Сандық- аналогты түрлендіргіштер.

Тақырып: Сандық-аналогты түрлендіргіштер (САТ)

 

---

 

 Кіріспе

 

Сандық-аналогты түрлендіргіштер (САТ) – сандық сигналдарды аналогтық сигналдарға айналдыруға арналған құрылғылар. Сандық құрылғыларда деректер екілік код түрінде өңделеді, ал аналогтық сигналдар үздіксіз мәндерден тұрады. САТ осы екі форматты үйлестіру үшін қолданылады, мысалы, сандық деректерді дыбыстық немесе бейне сигналдарға түрлендіру қажет болғанда. Сандық-аналогты түрлендіргіштер компьютерлерде, аудиожүйелерде, байланыс жүйелерінде, өлшеу құралдарында және өнеркәсіптік автоматтандыруда жиі қолданылады.

 

 САТ жұмыс істеу принципі

 

САТ сандық кодты белгілі бір аналогтық деңгейге түрлендіреді. Сандық код екілік форматта беріледі, ал САТ оны кіріс сигналдың деңгейіне сәйкес аналогтық кернеу немесе ток сигналдарына айналдырады. Бұл процесс сандық кодтағы әрбір битті тиісті деңгейге түрлендіруді қамтиды.

 

Негізгі жұмыс принципі келесі қадамдарды қамтиды:

1. Сандық деректерді алу: Екілік сан түріндегі сандық деректер САТ-қа беріледі.

2. Дәрежеге бөлу: Әрбір биттің сандық мәніне сәйкес аналогтық кернеу деңгейі тағайындалады.

3. Қорытынды аналогтық сигнал: Барлық биттерге сәйкес деңгейлер қосылып, кіріс сандық мәнге сай аналогтық сигнал қалыптасады.

 

 САТ түрлері

 

Сандық-аналогты түрлендіргіштердің бірнеше түрлері бар. Олардың негізгі айырмашылығы түрлендіру әдістерінде, жылдамдығында және дәлдігінде. Ең жиі қолданылатын түрлері – резистивті бөлгіш негізіндегі САТ, салмақталған резисторлы САТ, және интеграциялық САТ.

 

# 1. Резисторлық желіге негізделген САТ (R-2R желісі)

 

R-2R желісі негізіндегі САТ – ең танымал түрлендіргіштердің бірі. Ол тек екі мәндегі резисторлар арқылы екілік санды аналогтық сигналға түрлендіреді. R-2R желісі резисторлардың тізбекті және параллель комбинацияларынан тұрады, әрбір разрядқа сәйкес кернеу деңгейін қалыптастырады.

 

- Схемотехникасы: R-2R желісінің әрбір тармағы екілік мәндерге сай қосылып, кіріс сигналдарын аналогтық кернеуге түрлендіреді.

- Артықшылықтары: Схемасы қарапайым және дәлдігі жоғары, резистор мәндерінің тұрақтылығы үлкен дәлдікті қамтамасыз етеді.

- Кемшіліктері: Жоғары разрядты түрлендіргіштерде резисторлар дәлдігін сақтауға байланысты шығындар артады.

 

# 2. Салмақталған резисторлы САТ

 

Салмақталған резисторлы САТ екілік мәндердің салмағын көрсету үшін резисторларды әртүрлі дәрежеде қолданады. Бұл түрлендіргіште әрбір резистордың мәні екілік салмаққа (1, 2, 4, 8 және т.б.) сәйкес келеді. Әрбір битке арналған кернеу деңгейі сәйкес резистор арқылы беріледі.

 

- Схемотехникасы: Кіріс сандық сигналдар салмақталған резисторларға беріледі, әрбір резистор арқылы кернеу қосылып, шығыста аналогтық сигнал пайда болады.

- Артықшылықтары: Түрлендіру жылдамдығы жоғары, себебі барлық биттер бір уақытта өңделеді.

- Кемшіліктері: Резисторлардың дәлдігі өте маңызды, себебі кішкене ауытқулар түрлендіру нәтижесіне әсер етеді.

 

# 3. Интеграциялық САТ (интегралды схемаларға негізделген)

 

Интеграциялық САТ ток немесе кернеу арқылы екілік санды аналогтық сигналға түрлендіреді. Әрбір ток деңгейі сандық кодқа сәйкес белгілі бір мәнде интеграцияланады.

 

- Схемотехникасы: Кіріс деректерін әрбір разряд үшін белгілі бір мәнге түрлендіретін интеграциялық элементтер бар. Оларды сандық кернеуге түрлендіріп, аналогтық сигнал пайда болады.

- Артықшылықтары: Дәлдік пен тұрақтылығы жоғары, ұзақ мерзімде дәл мәндерді сақтайды.

- Кемшіліктері: Жылдамдығы басқа түрлермен салыстырғанда төмен болуы мүмкін.

 

 САТ артықшылықтары мен кемшіліктері

 

Артықшылықтары:

1. Аналогтық сигналдарды алудағы ыңғайлылығы: САТ арқылы сандық сигналдарды аналогтық формаға айналдыру оңай.

2. Жоғары дәлдік: Әсіресе, салмақталған резисторлы және R-2R желісі негізіндегі түрлендіргіштер жоғары дәлдікпен жұмыс істейді.

3. Жылдамдық: R-2R желісі мен салмақталған резисторлы САТ түрлендіру жылдамдығы жоғары, бұл оларды аудио және бейне өңдеуде тиімді етеді.

 

Кемшіліктері:

1. Құрылымның күрделілігі: Жоғары дәлдікті қажет ететін қолдануларда САТ-тің схемотехникасы күрделі болуы мүмкін.

2. Дәлдікке тәуелділік: Резисторлардың дәлдігі түрлендіргіштің тиімділігіне үлкен әсер етеді.

3. Қуат тұтыну: Кейбір түрлендіргіштер қуатты көп тұтынады, әсіресе интеграциялық және жоғары разрядты түрлендіргіштер.

 

 САТ қолдану салалары

 

САТ кең қолданыс табатын салалар:

 

1. Аудио және бейне өңдеу жүйелері: Сандық сигналдарды дыбыстық немесе бейне аналогтық сигналдарға айналдыру үшін қолданылады.

2. Өлшеу құралдары: Сенсорлардан алынған деректерді өңдеу және аналогтық құрылғыларға беру үшін САТ пайдаланылады.

3. Телекоммуникация: Байланыс сигналдарын өңдеуде және қабылдауда САТ маңызды рөл атқарады.

4. Басқару жүйелері: Автоматтандырылған басқару жүйелерінде сандық деректерді аналогтық командаларға түрлендіру үшін қолданылады.

 

 Қорытынды

 

Сандық-аналогты түрлендіргіштер (САТ) сандық деректерді аналогтық сигналдарға айналдыру үшін қолданылады және олар сандық электрониканың маңызды бөлігі болып табылады. Түрлендіргіштердің әртүрлі түрлері әртүрлі мақсаттарға сәйкес келеді және олардың әрқайсысының өзіндік артықшылықтары мен кемшіліктері бар. САТ қазіргі заманғы аудио және бейне өңдеу, телекоммуникация, өлшеу құралдары және автоматтандыру жүйелерінде кеңінен қолданылады, бұл құрылғылардың әмбебаптығы мен тиімділігін көрсетеді.