مبدل دیجیتال به آنالوگ DAC چیست و چگونه کار میکند؟

تا به حال فکر کرده اید که در داخل تجهیزات صوتی شما چه می گذرد؟ چگونه داده های صوتی موجود در فایل های CD ، MP3 یا WAV از حالت فایل به صدا تبدیل میشوند؟ این “جادو” تا حد زیادی به لطف مبدل دیجیتال به آنالوگ یا DAC است.

DAC یا همان مبدل دیجیتال به آنالوگ، داده های دیجیتالی را گرفته و آنها را به سیگنال صوتی آنالوگ تبدیل می کند. هنگامی که صدا های ضبط شده را می شنوید، در واقع به یک سیگنال آنالوگ گوش می دهید که توسط DAC از دیجیتال به آنالوگ تبدیل شده است. تمامی DAC ها با یک کیفیت کار نمیکنند. به طور مثال کیفیت کار بلندگو موبایل شما به اندازه کیفیت بلندگو استودیو ها نیست.

در الکترونیک مبدل دیجیتال به آنالوگ (DAC، D / A، D2A یا D-to-A) سیستمی است که سیگنال دیجیتال را به سیگنال آنالوگ تبدیل می کند. مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) عملکرد معکوس را انجام می دهد. جهت کسب اطلاعات بیشتر، مقاله مبدل آنالوگ به دیجیتال را بخوانید.

بیایید نگاهی دقیق به نحوه کار DAC بیندازیم و بفهمیم مبدل های دیجیتال به آنالوگ چطور کار میکنند.

مبدل دیجیتال به آنالوگ چیست؟

مبدل دیجیتال به آنالوگ یک عدد  (معمولاً یک عدد باینری) را به یک مقدار فیزیکی (به عنوان مثال ، ولتاژ یا فشار) تبدیل می کند. به طور خاص ، DAC ها اغلب برای تبدیل داده های سری زمانی با دقت محدود به یک سیگنال فیزیکی متغیر استفاده می شوند.

طبق قضیه نمونه برداری از Nyquist-Shannon ، یک DAC می تواند سیگنال اصلی را از داده های نمونه برداری بازسازی کند به شرطی که پهنای باند آن از شرایط خاصی برخوردار باشد. نمونه گیری دیجیتال خطای کوانتیزاسیون را معرفی می کند که به صورت نویز سطح پایین در سیگنال بازسازی شده ظاهر می شود.

چندین معماری از سیستم های DAC وجود دارد. مناسب بودن یک DAC برای هدف مور نظر ما توسط مورادی از جمله: وضوح ، حداکثر فرکانس نمونه برداری و سایر موارد تعیین می شود. DAC ها معمولاً در پخش کننده های موسیقی برای تبدیل جریان داده های دیجیتال به سیگنال های صوتی آنالوگ استفاده می شوند. آنها همچنین در تلویزیون ها و تلفن های همراه برای تبدیل داده های ویدئویی دیجیتال به سیگنال های ویدئویی آنالوگ استفاده می شوند.

نحوه کار مبدل دیجیتال به آنالوگ

هنگام بررسی موج صدا، مشاهده میکنید که محور Y قدرت موج را نشان میدهد و محور X زمان را نشان میدهد. هر موج دارای یک اوج و دره است و همچنین هر صدا دارای فرکانس خاصی است. هرچه فرکانس بالاتر باشد، نت بالاتر است. در سمت راست تصویر زیر، سیگنال دیجیتال و در سمت چپ سیگنال آنالوگ را مشاهده میکنید.

وظیفه DAC این است که یک صدای ذخیره شده به صورت دیجیتالی را به سیگنال آنالوگ تبدیل کند. برای انجام این کار ، باید داده های دیجیتالی ذخیره شده را به سیگنال الکتریکی آنالوگ تبدیل کند. اگر به تصویر بالا دقت کنید مشاهده میکنید که سیگنال دیجیتالی کاملا شبیه به سیگنال آنالوگ نیست. این یعنی صدای ضبط شده کاملا به حالت اصلی شنیده نمیشود. عوامل بسیاری برای واضح بودن، با کیفیت بودن و … وجود دارند که حالت صدا را تعیین میکنند.

چرا ما به مبدل های دیجیتال به آنالوگ نیاز داریم؟

پنجاه سال پیش ، برای تولید سیگنال آنالوگ به DAC احتیاج نداشتیم. میکروفون های داخل استودیو صدا را به صورت سیگنال آنالوگ معمولاً به صورت نوار حلقه ای ضبط میکردند. سپس سیگنال آنالوگ به شیارهای ثبت فشار داده شد. هر زمان که میخواستید صدا را گوش دهید، سوزن گرامافون را روی این شیار ها قرار میدادید و آن سوزن، یک سیگنال آنالوگ الکتریکی ایجاد میکرد. این سیگنال تقویت میشد و در نهایت توسط بلندگو پخش میشد.

امروزه مهندسان ضبط سیگنال های آنالوگ را به جریانی از اعداد (یک و صفر) تبدیل می کنند. این سری اعداد نمایانگر یک سیگنال صوتی دیجیتال هستند و برای گوش دادن به آن ، باید آن را دوباره به سیگنال آنالوگ تبدیل کنید.

نحوه خراب شدن روند کار به شرح زیر است:

• در طول فرایند ضبط ، یک هنرمند آهنگ را تنظیم می کند. میکروفون ها صدای صداها و سازها را به عنوان سیگنال صوتی آنالوگ می گیرند.
  مهندسان ضبط سیگنال های آنالوگ را به صورت دیجیتال ذخیره می کنند. تجهیزات ضبط از مبدل های آنالوگ به دیجیتال برای تبدیل سیگنال های آنالوگ به سیگنال های دیجیتال برای ذخیره سازی استفاده می کنند. امروزه تبدیل صدا به سیگنال قابل ذخیره سازی در دستگاه ها، ضبط صدا نامیده میشود.
• در حین پخش ، یک DAC سیگنال های دیجیتالی ذخیره شده را رمزگشایی می کند. با این کار ، DAC آن سیگنال های دیجیتالی را به صدای آنالوگ تبدیل می کند.
• DAC سیگنال های آنالوگ تبدیل شده به دیجیتال را به یک تقویت کننده ارسال می کند. و در نهایت صدا توسط هدفون، بلندگو و … پخش میشود.