DIY数模转换器：完整指南

关于 DIY 数模转换器，将来自 iPod、笔记本电脑或其他音频设备的数字存储信息转换为我们听到的模拟声音可能是一个棘手的项目。
听起来很简单，但如果没有一个关键组件 - DAC，您将无法获得想要的结果。
尽管使您的声音更好，但优质的数模转换器将使您获得更好的声音背景。因此，为您的项目创造更深层次的聆听范围。
这是最好的部分。
您不必购买 DAC；制作 DIY DAC（数模转换器）既便宜又相对容易。另外，您可以使用一些工具和仪器自己完成。
但是，如果您觉得这很困难，请不要担心。我们在这里为您服务。
让我们直接进入。

数模转换器的工作原理

在深入了解 DAC 的工作原理之前，让我们先讨论一下什么是数模转换器。

DAC 从您的音频设备捕获数字数据，并在涉及电子设备时将其转换为模拟音频信号。然后。它将这些信号发送到放大器。因此，当您收听数字录音时，您听到的是转换后的模拟信号。

转换过程

来源：维基共享资源

但是，各种 DAC 具有不同的品质。例如，智能手机具有基本的 DAC，可以很好地进行对话，但不能用于欣赏您最喜爱的音乐收藏。为此，您需要扬声器的 DAC。

现在，我们知道 DAC 可以让我们收听以数字格式存储的音乐。但是，是什么让一个数模转换器比另一个更好呢？

首先，您必须了解 DAC 内部发生了什么。录音工程师将模拟信号转换成一系列数字（数字信号）。所以，如果你想听它，你必须将这些数字比特流转换回模拟信号。

DAC电路框图

但是，DAC 不使用一致的时序来转换比特流。因此，它会导致我们所知的时钟错误。所以，在播放这些声音时，错误会显示为jitter。

抖动会对播放质量产生负面影响。换句话说，你的音乐听起来不够好。

幸运的是，外置 DAC（耳机和扬声器）具有处理这些时钟错误的能力。与它们的对应物不同——内部 DAC。

外置DAC接口

因此，外置 DAC 非常适合各种聆听设置。具有外置 DAC 兼容性的设备示例包括台式机和笔记本电脑、家庭立体声系统和智能手机。

外置DAC示例

数模转换器的工作原理

几年前，我们没有 DAC 来创建模拟信号。我们曾经使用卷带和记录凹槽来创建电模拟信号。不过，现在 DAC 让我们能够享受方便便携的数字音频。

卷轴记录和记录槽

它是这样工作的：

首先，艺术家在录制过程中制作曲目。麦克风将艺术家和乐器的声音捕捉为模拟输入信号。

接下来，录音设备使用模数转换器（我们将在后面讨论）将模拟信号转换为数字信号。这个过程允许将这些信号轻松存储为数字音频文件。

当您播放数字音频文件时，DAC 会将信号转换回模拟音频信号。

最后，DAC 将转换后的模拟输出信号传输到您的放大器。因此，通过扬声器或耳机发送音乐。

模数转换器的工作原理

如前所述，ADC 在数模信号转换过程中发挥着重要作用。 ADC 数字逻辑电路，如树莓派和 Arduinos，用于在现实世界中传输。

模拟信号来自测量温度、声音、运动、声音或光线的不同传感器和来源。

模数转换器的电路图

虽然模拟信号提供无限数量的不同参考电压值，但数字版本电路仅使用具有逻辑高 (1) 和逻辑低 (0) 逻辑状态的二进制信号。因此，我们需要一个可以处理这种转换的电子电路。这就是 ADC 的用武之地。

因此，ADC 捕获模拟电压并生成代表模拟电压的数字输出代码。但是，它是如何工作的呢？

ADC 在转换期间遵循一个序列。首先，它对模拟信号进行采样并对其进行量化以确定其分辨率。最后，它设置二进制值并将其作为数字输出信号传输到系统以供读取。这个过程的两个关键方面是分辨率和采样率。

如何制作数模转换器

由于微控制器只读取数字信号，因此各种型号都带有 ADC。但是，很少有带有 DAC 的。因此，我们将向您展示如何使用易于获取的材料制作简单的数模转换器。另外，您可以轻松地将其扩展为无限分辨率位。

废话不多说，步骤如下：

第 1 步：收集材料

您可以订购一套材料，也可以自己收集。 FoYou需要一块印刷电路板、电阻、电容、二极管和XMOS板。

第 2 步：安装组件

您需要为此项目安装的第一件事是 PCB 上的电阻器和电容器。安装 470 欧姆电阻，然后安装电容器。但是，您必须先安装最大的电容器，然后再根据板上的标记安装其他电容器。

此外，确保焊接石英谐振器。其次，将二极管安装在一个方向上——这样就不会出错。最后，根据PCB上的标记安装连接器。

第 3 步：连接 XMOS 板

如果您希望您的 DAC 同时具有 SPDIF 和 USB 输入，则需要购买专用卡（XMOS 板）。因此，一旦您购买了 XMOS 卡，请使用所有必要的连接器和安装架安装它。

XMOS板

注意：这些组件随套件一起提供。

如果您在此步骤中遇到任何问题，则可能是您的电容器。尝试切换较小电容器的位置。这应该可以解决问题。

第 4 步：组装控制和显示板

DAC具有多种可切换输入和不同的工作模式；它需要一个控制和显示板。您可以在套件中找到这些组件。接下来，按照 PCB 上的说明安装控制和显示板。最后把线和显示器连接好，你的电路就完成了。

第 5 步：第一次测试

对电路进行第一次测试，确保一切正常。如果您的第一次检查显示一切正常，那么您就可以开始了。

第 6 步：选择您的变压器

您的电路板需要三个稳压电源：2×15 伏、9-12 伏和 9-12 伏。 2×15 绕组由 9-12 伏电压组成，中间有一个抽头。另一方面，两个9-12伏变压器有独立的绕组。由于板子耗电不足，所以只需要5-10瓦左右。

第 7 步：构建您的外壳

现在您已经准备好电源和电路，接下来是外壳。您可以使用适合您电路的卫星接收器或其他设备的外壳。但是，将电路板安装到机箱内可能需要一些机械工作。

不同的外壳

如果您无法为您的电路板找到任何外壳，您可以在线购买现成的版本 - 作为替代方案。

第 8 步：安装前面板

在安装前面板指示灯时，您可能会遇到一些小问题。另外，这还需要一些机械工作来修复。

第 9 步：最终组装

使用电路板、两个变压器（第一个为 -15 +15 伏，第二个为两个 12 伏绕组）构建您的电源。最后，安装你的所有东西。

第 10 步：最终设​​置

将耳机的输出放置在机箱内，并将耳机的任何A级放大器安装在外壳内。

放大器

此外，如果您打算通过 USB 连接使用设备，则需要下载驱动程序并正确安装。

注意：您可以通过进行实验和更换电容器和放大器来升级您的 DAC。但是，如果这些升级没有显示出更好的结果，请恢复为原始组件。

影响转化过程的因素

并非所有转换都需要相同的计数时间。有些可能需要更高的计数时间，而另一些可能需要较低的计数时间。典型转换时间为 4.1 ms/2 -=2.05 ms。这可能是一个很好的价值。

但是，该值会产生 2 x 244 =488，这意味着平均 488 次转化。

因此，较慢的时钟速率等于每秒较少的转换。此外，分辨率较低（计数级数较少）的转换器将具有较高的转换率。

影响转换过程的另一个因素是准确性。比较器的精度决定了转换器的精度。

结束语

数模转换器是所有音频设备上的重要组件。这些设备中的大多数都需要与现实世界进行通信。因此，他们需要将数字信号转换为模拟信号。

此外，您可以在项目中使用四种类型的 DAC，包括 delta-sigma DAC、二进制加权电阻 DAC、分段 DAC 和二进制梯形 DAC。

这包含了您需要了解的有关数模转换器的所有信息。如果您有任何问题，请随时与我们联系。我们很乐意提供帮助。