Convertisseur analogique numérique DIY :Le guide complet

À propos de DIY Digital Analog Converter, la traduction d'informations stockées numériquement à partir d'un iPod, d'un ordinateur portable ou d'un autre équipement audio dans le son analogique que nous entendons peut être un projet délicat.
Aussi simple que cela puisse paraître, vous n'obtiendrez pas les résultats souhaités sans un composant clé :le DAC.
Même s'il améliore vos sons, un convertisseur numérique-analogique de bonne qualité vous permettra d'obtenir un meilleur fond sonore. Ainsi, créant une portée d'écoute plus profonde pour vos projets.
Voici la meilleure partie.
Vous n'êtes pas obligé d'acheter un DAC; fabriquer soi-même un DAC (convertisseur numérique-analogique) est peu coûteux et relativement facile. De plus, vous pouvez le faire vous-même avec quelques outils et instruments.
Cependant, si vous trouvez cela difficile, ne vous inquiétez pas. Nous sommes là pour vous.
Allons-y.

Comment fonctionne un convertisseur numérique-analogique

Avant de nous plonger dans le fonctionnement d'un DAC, discutons de ce qu'est un convertisseur numérique-analogique.

Le DAC capture les données numériques de votre appareil audio et les transforme en signaux audio analogiques lorsqu'il s'agit d'électronique. Alors. Il envoie ces signaux à un amplificateur. Ainsi, lorsque vous écoutez des enregistrements numériques, ce que vous entendez est un signal analogique converti.

Processus de conversion

Source :Wiki commons

Cependant, divers DAC ont des qualités différentes. Par exemple, les smartphones ont des DAC de base qui fonctionnent assez bien pour les conversations mais pas pour profiter de votre collection de musique préférée. Vous auriez besoin du DAC d'un haut-parleur pour cela.

Or, on sait qu'un DAC permet d'écouter de la musique stockée dans des formats numériques. Mais qu'est-ce qui rend un convertisseur numérique-analogique meilleur qu'un autre ?

Tout d'abord, vous devez comprendre ce qui se passe à l'intérieur d'un DAC. Les ingénieurs du son convertissent les signaux analogiques en une série de nombres (signaux numériques). Donc, si vous voulez l'écouter, vous devez reconvertir ces flux binaires de nombres en signaux analogiques.

Schéma fonctionnel du circuit DAC

Mais, les DAC n'utilisent pas une séquence de synchronisation cohérente pour convertir les flux binaires. Ainsi, il en résulte ce que nous appelons des erreurs de synchronisation. Ainsi, lors de la lecture de ces sons, les erreurs s'afficheront sous forme de gigue.

La gigue affecte négativement la qualité de votre lecture. En d'autres termes, votre musique ne sonnera pas assez bien.

Heureusement, les DAC externes (casques et haut-parleurs) ont la capacité de gérer ces erreurs de synchronisation. Contrairement à leurs homologues, les DAC internes.

Ports DAC externes

Ainsi, les DAC externes sont parfaits pour chaque configuration d'écoute. Les exemples d'appareils compatibles DAC externes incluent les ordinateurs de bureau et portables, les systèmes stéréo domestiques et les smartphones.

Exemple de DAC hors-bord

Fonctionnement des convertisseurs numérique-analogique

Il y a quelques années, nous n'avions pas de DAC pour créer des signaux analogiques. Autrefois, nous utilisions des bandes de bobine et des rainures d'enregistrement pour créer des signaux électriques analogiques. Cependant, les DAC nous permettent désormais de profiter d'un son numérique pratique et portable.

Reel enregistre et enregistre des grooves

Voici comment cela fonctionne :

Tout d'abord, l'artiste produit une piste pendant le processus d'enregistrement. Les microphones capturent la voix de l'artiste et des instruments sous forme de signal d'entrée analogique.

Ensuite, l'équipement d'enregistrement utilise des convertisseurs analogique-numérique (nous en discuterons plus tard) pour transformer les signaux analogiques en signaux numériques. Ce processus permet de stocker facilement ces signaux sous forme de fichier audio numérique.

Lorsque vous lisez le fichier audio numérique, le DAC reconvertit les signaux en signaux audio analogiques.

Enfin, le DAC transfère le signal de sortie analogique transformé vers votre amplificateur. Ainsi, envoyer de la musique via vos haut-parleurs ou vos écouteurs.

Comment fonctionnent les convertisseurs analogique-numérique

Comme mentionné précédemment, les CAN jouent un rôle important dans le processus de conversion du signal numérique en signal analogique. Circuits logiques numériques ADC comme raspberry Pi et Arduinos pour transmettre dans le monde réel.

Les signaux analogiques proviennent de différents capteurs et sources qui mesurent la température, le son, le mouvement, le son ou la lumière.

Schéma de circuit d'un convertisseur analogique-numérique

Alors que les signaux analogiques fournissent un nombre illimité de valeurs de tension de référence différentes, les circuits en version numérique fonctionnent avec des signaux binaires avec uniquement des états logiques, logique haut (1) et logique bas (0). Nous avons donc besoin d'un circuit électronique capable de gérer cette conversion. C'est là qu'intervient l'ADC.

Ainsi, un ADC capture la tension analogique et génère un code de sortie numérique qui représente la tension analogique. Mais comment ça marche ?

Un ADC suit une séquence lors des conversions. Tout d'abord, il échantillonne le signal analogique et le quantifie pour déterminer sa résolution. Enfin, il définit la valeur binaire et la transfère sous forme de signal de sortie numérique au système, pour lecture. Les deux aspects cruciaux de ce processus sont la résolution et le taux d'échantillonnage.

Comment faire un convertisseur numérique-analogique

Étant donné que les microcontrôleurs ne lisent que des signaux numériques, divers modèles sont livrés avec ADC. Mais, il y en a peu avec un DAC. Nous allons donc vous montrer comment créer un convertisseur numérique-analogique facile avec des matériaux faciles à acquérir. De plus, vous pouvez facilement l'étendre à des bits de résolution illimités.

Sans plus tarder, voici les étapes :

Étape 1 :Rassemblez vos documents

Vous pouvez soit commander votre ensemble de matériaux, soit les rassembler vous-même. Pour cela, vous aurez besoin d'une carte de circuit imprimé, de résistances, de condensateurs, de diodes et d'une carte XMOS.

Étape 2 :Installez vos composants

Les premières choses que vous devez installer pour ce projet sont vos résistances et condensateurs sur votre PCB. Installez votre résistance de 470 ohms, suivie de vos condensateurs. Mais, vous devez installer le plus gros condensateur avant d'installer les autres selon les marques sur la carte.

Assurez-vous également de souder votre résonateur à quartz. Deuxièmement, installez vos diodes dans une direction afin de ne pas vous tromper. Enfin, installez les connecteurs selon les marquages ​​sur le PCB.

Étape 3 :Connectez votre carte XMOS

Si vous souhaitez que votre DAC ait à la fois des entrées SPDIF et USB, vous devrez acheter une carte spéciale (carte XMOS). Ainsi, une fois que vous avez acheté votre carte XMOS, installez-la avec tous les connecteurs et racks de montage nécessaires.

Carte XMOS

Remarque :ces composants sont fournis avec le kit.

Si vous rencontrez des problèmes à cette étape, il se peut que ce soit votre condensateur. Essayez de changer l'emplacement des plus petits condensateurs. Cela devrait résoudre le problème.

Étape 4 :Assemblez votre tableau de commande et d'affichage

Le DAC dispose de différentes entrées commutables et de différents modes de fonctionnement; il nécessite un tableau de commande et d'affichage. Vous pouvez trouver ces composants dans le kit. Ensuite, suivez les instructions sur le PCB pour installer votre carte de contrôle et d'affichage. Enfin, connectez les fils et l'écran, et votre circuit est terminé.

Étape 5 :Premier test

Effectuez vos premiers essais sur le circuit et assurez-vous que tout fonctionne bien. Si votre première vérification montre que tout fonctionne correctement, vous êtes prêt à partir.

Étape 6 :Choisissez votre transformateur

Vous aurez besoin de trois alimentations régulées pour votre carte :2×15 volts, 9-12 volts et 9-12 volts. L'enroulement 2 × 15 se compose de 9-12 volts avec une prise du milieu. Par contre, les deux transformateurs 9-12 volts ont des bobinages indépendants. Comme la consommation de la carte est insuffisante, vous n'avez besoin que d'environ 5 à 10 watts.

Étape 7 :Construisez votre boîtier

Maintenant que votre alimentation et votre circuit sont prêts, le prochain est le boîtier. Vous pouvez utiliser le boîtier à partir d'un récepteur satellite ou d'un autre équipement adapté à votre circuit. Cependant, l'installation de la carte à l'intérieur du boîtier peut nécessiter des travaux mécaniques.

Différents boîtiers

Si vous ne trouvez pas de boîtier pour votre carte, vous pouvez acheter des versions prêtes à l'emploi en ligne, comme alternative.

Étape 8 :Installez votre panneau avant

Vous pouvez rencontrer des problèmes mineurs lors de l'installation de l'indicateur du panneau avant. De plus, cela nécessite également des travaux mécaniques à réparer.

Étape 9 :Assemblage final

Constituez votre alimentation avec un circuit imprimé, deux transformateurs (-15 +15 volts pour le premier, et deux bobinages 12 volts pour le second). Enfin, installez tout dans votre boîtier.

Étape 10 :configuration finale

Placez la sortie pour casque et installez n'importe quel amplificateur de classe A pour le casque à l'intérieur du boîtier.

Amplificateur

De plus, si vous prévoyez d'utiliser votre appareil avec une connexion USB, vous devrez télécharger vos pilotes et les installer correctement.

Remarque :vous pouvez mettre à niveau votre DAC en effectuant des expériences et en remplaçant les condensateurs et les amplificateurs. Cependant, si ces mises à niveau ne donnent pas de meilleurs résultats, revenez aux composants d'origine.

Facteurs qui influencent le processus de conversion

Toutes les conversions ne nécessitent pas le même temps de comptage. Certains peuvent nécessiter des temps de comptage plus élevés, tandis que d'autres peuvent nécessiter des temps de comptage plus courts. Le temps de conversion typique est de 4,1 ms/ 2 -=2,05 ms. Cela pourrait être une bonne valeur.

Cependant, la valeur produirait 2 x 244 =488, ce qui signifie 488 conversions en moyenne.

Ainsi, une fréquence d'horloge plus lente équivaut à moins de conversions par seconde. De plus, un convertisseur avec une faible résolution (moins d'étapes de comptage) aura un taux de conversion plus élevé.

Un autre facteur qui influence le processus de conversion est la précision. La précision du comparateur détermine la précision du convertisseur.

Derniers mots

Le convertisseur numérique-analogique est un composant important sur tous les appareils audio. La plupart de ces appareils doivent communiquer avec le monde réel. Ainsi, ils doivent convertir les signaux numériques en signaux analogiques.

De plus, vous pouvez utiliser quatre types de DAC pour vos projets, notamment le DAC delta-sigma, le DAC à résistance pondérée binaire, le DAC segmenté et le DAC à échelle binaire.

Cela résume tout ce que vous devez savoir sur les convertisseurs numériques-analogiques. Si vous avez des questions, n'hésitez pas à nous contacter. Nous serons ravis de vous aider.