógico a digital (lo discutiremos más adelante) para convertir las señales analógicas en señales digitales. Este proceso permite almacenar fácilmente estas señales como un archivo de audio digital.

Cuando reproduce el archivo de audio digital, el DAC vuelve a convertir las señales en señales de audio analógicas.

Finalmente, el DAC transfiere la señal de salida analógica transformada a su amplificador. Así, envía música a través de tus altavoces o auriculares.

Cómo funcionan los convertidores de analógico a digital

Como se mencionó anteriormente, los ADC juegan un papel importante en el proceso de conversión de señal digital a analógica. Circuitos lógicos digitales ADC como raspberry Pi y Arduinos para transmitir en el mundo real.

Las señales analógicas provienen de diferentes sensores y fuentes que miden la temperatura, el sonido, el movimiento, el sonido o la luz.

Diagrama de circuito de un convertidor de analógico a digital

Mientras que las señales analógicas proporcionan un número ilimitado de valores de voltaje de referencia diferentes, los circuitos de la versión digital funcionan con señales binarias con solo estados lógicos, lógica alta (1) y lógica baja (0). Entonces, necesitamos un circuito electrónico que pueda manejar esta conversión. Ahí es donde entra en juego el ADC.

Entonces, un ADC captura el voltaje analógico y genera un código de salida digital que representa el voltaje analógico. Pero, ¿cómo funciona?

Un ADC sigue una secuencia durante las conversiones. Primero, muestrea la señal analógica y la cuantifica para determinar su resolución. Por último, establece el valor binario y lo transfiere como una señal de salida digital al sistema para su lectura. Los dos aspectos cruciales de este proceso son la resolución y la frecuencia de muestreo.

Cómo hacer un convertidor de digital a analógico

Dado que los microcontroladores solo leen señales digitales, varios modelos vienen con ADC. Pero, hay pocos con un DAC. Entonces, le mostraremos cómo hacer un convertidor digital a analógico fácil con materiales fáciles de adquirir. Además, puede expandirlo fácilmente a bits de resolución ilimitados.

Sin más preámbulos, estos son los pasos:

Paso 1:Reúna sus materiales

Puede pedir su conjunto de materiales o reunirlos usted mismo. Necesitará una placa de circuito impreso, resistencias, condensadores, diodos y una placa XMOS.

Paso 2:Instale sus componentes

Lo primero que debe instalar para este proyecto son sus resistencias y condensadores en su PCB. Instale su resistencia de 470 ohmios, seguida de sus condensadores. Pero debe instalar el capacitor más grande antes de instalar los demás de acuerdo con las marcas en el tablero.

Además, asegúrese de soldar su resonador de cuarzo. En segundo lugar, instale sus diodos en una dirección, para que no cometa un error. Por último, instale los conectores de acuerdo con las marcas en la PCB.

Paso 3:Conecte su placa XMOS

Si desea que su DAC tenga entradas SPDIF y USB, deberá comprar una tarjeta especial (placa XMOS). Entonces, una vez que haya comprado su tarjeta XMOS, instálela con todos los conectores y bastidores de montaje necesarios.

Tablero XMOS

Nota:estos componentes vienen con el kit.

Si tiene algún problema en este paso, podría ser su condensador. Intente cambiar la ubicación de los condensadores más pequeños. Eso debería solucionar el problema.

Paso 4:Ensamble su tablero de control y pantalla

El DAC tiene varias entradas conmutables y diferentes modos de funcionamiento; requiere un tablero de control y visualización. Puede encontrar estos componentes en el kit. Luego, siga las instrucciones en el PCB para instalar su tablero de control y visualización. Por último, conecte los cables y la pantalla, y su circuito estará completo.

Paso 5:Primera prueba

Realiza tus primeras pruebas en el circuito y asegúrate de que todo funciona bien. Si su primera verificación muestra que todo funciona bien, está listo para continuar.

Paso 6:Elija su transformador

Necesitará tres fuentes de alimentación reguladas para su placa:2 × 15 voltios, 9-12 voltios y 9-12 voltios. El devanado de 2×15 consta de 9-12 voltios con un toque desde el medio. Por otro lado, los dos transformadores de 9-12 voltios tienen devanados independientes. Dado que el consumo de la placa es deficiente, solo necesitas unos 5-10 vatios.

Paso 7:construye tu carcasa

Ahora que tiene el suministro y el circuito listos, lo siguiente es la carcasa. Puede usar el estuche de un receptor de satélite u otro equipo que se ajuste a su circuito. Sin embargo, la instalación de la placa dentro de la caja puede requerir algún trabajo mecánico.

Diferentes carcasas

Si no puede encontrar ninguna carcasa para su placa, puede comprar versiones listas para usar en línea, como alternativa.

Paso 8:Instale su panel frontal

Es posible que experimente problemas menores al instalar el indicador del panel frontal. Además, esto también requiere algo de trabajo mecánico para arreglarlo.

Paso 9:Montaje final

Construya su fuente de alimentación con una placa de circuito, dos transformadores (-15 +15 voltios para el primero y dos devanados de 12 voltios para el segundo). Finalmente, instale todo en su caso.

Paso 10:Configuración final

Coloque la salida para auriculares e instale cualquier amplificador de clase A para los auriculares dentro de la caja.

Amplificador

Además, si planea usar su dispositivo con una conexión USB, deberá descargar sus controladores e instalarlos correctamente.

Nota:puede actualizar su DAC realizando experimentos y reemplazando capacitores y amplificadores. Sin embargo, si estas actualizaciones no muestran mejores resultados, vuelva a los componentes originales.

Factores que influyen en el proceso de conversión

No todas las conversiones requieren el mismo tiempo de conteo. Algunos pueden necesitar tiempos de conteo más altos, mientras que otros pueden necesitar tiempos de conteo más bajos. El tiempo de conversión típico es 4,1 ms/ 2 -=2,05 ms. Esto podría ser un buen valor.

Sin embargo, el valor produciría 2 x 244 =488, lo que significa 488 conversiones en promedio.

Por lo tanto, una frecuencia de reloj más lenta equivale a menos conversiones por segundo. Además, un convertidor con una resolución baja (menos número de etapas de conteo) tendrá una tasa de conversión más alta.

Otro factor que influye en el proceso de conversión es la precisión. La precisión del comparador determina la precisión del convertidor.

Palabras finales

El convertidor de digital a analógico es un componente importante en todos los dispositivos de audio. La mayoría de estos dispositivos necesitan comunicarse con el mundo real. Por lo tanto, necesitan convertir señales digitales en señales analógicas.

Además, puede usar cuatro tipos de DAC para sus proyectos, incluidos DAC delta-sigma, DAC de resistencia ponderada binaria, DAC segmentado y DAC de escalera binaria.

Eso resume todo lo que necesita saber sobre los convertidores de digital a analógico. Si tiene alguna pregunta, no dude en contactarnos. Estaremos encantados de ayudar.