この購入者ガイドでは、適切なデジタル-アナログ コンバーター (DAC) の選択に関するあらゆることを説明します。Arrow.comでプロジェクトと予算に合ったDACを見つけましょう
DACとは何ですか?
デジタル-アナログコンバータ、つまりDACは、現代の電子機器に広く普及している機能です。これらのコンバーターは、デジタル情報を取得してアナログ デバイスが操作できる形式に変換するアプリケーションに必要なコンポーネントです。簡単に言えば、DACは、コンピューター内の1と0を、ユーザーが認識できるビデオ、オーディオ、その他の感覚データに変換するために必要なステップです。場合によっては、デジタル指示を物理的なオブジェクトに変換して、ユーザーが機械装置をデジタルで制御できるようにすることもできます。
デジタル-アナログ コンバーターの用途 これらの機械装置の中で、最も一般的な用途はオーディオ再生です。デジタルソースを備えたオーディオ プレーヤーでは、ビットとバイトを、スピーカーを駆動するために使用できる電気出力に変換する必要があります。これらのデバイスには次のものが含まれます。
- CD
- DVD
- 携帯電話
- MP3プレーヤー
- コンピュータのサウンドカード
最近のビデオ ディスプレイやフォーマットのほとんどが画像データの保存にデジタル方式を使用しているため、ビデオでもDACが使用されているのをよく見かけます。
DACのその他の用途は次のとおりです。
- DACを制御デバイスとして組み込んだ特定のADC（アナログ-デジタルコンバータ）アーキテクチャ - ADC出力データと再変換されたDACデータを比較して、出力をチェックおよび調整する方法
- 試験・計測システムの校正
- モーター制御
DACの選択基準: DACはいくつかの基準に基づいて評価できます。
解像度: 通常、解像度はビットで表されます。これは、再現可能な出力レベルの2を底とする対数を表します。たとえば、8ビットDACは28 (256) レベルを生成できます。この数値は、ビデオ アプリケーションでは色深度、オーディオ アプリケーションではオーディオ ビット深度を確立するパラメーターです。基本的に、解像度は最下位ビット (LSB) を確立します。これは、DACでは、デジタル入力に対するDAC出力の最小増分変化を指します。
速度: 最大サンプル レートという用語は、システムが正しい出力を作成し続けながら維持できる最大速度を指します。
単調性: 単調性は、入力の方向に従う出力を維持するDACの能力を定義します。つまり、入力が減少したときに、DACが下降傾向に転じる前にスパイクが発生してはなりません。
ダイナミック レンジ: ダイナミック レンジはデシベルで表します。この範囲は、システムが達成できる最大出力信号と最小出力信号の差を示します。
デジタルからアナログへのコンバーターのアーキテクチャ: 最も一般的な2つのDACアーキテクチャは、「加重抵抗」と「R-2R」と呼ばれます。加重抵抗DACは、スイッチ抵抗のバンクを使用します。ここでは、電圧ドメインを例に、それらがどのように動作するかを簡単に説明します。
1.DACは、抵抗器に接続されたロジック回路で構成されており、各抵抗器は特定のビットに対応しています (たとえば、8ビットのDACには8つの抵抗器があり、20 ～ 27 に対応します)。抵抗器の値はバイナリ形式で重み付けされます (各抵抗器は前の抵抗器よりも2の累乗で大きくなります)。
2.DACのロジック回路は、すべてのデジタル入力ビットを同時に受信し、バイナリ入力から各スイッチ/抵抗器に対して0または1のいずれかを受信します。
3.ロジック回路がゼロを受信すると、スイッチはグランドに接続されます。
4.1を受信すると、ロジック回路はスイッチを抵抗器に接続します。
5.出力では、加算アンプが電圧を結合して出力信号を形成し、デジタル電圧を加算されたアナログ出力に変換します。
6.R-2Rデバイスは、値Rと2Rを持つ抵抗器の繰り返し構造を特徴とします。この設計により、値が一致した抵抗器の製造が容易になり、精度が向上します。
最後に、「セグメント化された」DACというラベルが付いたデバイスを目にすることがあるかもしれません。セグメント化されたDACでは、コンポーネントは複数のアーキテクチャ タイプを採用しています。1つは最上位ビットを処理し、もう1つは最下位ビットを処理します。メーカーはデバイスから最高のパフォーマンスを引き出すためにセグメント化されたDACを設計したため、これらのコンポーネントはパフォーマンスが優れている傾向がありますが、高価になることもあります。
プロジェクトに最適なDACの選択
「適切なDACの選択」に関して入手可能なほとんどの情報は、すぐに使用できるオーディオ デバイスを紹介しています。これらのDACは、デジタル オーディオ ファイルのソースとそれを再生するスピーカーの間に配置され、オーディオ品質を向上させます。これは、DACテクノロジーの最も一般的な用途であるため、当然のことです。
しかし、独自のデバイスを構築する人にとっては、物事を分解する方法を見つけるのが難しくなる可能性があります。それでも、独自に構築したり統合したりする必要はありません。DACを構成する各コンポーネントは正確に一致させる必要があるため、利用可能なDACコンポーネントのほとんどは集積回路です。ディスクリートDACは広く入手可能です。
次のプロジェクトにDACを選択するときは、まずニーズを定義することから始めます。次の質問を自問してみてください。
1.DACを使用して何をデコードしますか?オーディオ、ビデオ、それとも他の何かですか?
2.処理する必要があるデータの量はどれくらいですか? また、このアプリケーションでは速度と解像度のどちらがより重要ですか?
3.出力チャンネルはいくつ必要ですか?
検索を始める前にこれらの質問に答えると、検索範囲がかなり絞り込まれます。
ビデオを扱う場合、特に小型デバイスやポータブルデバイスを構築する場合は、解像度よりも速度の方が重要になるでしょう。ビデオには大量のデータが必要なため、速度が重要です。ディスプレイが大きくない場合は、解像度をさらに犠牲にすることができます。
オーディオに関しては、逆の考慮が必要になります。DACは、ロスレス オーディオ ファイル (.FLAC) の場合でも、比較的少量のデータしか必要としません。これらのアプリケーションでは、解像度の高いデバイスを選択してください。
選択する際には、DACアーキテクチャも考慮する必要があります。R-2R DACデバイスはより高い精度を提供し、セグメント化されたDACは通常、パフォーマンスを重視して構築されています。より要求の厳しいアプリケーションの場合、R-2R DACが最適な選択肢となるか、少なくとも検討する価値があるでしょう。