關(guān)于 DIY 數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，將來自 iPod、筆記本電腦或其他音頻設(shè)備的數(shù)字存儲信息轉(zhuǎn)換為我們聽到的模擬聲音可能是一個(gè)棘手的項(xiàng)目。聽起來很簡單，如果沒有一個(gè)關(guān)鍵組件 - DAC，您將無法獲得所需的結(jié)果。盡管使您的聲音更好，但優(yōu)質(zhì)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器將使您獲得更好的聲音背景。因此，為您的項(xiàng)目創(chuàng)建更深入的聆聽范圍。這是最好的部分。您不必購買 DAC；制作 DIY DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器）既便宜又相對容易。另外，您可以使用一些工具和儀器自己完成。但是，如果您覺得這很困難，請不要擔(dān)心。我們在這里為您服務(wù)。讓我們直接跳進(jìn)去。

數(shù)模轉(zhuǎn)換器的工作原理

在我們深入研究 DAC 的工作原理之前，讓我們先討論一下什么是數(shù)模轉(zhuǎn)換器。

DAC 從您的音頻設(shè)備捕獲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并在涉及電子設(shè)備時(shí)將其轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號。然后。它將這些信號發(fā)送到放大器。因此，當(dāng)您收聽數(shù)字錄音時(shí)，您聽到的是經(jīng)過轉(zhuǎn)換的模擬信號。 

轉(zhuǎn)換過程

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但是，各種 DAC 具有不同的品質(zhì)。例如，智能手機(jī)具有基本的 DAC，可以很好地進(jìn)行對話，但不能很好地欣賞您喜歡的音樂收藏。為此，您需要揚(yáng)聲器的 DAC。

現(xiàn)在，我們知道 DAC 允許我們收聽以數(shù)字格式存儲的音樂。但是，是什么讓一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器比另一個(gè)更好呢？

首先，您必須了解 DAC 內(nèi)部發(fā)生了什么。錄音工程師將模擬信號轉(zhuǎn)換成一系列數(shù)字（數(shù)字信號）。所以，如果你想聽它，你必須將這些數(shù)字比特流轉(zhuǎn)換回模擬信號。

DAC電路框圖

資料來源：維基百科

但是，DAC 不使用一致的時(shí)序來轉(zhuǎn)換比特流。因此，它會導(dǎo)致我們所知道的計(jì)時(shí)錯(cuò)誤。因此，在播放這些聲音時(shí)，錯(cuò)誤將顯示為jitter。

抖動會對播放質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。換句話說，你的音樂聽起來不夠好。

幸運(yùn)的是，外側(cè)的DAC（耳機(jī)和揚(yáng)聲器）有能力處理這些計(jì)時(shí)錯(cuò)誤。與它們的同類產(chǎn)品不同 - 內(nèi)部 DAC。

外置 DAC 端口

因此，外置 DAC 非常適合各種聆聽設(shè)置。具有外置 DAC 兼容性的設(shè)備示例包括臺式機(jī)和筆記本電腦、家庭立體聲系統(tǒng)和智能手機(jī)。

外置 DAC 示例

數(shù)模轉(zhuǎn)換器的工作原理

幾年前，我們沒有 DAC 來創(chuàng)建模擬信號。我們曾經(jīng)使用卷帶和記錄凹槽來創(chuàng)建電子模擬信號。然而，DAC 現(xiàn)在讓我們可以享受方便和便攜的數(shù)字音頻。

卷軸唱片和唱片凹槽

這是它的工作原理：

首先，藝術(shù)家在錄音過程中制作一首曲目。麥克風(fēng)捕捉藝術(shù)家和樂器的聲音作為模擬輸入信號。

接下來，錄音設(shè)備使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器（我們將在后面討論）將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。此過程允許將這些信號輕松存儲為數(shù)字音頻文件。

當(dāng)您播放數(shù)字音頻文件時(shí)，DAC 會將信號轉(zhuǎn)換回模擬音頻信號。

最后，DAC 將轉(zhuǎn)換后的模擬輸出信號傳輸?shù)侥姆糯笃鳌?/span>因此，通過揚(yáng)聲器或耳機(jī)發(fā)送音樂。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作原理

如前所述，ADC 在數(shù)模信號轉(zhuǎn)換過程中發(fā)揮著重要作用。ADCs 數(shù)字邏輯電路如樹莓派和 Arduinos 在現(xiàn)實(shí)世界中傳輸。 

模擬信號來自測量溫度、聲音、運(yùn)動、聲音或光的不同傳感器和信號源。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電路圖

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雖然模擬信號提供無限數(shù)量的不同參考電壓值，但數(shù)字版本電路使用只有邏輯狀態(tài)、邏輯高 (1) 和邏輯低 (0) 的二進(jìn)制信號。因此，我們需要一個(gè)可以處理這種轉(zhuǎn)換的電子電路。這就是ADC的用武之地。

因此，ADC 捕獲模擬電壓并生成代表模擬電壓的數(shù)字輸出代碼。但是，它是如何工作的？

ADC 在轉(zhuǎn)換期間遵循一個(gè)序列。首先，它對模擬信號進(jìn)行采樣并對其進(jìn)行量化以確定其分辨率。最后，它設(shè)置二進(jìn)制值并將其作為數(shù)字輸出信號傳輸?shù)较到y(tǒng)——用于讀取。這個(gè)過程的兩個(gè)關(guān)鍵方面是分辨率和采樣率。

如何制作數(shù)模轉(zhuǎn)換器

由于微控制器只讀取數(shù)字信號，因此各種型號都帶有 ADC。但是，很少有 DAC。因此，我們將向您展示如何使用易于獲取的材料制作簡單的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。此外，您可以輕松地將其擴(kuò)展到無限分辨率位。

閑話少說，下面是步驟：

第 1 步：收集材料

您可以訂購一套材料，也可以自己收集。FoYoulleed 印刷電路板、電阻器、電容器、二極管和 XMOS 板。

第 2 步：安裝您的組件 

您需要為此項(xiàng)目安裝的第一件事是PCB上的電阻器和電容器。安裝 470 歐姆電阻器，然后安裝電容器。但是，您必須先安裝最大的電容器，然后再根據(jù)板上的標(biāo)記安裝其他電容器。

另外，請確保焊接石英諧振器。其次，在一個(gè)方向上安裝你的二極管——這樣你就不會出錯(cuò)。最后，根據(jù) PCB 上的標(biāo)記安裝連接器。

步驟 3：連接您的 XMOS 板

如果您希望 DAC 同時(shí)具有 SPDIF 和 USB 輸入，則需要購買特殊卡（XMOS 板）。因此，一旦您購買了 XMOS 卡，請使用所有必要的連接器和安裝架進(jìn)行安裝。 

XMOS板

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注意：這些組件隨套件一起提供。

如果您在此步驟中遇到任何問題，則可能是您的電容器。嘗試切換較小電容器的位置。那應(yīng)該可以解決問題。

第 4 步：組裝您的控制和顯示板

DAC 具有多種可切換輸入和不同的工作模式；它需要一個(gè)控制和顯示板。您可以在套件中找到這些組件。接下來，按照 PCB 上的說明安裝控制和顯示板。最后，連接電線和顯示器，您的電路就完成了。

第 5 步：第一次測試

對電路進(jìn)行第一次測試，確保一切正常。如果您的第一次檢查顯示一切正常，您就可以開始了。

第 6 步：選擇您的變壓器

您的電路板需要三個(gè)穩(wěn)壓電源：2×15 伏、9-12 伏和 9-12 伏。2×15 繞組由 9-12 伏電壓組成，中間有一個(gè)抽頭。另一方面，兩個(gè) 9-12 伏變壓器具有獨(dú)立的繞組。由于板子的消耗不足，您只需要大約5-10瓦。

第 7 步：構(gòu)建您的外殼

現(xiàn)在您已準(zhǔn)備好電源和電路，接下來是外殼。您可以使用衛(wèi)星接收器或適合您電路的其他設(shè)備的外殼。但是，將電路板安裝在機(jī)箱內(nèi)可能需要一些機(jī)械工作。

不同的外殼

如果您找不到適合您的電路板的任何外殼，您可以在線購買現(xiàn)成的版本 — 作為替代方案。

步驟 8：安裝前面板

安裝前面板指示燈時(shí)可能會遇到一些小問題。另外，這還需要一些機(jī)械工作來修復(fù)。

第 9 步：最終組裝

使用電路板、兩個(gè)變壓器（第一個(gè)為 -15 +15 伏，第二個(gè)為兩個(gè) 12 伏繞組）構(gòu)建電源。最后，在你的情況下安裝所有東西。

第 10 步：最終設(shè)置

放置耳機(jī)輸出并在外殼內(nèi)安裝耳機(jī)的任何 A 級放大器。

放大器

來源：維基共享資源

此外，如果您計(jì)劃通過 USB 連接使用您的設(shè)備，則需要下載驅(qū)動程序并正確安裝它們。

注意：您可以通過進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和更換電容器和放大器來升級您的 DAC。但是，如果這些升級沒有顯示出更好的結(jié)果，請恢復(fù)到原始組件。 

影響轉(zhuǎn)換過程的因素

并非所有轉(zhuǎn)換都需要相同的計(jì)數(shù)時(shí)間。有些可能需要更高的計(jì)數(shù)時(shí)間，而另一些可能需要更低的計(jì)數(shù)時(shí)間。典型的轉(zhuǎn)換時(shí)間是 4.1 ms/2 -= 2.05 ms。這可能是一個(gè)很好的價(jià)值。 

但是，該值會產(chǎn)生 2 x 244 = 488，這意味著平均有 488 次轉(zhuǎn)化。

因此，較慢的時(shí)鐘速率等于每秒較少的轉(zhuǎn)換。此外，具有低分辨率（計(jì)數(shù)級數(shù)較少）的轉(zhuǎn)換器將具有更高的轉(zhuǎn)換率。

影響轉(zhuǎn)換過程的另一個(gè)因素是準(zhǔn)確性。比較器的精度決定了轉(zhuǎn)換器的精度。

最后的話

數(shù)模轉(zhuǎn)換器是所有音頻設(shè)備的重要組件。大多數(shù)這些設(shè)備需要與現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行通信。因此，他們需要將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。 

此外，您可以為您的項(xiàng)目使用四種類型的 DAC，包括 delta-sigma DAC、二進(jìn)制加權(quán)電阻 DAC、分段 DAC 和二進(jìn)制梯形 DAC。

這包含了您需要了解的有關(guān)數(shù)模轉(zhuǎn)換器的所有信息。如果您有任何問題，請隨時(shí)與我們聯(lián)系。我們很樂意提供幫助。