DIY-Digital-Analog-Wandler:Die vollständige Anleitung

Über DIY Digital Analog Converter:Die Übersetzung digital gespeicherter Informationen von einem iPod, Laptop oder anderen Audiogeräten in den analogen Klang, den wir hören, kann ein kniffliges Projekt sein.
So einfach es klingt, Sie werden Ihre gewünschten Ergebnisse nicht ohne eine Schlüsselkomponente erzielen – den DAC.
Obwohl Sie Ihren Sound verbessern, ermöglicht Ihnen ein Digital-Analog-Wandler von guter Qualität, einen besseren Klanghintergrund zu erhalten. So schaffen Sie einen tieferen Hörspielraum für Ihre Projekte.
Hier ist der beste Teil.
Sie müssen keinen DAC kaufen; Die Herstellung eines DIY-DAC (Digital-Analog-Wandler) ist kostengünstig und relativ einfach. Außerdem können Sie es mit ein paar Werkzeugen und Instrumenten selbst tun.
Wenn Sie dies jedoch schwierig finden, machen Sie sich keine Sorgen. Wir sind für Sie da.
Fangen wir gleich an.

Wie funktioniert ein Digital-Analog-Wandler

Bevor wir uns mit der Funktionsweise eines DAC befassen, lassen Sie uns besprechen, was ein Digital-Analog-Wandler ist.

Der DAC erfasst digitale Daten von Ihrem Audiogerät und wandelt sie in analoge Audiosignale um, wenn es um Elektronik geht. Dann. Er sendet diese Signale an einen Verstärker. Wenn Sie sich also digitale Aufnahmen anhören, hören Sie ein umgewandeltes analoges Signal.

Konvertierungsprozess

Quelle:Wiki Commons

Allerdings haben verschiedene DACs unterschiedliche Qualitäten. Zum Beispiel haben Smartphones einfache DACs, die gut genug für Gespräche funktionieren, aber nicht, um Ihre Lieblingsmusiksammlung zu genießen. Dafür bräuchte man den DAC eines Lautsprechers.

Jetzt wissen wir, dass ein DAC es uns ermöglicht, Musik zu hören, die in digitalen Formaten gespeichert ist. Aber was macht einen Digital-Analog-Wandler besser als den anderen?

Zunächst einmal muss man verstehen, was in einem DAC passiert. Tontechniker wandeln analoge Signale in eine Reihe von Zahlen (digitale Signale) um. Wenn Sie es also hören möchten, müssen Sie diese Bitströme von Zahlen wieder in analoge Signale umwandeln.

Blockdiagramm der DAC-Schaltung

Aber DACs verwenden keine konsistente Timing-Sequenz, um Bitstreams zu konvertieren. Daher führt dies zu dem, was wir als Taktfehler kennen. Beim Abspielen dieser Sounds werden die Fehler also als Jitter angezeigt.

Jitter wirkt sich negativ auf die Qualität Ihrer Wiedergabe aus. Mit anderen Worten, Ihre Musik wird nicht gut genug klingen.

Glücklicherweise haben externe DACs (Kopfhörer und Lautsprecher) die Fähigkeit, diese Taktfehler zu behandeln. Im Gegensatz zu ihren Gegenstücken – interne DACs.

Externe DAC-Anschlüsse

Daher sind externe DACs perfekt für jedes Hör-Setup. Beispiele für Geräte mit Outboard-DAC-Kompatibilität sind Desktop- und Laptop-Computer, Heimstereoanlagen und Smartphones.

Beispiel eines externen DAC

Wie Digital-Analog-Wandler funktionieren

Vor einigen Jahren hatten wir keine DACs, um analoge Signale zu erzeugen. Früher haben wir Bandspulen und Aufnahmerillen verwendet, um elektrische Analogsignale zu erzeugen. DACs ermöglichen es uns jedoch jetzt, bequemes und tragbares digitales Audio zu genießen.

Spulen Sie Schallplatten und nehmen Sie Grooves auf

So funktioniert es:

Zunächst produziert der Künstler während des Aufnahmeprozesses einen Track. Mikrofone erfassen die Stimme des Künstlers und der Instrumente als analoges Eingangssignal.

Als nächstes verwendet das Aufnahmegerät Analog-Digital-Wandler (wir werden dies später besprechen), um analoge Signale in digitale Signale umzuwandeln. Dieser Vorgang ermöglicht die einfache Speicherung dieser Signale als digitale Audiodatei.

Wenn Sie die digitale Audiodatei abspielen, wandelt der DAC die Signale wieder in analoge Audiosignale um.

Schließlich überträgt der DAC das transformierte analoge Ausgangssignal an Ihren Verstärker. So können Sie Musik über Ihre Lautsprecher oder Kopfhörer senden.

Funktionsweise von Analog-Digital-Wandlern

Wie bereits erwähnt, spielen ADCs eine wichtige Rolle bei der Konvertierung von Digital-Analog-Signalen. ADCs digitale Logikschaltungen wie Raspberry Pi und Arduinos in die reale Welt übertragen.

Analoge Signale stammen von verschiedenen Sensoren und Quellen, die Temperatur, Ton, Bewegung, Ton oder Licht messen.

Schaltplan eines Analog-Digital-Wandlers

Während analoge Signale eine unbegrenzte Anzahl unterschiedlicher Referenzspannungswerte liefern, arbeiten Schaltkreise der digitalen Version mit binären Signalen mit nur logischen Zuständen, logisch hoch (1) und logisch niedrig (0). Wir brauchen also eine elektronische Schaltung, die diese Umwandlung bewältigen kann. Hier kommt der ADC ins Spiel.

Ein ADC erfasst also die analoge Spannung und generiert einen digitalen Ausgangscode, der die analoge Spannung darstellt. Aber wie funktioniert es?

Ein ADC folgt während der Konvertierung einer Sequenz. Zuerst tastet er das analoge Signal ab und quantifiziert es, um seine Auflösung zu bestimmen. Zuletzt setzt er den Binärwert und übergibt ihn als digitales Ausgangssignal an das System – zum Auslesen. Die beiden entscheidenden Aspekte dieses Prozesses sind die Auflösung und die Abtastrate.

Wie erstelle ich einen Digital-Analog-Konverter

Da Mikrocontroller nur digitale Signale lesen, sind verschiedene Modelle mit ADC ausgestattet. Aber es gibt nur wenige mit einem DAC. Wir zeigen Ihnen also, wie Sie mit leicht zu beschaffenden Materialien einen einfachen Digital-Analog-Wandler herstellen können. Außerdem können Sie es einfach auf unbegrenzte Auflösungsbits erweitern.

Ohne weitere Umschweife, hier sind die Schritte:

Schritt 1:Sammeln Sie Ihre Materialien

Sie können Ihren Materialsatz entweder bestellen oder selbst zusammenstellen. Sie benötigen eine Leiterplatte, Widerstände, Kondensatoren, Dioden und eine XMOS-Platine.

Schritt 2:Installieren Sie Ihre Komponenten

Die ersten Dinge, die Sie für dieses Projekt installieren müssen, sind Ihre Widerstände und Kondensatoren auf Ihrer Leiterplatte. Installieren Sie Ihren 470-Ohm-Widerstand, gefolgt von Ihren Kondensatoren. Sie müssen jedoch den größten Kondensator installieren, bevor Sie die anderen gemäß den Markierungen auf der Platine installieren.

Stellen Sie außerdem sicher, dass Sie Ihren Quarzresonator löten. Zweitens:Installieren Sie Ihre Dioden in einer Richtung – damit Sie keinen Fehler machen. Montieren Sie zuletzt die Stecker gemäß den Markierungen auf der Platine.

Schritt 3:Schließen Sie Ihr XMOS-Board an

Wenn Sie möchten, dass Ihr DAC sowohl SPDIF- als auch USB-Eingänge hat, müssen Sie eine spezielle Karte (XMOS-Karte) kaufen. Wenn Sie also Ihre XMOS-Karte gekauft haben, installieren Sie sie mit allen erforderlichen Anschlüssen und Montagegestellen.

XMOS-Karte

Hinweis:Diese Komponenten sind im Bausatz enthalten.

Wenn Sie in diesem Schritt auf Probleme stoßen, könnte es Ihr Kondensator sein. Versuchen Sie, die Position der kleineren Kondensatoren zu ändern. Das sollte das Problem beheben.

Schritt 4:Montieren Sie Ihre Steuer- und Anzeigetafel

Der DAC verfügt über verschiedene schaltbare Eingänge und verschiedene Betriebsmodi; es erfordert eine Steuer- und Anzeigetafel. Sie finden diese Komponenten im Kit. Befolgen Sie als Nächstes die Anweisungen auf der Platine, um Ihre Steuer- und Anzeigeplatine zu installieren. Schließen Sie zuletzt die Drähte und das Display an, und Ihre Schaltung ist komplett.

Schritt 5:Erster Test

Führen Sie Ihre ersten Tests auf der Rennstrecke durch und stellen Sie sicher, dass alles einwandfrei funktioniert. Wenn Ihre erste Überprüfung zeigt, dass alles einwandfrei funktioniert, können Sie loslegen.

Schritt 6:Wählen Sie Ihren Transformator aus

Sie benötigen drei geregelte Netzteile für Ihr Board:2 × 15 Volt, 9-12 Volt und 9-12 Volt. Die 2×15 Wicklung besteht aus 9-12 Volt mit einem Abgriff von der Mitte. Andererseits haben die beiden 9-12-Volt-Transformatoren unabhängige Wicklungen. Da der Verbrauch des Boards mangelhaft ist, benötigen Sie nur ca. 5-10 Watt.

Schritt 7:Erstellen Sie Ihr Gehäuse

Nun, da Sie Ihre Versorgung und Schaltung bereit haben, ist als nächstes das Gehäuse. Sie können das Gehäuse von einem Satellitenempfänger oder anderen Geräten verwenden, die zu Ihrer Schaltung passen. Die Installation der Platine im Gehäuse kann jedoch einige mechanische Arbeiten erfordern.

Verschiedene Gehäuse

Wenn Sie kein Gehäuse für Ihr Board finden, können Sie fertige Versionen online kaufen – als Alternative.

Schritt 8:Installieren Sie Ihr Frontpanel

Bei der Installation der Anzeige der Frontplatte können kleinere Probleme auftreten. Außerdem erfordert dies auch einige mechanische Arbeiten zur Behebung.

Schritt 9:Endmontage

Bauen Sie Ihre Stromversorgung mit einer Platine, zwei Transformatoren (-15 +15 Volt für den ersten und zwei 12-Volt-Wicklungen für den zweiten). Installieren Sie schließlich alles in Ihrem Fall.

Schritt 10:Endgültige Einrichtung

Platzieren Sie den Ausgang für Kopfhörer und installieren Sie einen beliebigen A-Klasse-Verstärker für die Kopfhörer im Inneren des Gehäuses.

Verstärker

Wenn Sie außerdem vorhaben, Ihr Gerät mit einer USB-Verbindung zu verwenden, müssen Sie Ihre Treiber herunterladen und ordnungsgemäß installieren.

Hinweis:Sie können Ihren DAC aufrüsten, indem Sie Experimente durchführen und Kondensatoren und Verstärker austauschen. Wenn diese Upgrades jedoch keine besseren Ergebnisse zeigen, kehren Sie zu den ursprünglichen Komponenten zurück.

Faktoren, die den Conversion-Prozess beeinflussen

Nicht alle Konvertierungen erfordern die gleiche Zählzeit. Einige benötigen möglicherweise höhere, während andere niedrigere Zählzeiten benötigen. Die typische Wandlungszeit beträgt 4,1 ms/ 2 -=2,05 ms. Das könnte ein guter Wert sein.

Der Wert würde jedoch 2 x 244 =488 ergeben, was durchschnittlich 488 Conversions bedeutet.

Eine langsamere Taktrate entspricht also weniger Konvertierungen pro Sekunde. Außerdem hat ein Konverter mit einer niedrigen Auflösung (weniger Anzahl von Zählstufen) eine höhere Konvertierungsrate.

Ein weiterer Faktor, der den Konvertierungsprozess beeinflusst, ist die Genauigkeit. Die Genauigkeit des Komparators bestimmt die Genauigkeit des Konverters.

Schlussworte

Der Digital-Analog-Wandler ist ein wichtiger Bestandteil aller Audiogeräte. Die meisten dieser Geräte müssen mit der realen Welt kommunizieren. Daher müssen sie digitale Signale in analoge Signale umwandeln.

Darüber hinaus können Sie vier Arten von DACs für Ihre Projekte verwenden, darunter Delta-Sigma-DAC, binär gewichteter Widerstands-DAC, segmentierter DAC und binärer Leiter-DAC.

Das fasst alles zusammen, was Sie über Digital-Analog-Wandler wissen müssen. Wenn Sie Fragen haben, können Sie sich gerne an uns wenden. Wir helfen Ihnen gerne weiter.