Joskus saattaa tulla tarve muuntaa esimerkiksi mikrokontrollerin tuottama digitaalinen signaali analogiseksi. Sitä varten on kehitetty DA muunnin (DAC Digital to analog converter). Se muuntaa digitaalisen signaalin analogiseksi aallonmuodoksi. Tällä tavalla voidaan tuottaa mikrokontrollerilla esimerkiksi siniaaltoa. DAC piirejä voi ostaa mikropiirin muodossa elektroniikan komponentteja myyvistä liikkeistä kuten partcosta.
Digitaalinen signaali
Digitaalinen signaali näyttää kutakuinkin tuolta. Signaali vaihtelee maan ja jännitteen välillä eli siinä on vain kaksi pistettä. Tämä on siis ongelma mikäli mikropiirillä halutaan muodostaa analoginen signaali. Kun jännite on maissa signaali on tällöin nolla taas kun jännite on korkea signaali on yksi. Tämä on hyvin luotettava ja tehokas tapa kommunikoida sillä pienet häiriöt signaalissa ei vaikuta ollenkaan. Digitaalisessa signaalissa arvo siirretään ykkösinä ja nollina ja niistä voidaan muodostaa lukuja esimerkiksi kuvassa oleva numerosarja, 8-bittinen signaali antaa arvon 105. 8-bititsenä binäärisenä lukuna voi säilyttää kaikkia lukuja nollan ja 255 välillä. Mitä enemmän bittejä sitä suurempia lukja voi säilyttää binäärisenä ja DA muuntimen tapauksessa se tuo lisää tarkkuutta.
DA muunnin vastuksista
Hyvin helppo tapa havainnoida DA muuntimen toimintaa on rakentaa sellainen itse vastuksista. Vastukset muodostava eräänlaisen jännitteenjakajan jolloin jännite riippuu sisääntulojen tilasta.
Kuvassa olevaa DA muunninta kutsutaan R/2R DAC:ksi. Vastusten R arvoi voi olla esimerkiksi 10 kilo-ohmia tällöin vastusten 2R arvon pitää olla kaksi kertaa suurempi eli 20 kilo-ohmia. Kuvassa oleva DA muunnin on kahdeksan bittinen ja bittien määrää voi kasvattaa halutessaan lisäämällä samanlaisia vastusliitoksia lisää jolloin tarkkuus kasvaa, mutta tällöin mikropiiriltä tarvitaan lisää ulostuloja. Sisääntulojen määrä määrää bittien määrän. Kuvassa sisääntulot D0-D7 kytketään mikrokontrollerin digtallisiin pinneihin. Yksi operaatiovahvistin on ulostulossa bufferina jottei signaali notkahda pienimmälläkään kuormalla. Oparille on hyvä antaa jännitettä pari volttia enemmäin kuin mikropiiri antaa enimmillään ulos sillä muuton signaali saattaa säröytyä ja sitähän ei haluta. Kun mikropiirin kaikki ulostulot ovat korkeita on DA muuntimen ulostulo maksimissaan taas kun ulostulot ovat maissa DA muuntimesta ei tule ollenkaan jännitettä ulos. Mikropiirille esimerkiksi arduinoon on helppo sisällyttää koodiin 8-bittisiä binäärisiä lukuja jolloin mikropiirillä voidaan luoda analogisia signaaleja.
Analogisia aallonmuotoja voidaan luoda kun koodiin kirjoitetaan lista peräkkäisistä arvoista jotka ilmaisevat jännitetasoa.
AD muunnin tekee saman asian toisin päin eli muodostaa digitaalisesta signaalista analogista. Se pohajutuu melkein samaan kytkentään mutta siinä on käytettävä mikropiiriä apuna muunnosprosessissa ja operaatiovahvistin toimii komparaattorina muodostaen digitaalista signaalia. Se vaatii siis hieman ohjelmointitaitoa. Mikäli kiinnostaa AD muunnin niin lisää voit siitä lukea täältä: http://www.ikalogic.com/tut_adc.php.
Siinä oli DA muunnin yleisesti esitettynä ja lisää voi halutessasi lukea täältä: http://www.ikalogic.com/dac08.php
Katso myös makemagazinen sivuilta Collin Cunninghamin tekemä video aiheesta: http://blog.makezine.com/archive/2011/02/dac.html