Buat Konverter Digital-Analog Kualitas Tinggi Sendiri: Panduan Lengkap Langkah-demi-Langkah

Tentang DIY Digital Analog Converter, menterjemahkan informasi yang disimpan secara digital dari iPod, laptop, atau peralatan audio lainnya menjadi suara analog yang kita dengar dapat menjadi proyek yang sulit.
Seolah-olah mudah, Anda tidak akan mencapai hasil yang diinginkan tanpa satu komponen kunci – DAC.
Meski membuat suara lebih baik, konverter digital-analog berkualitas baik akan memungkinkan Anda mendapatkan latar belakang sonik yang lebih baik. Jadi, menciptakan ruang mendengarkan yang lebih dalam untuk proyek Anda.
Bagian terbaiknya.
Anda tidak perlu membeli DAC; membuat DIY DAC (digital-to-analog converter) murah dan relatif mudah. Plus, Anda dapat melakukannya sendiri dengan beberapa alat dan instrumen.
Namun, jika Anda merasa ini sulit, jangan khawatir. Kami di sini untuk Anda.
Mari kita langsung.

Bagaimana Cara Kerja Konverter Digital-Analog

Sebelum kita menyelami bagaimana DAC bekerja, mari kita bahas apa itu konverter digital-analog.

DAC menangkap data digital dari perangkat audio Anda dan mengubahnya menjadi sinyal audio analog saat berkaitan dengan elektronika. Lalu. Ia mengirim sinyal-sinyal ini ke amplifier. Jadi, saat Anda mendengarkan rekaman digital, apa yang Anda dengar adalah sinyal analog yang dikonversi.

Proses konversi

Sumber: Wiki commons

Namun, berbagai DAC datang dengan kualitas yang berbeda. Misalnya, smartphone memiliki DAC dasar yang cukup baik untuk percakapan tetapi tidak untuk menikmati koleksi musik favorit Anda. Anda akan membutuhkan DAC dari speaker untuk itu.

Sekarang, kita tahu bahwa DAC memungkinkan kita mendengarkan musik yang disimpan dalam format digital. Namun, apa yang membuat satu digital-to-analog converter lebih baik dari yang lain?

Pertama-tama, Anda harus memahami apa yang terjadi di dalam DAC. Insinyur perekaman mengubah sinyal analog menjadi serangkaian angka (sinyal digital). Jadi, jika Anda ingin mendengarkannya, Anda harus mengubah aliran angka ini kembali ke sinyal analog.

Diagram blok sirkuit DAC

Tetapi, DAC tidak menggunakan urutan waktu konsisten untuk mengonversi aliran angka. Akibatnya, menghasilkan apa yang dikenal sebagai clocking errors. Jadi, saat memutar suara ini, kesalahan akan terlihat sebagai jitter.

Jitter secara negatif mempengaruhi kualitas pemutaran Anda. Dengan kata lain, musik Anda tidak akan terdengar cukup bagus.

Untungnya, outboard DAC (headphone dan speaker) memiliki kemampuan untuk menangani clocking errors ini. Berbeda dengan sejenisnya—internal DAC.

Port outboard DAC

Jadi, outboard DAC sempurna untuk setiap setup mendengarkan. Contoh perangkat dengan kompatibilitas outboard DAC meliputi komputer desktop dan laptop, sistem stereo rumah, dan smartphone.

Contoh outboard DAC

Bagaimana Cara Kerja Digital-to-Analog Converters

Beberapa tahun yang lalu, kita tidak memiliki DAC untuk membuat sinyal analog. Kami sekali menggunakan pita gulungan dan sulir piringan untuk membuat sinyal analog listrik. Namun, DAC sekarang memungkinkan kita menikmati audio digital yang nyaman dan portabel.

Pita gulungan dan sulir piringan

Ini cara kerjanya:

Pertama, seniman menghasilkan sebuah track selama proses perekaman. Mikrofon menangkap suara seniman dan instrumen sebagai sinyal input analog.

Selanjutnya, peralatan perekaman menggunakan analog-to-digital converters (kita akan membahas ini nanti) untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital. Proses ini memungkinkan penyimpanan yang mudah dari sinyal-sinyal ini sebagai file audio digital.

Saat Anda memutar file audio digital, DAC mengubah sinyal-sinyal kembali menjadi sinyal audio analog.

Terakhir, DAC mentransfer sinyal output analog yang telah diubah ke amplifier Anda. Jadi, mengirim musik melalui speaker atau headphone Anda.

Bagaimana Cara Kerja Analog-to-Digital Converters

Seperti yang disebutkan sebelumnya, ADC memainkan peran penting dalam proses konversi sinyal digital ke analog. ADC digital logic circuits seperti raspberry Pi dan Arduinos untuk mentransmisikan ke dunia nyata.

Sinyal analog datang dari berbagai sensor dan sumber yang mengukur suhu, suara, gerakan, suara, atau cahaya.

Diagram sirkuit konverter analog-to-digital

Sementara sinyal analog menyediakan jumlah nilai referensi tegangan yang tidak terbatas, versi digital bekerja dengan sinyal biner dengan hanya status logika, logika tinggi (1) dan logika rendah (0). Jadi, kita memerlukan sirkuit elektronik yang dapat menangani konversi ini. Itulah tempat ADC hadir.

Jadi, ADC menangkap tegangan analog dan menghasilkan kode output digital yang mewakili tegangan analog. Namun, bagaimana caranya bekerja?

ADC mengikuti urutan selama konversi. Pertama, ia mengambil sampel sinyal analog dan mengkuantifikasi untuk menentukan resolusinya. Terakhir, ia menetapkan nilai biner dan mentransfernya sebagai sinyal output digital ke sistem—untuk dibaca. Dua aspek penting dari proses ini adalah resolusi dan sampling rate.

Cara Membuat Digital-to-Analog Converter

Karena mikrokontroler hanya membaca sinyal digital, berbagai model datang dengan ADC. Namun, hanya sedikit yang memiliki DAC. Jadi, kami akan menunjukkan kepada Anda cara membuat digital-to-analog converter yang mudah dengan bahan yang mudah didapat. Plus, Anda dapat dengan mudah mengembangkannya hingga resolusi bit tak terbatas.

Tanpa basa-basi, berikut adalah langkah-langkahnya:

Langkah 1: Kumpulkan Bahan Anda

Anda dapat memesan set bahan Anda atau mengumpulkannya sendiri. Anda memerlukan printed circuit board, resistor, kapasitor, dioda, dan papan XMOS.

Langkah 2: Pasang Komponen Anda

Hal pertama yang perlu Anda pasang untuk proyek ini adalah resistor dan kapasitor Anda pada PCB. Pasang resistor 470-ohm Anda, diikuti oleh kapasitor Anda. Namun, Anda harus memasang kapasitor terbesar sebelum memasang yang lain sesuai dengan tanda-tanda pada papan.

Juga, pastikan Anda solder resonator quartza Anda. Kedua, pasang dioda Anda dalam satu arah—supaya Anda tidak membuat kesalahan. Terakhir, pasang konektor sesuai dengan tanda-tanda pada PCB.

Langkah 3: Hubungkan Papan XMOS Anda

Jika Anda ingin DAC Anda memiliki input SPDIF dan USB, Anda akan perlu membeli kartu khusus (papan XMOS). Jadi, setelah Anda membeli kartu XMOS, pasang dengan semua konektor dan rak pemasang yang diperlukan.

Papan XMOS

Catatan: komponen ini datang dengan kit.

Jika Anda mengalami masalah pada langkah ini, mungkin ini kapasitor Anda. Coba pindahkan lokasi kapasitor yang lebih kecil. Itu harus memperbaiki masalahnya.

Langkah 4: Rangkai Papan Kontrol dan Tampilan Anda

DAC memiliki berbagai input yang dapat diubah dan berbagai mode operasi; ia membutuhkan papan kontrol dan tampilan. Anda dapat menemukan komponen ini dalam kit. Selanjutnya, ikuti instruksi pada PCB untuk memasang papan kontrol dan tampilan Anda. Terakhir, hubungkan kabel dan tampilan, dan sirkuit Anda selesai.

Langkah 5: Pengujian Pertama

Lakukan pengujian pertama pada sirkuit dan pastikan semuanya berfungsi dengan baik. Jika pemeriksaan pertama Anda menunjukkan semuanya berfungsi dengan baik, Anda siap.

Langkah 6: Pilih Trafo Anda

Anda akan membutuhkan tiga supply daya terregulasi untuk papan Anda: 2×15 volt, 9-12 volt, dan 9-12 volt. Pengali 2×15 terdiri dari 9-12 volt dengan tap dari tengah. Di sisi lain, kedua trafo 9-12 volt memiliki pengali independen. Karena konsumsi papan rendah, Anda hanya membutuhkan sekitar 5-10 watt.

Langkah 7: Bangun Casing Anda

Sekarang Anda memiliki supply dan sirkuit yang siap, selanjutnya adalah perabot. Anda dapat menggunakan casing dari receiver satelit atau peralatan lain yang cocok dengan sirkuit Anda. Namun, memasang papan di dalam casing mungkin memerlukan beberapa pekerjaan mekanis.

Berbagai casing

Jika Anda tidak dapat menemukan casing untuk papan Anda, Anda dapat membeli versi siap pakai online sebagai alternatif.

Langkah 8: Pasang Panel Depan Anda

Anda mungkin mengalami masalah kecil saat memasang indikator panel depan. Plus, ini juga memerlukan beberapa pekerjaan mekanis untuk memperbaikinya.

Langkah 9: Rangkai Akhir

Bangun supply daya Anda dengan papan sirkuit, dua trafo (-15 +15 volt untuk yang pertama, dan dua pengali 12 volt untuk yang kedua). Terakhir, pasang semuanya di dalam casing Anda.

Langkah 10: Pengaturan Akhir

Letakkan output untuk headphone dan pasang amplifier kelas A untuk headphone di dalam casing.

Amplifier

Selain itu, jika Anda berencana menggunakan perangkat Anda dengan koneksi USB, Anda akan perlu mengunduh driver Anda dan memasangnya dengan benar.

Catatan: Anda dapat meningkatkan DAC Anda dengan melakukan eksperimen dan mengganti kapasitor serta amplifier. Namun, jika peningkatan ini tidak menunjukkan hasil yang lebih baik, kembali ke komponen asli.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Proses Konversi

Tidak semua konversi membutuhkan waktu hitung yang sama. Beberapa mungkin membutuhkan lebih tinggi, sementara yang lain mungkin membutuhkan lebih rendah. Waktu konversi tipikal adalah 4.1 ms/ 2 -= 2.05 ms. Ini bisa menjadi nilai yang baik.

Namun, nilai ini akan menghasilkan 2 x 244 = 488, yang berarti 488 konversi secara rata-rata.

Jadi, frekansi jam yang lebih lama sama dengan lebih sedikit konversi per detik. Selain itu, konverter dengan resolusi rendah (jumlah tahap hitung yang lebih sedikit) akan memiliki tingkat konversi yang lebih tinggi.

Satu faktor lagi yang mempengaruhi proses konversi adalah akurasi. Akurasi komparator menentukan presisi konverter.

Kata Akhir

Konverter digital-analog adalah komponen penting pada semua perangkat audio. Sebagian besar perangkat ini perlu berkomunikasi dengan dunia nyata. Jadi, mereka perlu mengubah sinyal digital menjadi sinyal analog.

Selain itu, Anda dapat menggunakan empat jenis DAC untuk proyek Anda, termasuk delta-sigma DAC, Binary weighted resistor DAC, segmented DAC, dan binary ladder DAC.

Itulah segala sesuatu yang perlu Anda ketahui tentang digital-to-analog converters. Jika Anda memiliki pertanyaan, jangan ragu untuk menghubungi kami. Kami akan senang membantu.