關(guan)於(yu) DIY 數(shu)字(zi)模(mo)擬(ni)轉換器(qi)，將(jiang)來(lai)自(zi) iPod、筆(bi)記(ji)本電(dian)腦(nao)或其他音頻設備(bei)的數(shu)字(zi)存(cun)儲信(xin)息(xi)轉(zhuan)換為我們(men)聽(ting)到的模(mo)擬(ni)聲音可能(neng)是壹個(ge)棘(ji)手的項(xiang)目。聽(ting)起來(lai)很(hen)簡單(dan)，如果(guo)沒(mei)有(you)壹個(ge)關(guan)鍵(jian)組(zu)件 - DAC，您(nin)將(jiang)無法(fa)獲得(de)所需的結(jie)果(guo)。盡管使(shi)您(nin)的聲(sheng)音更好(hao)，但(dan)優質(zhi)的數(shu)模(mo)轉(zhuan)換器(qi)將(jiang)使(shi)您(nin)獲得更好(hao)的聲(sheng)音背(bei)景(jing)。因此(ci)，為您(nin)的項(xiang)目創(chuang)建更(geng)深(shen)入(ru)的聆聽(ting)範(fan)圍(wei)。這是最好的部(bu)分(fen)。您(nin)不(bu)必(bi)購買(mai) DAC；制作(zuo) DIY DAC（數(shu)模(mo)轉(zhuan)換器(qi)）既(ji)便宜(yi)又(you)相對(dui)容(rong)易。另(ling)外，您(nin)可以使(shi)用壹些(xie)工(gong)具(ju)和儀器(qi)自(zi)己(ji)完成。但是，如果(guo)您(nin)覺(jiao)得這很(hen)困(kun)難，請(qing)不(bu)要(yao)擔(dan)心(xin)。我們(men)在(zai)這裏(li)為您(nin)服(fu)務。讓我們(men)直(zhi)接(jie)跳進(jin)去。

數(shu)模(mo)轉(zhuan)換器(qi)的工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)

在(zai)我們(men)深(shen)入(ru)研(yan)究(jiu) DAC 的工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)之前(qian)，讓我們(men)先(xian)討(tao)論壹下(xia)什麽(me)是數(shu)模(mo)轉(zhuan)換器(qi)。

DAC 從(cong)您(nin)的音頻設備(bei)捕(bu)獲數(shu)字(zi)數(shu)據(ju)，並(bing)在(zai)涉(she)及(ji)電(dian)子(zi)設備(bei)時(shi)將(jiang)其轉換(huan)為模(mo)擬(ni)音頻信號。然(ran)後(hou)。它(ta)將(jiang)這些(xie)信(xin)號發送(song)到(dao)放(fang)大(da)器(qi)。因此(ci)，當您(nin)收(shou)聽(ting)數(shu)字(zi)錄(lu)音時，您(nin)聽到的是經過轉(zhuan)換的模(mo)擬(ni)信號。 

轉(zhuan)換(huan)過程

來(lai)源(yuan)：維基共(gong)享資(zi)源

但(dan)是，各(ge)種 DAC 具(ju)有(you)不(bu)同的品(pin)質(zhi)。例(li)如，智(zhi)能手機具(ju)有(you)基(ji)本(ben)的 DAC，可(ke)以很(hen)好(hao)地進(jin)行對話(hua)，但(dan)不(bu)能(neng)很(hen)好(hao)地欣賞您(nin)喜歡(huan)的音樂收(shou)藏(zang)。為此(ci)，您(nin)需要(yao)揚聲(sheng)器(qi)的 DAC。

現(xian)在(zai)，我們(men)知(zhi)道(dao) DAC 允許我們(men)收(shou)聽(ting)以數(shu)字(zi)格(ge)式(shi)存(cun)儲的音樂。但是，是什麽讓壹個(ge)數(shu)模(mo)轉(zhuan)換器(qi)比另(ling)壹個(ge)更好呢(ne)？

首(shou)先(xian)，您(nin)必(bi)須(xu)了(le)解 DAC 內部(bu)發生(sheng)了(le)什麽(me)。錄(lu)音工程師(shi)將(jiang)模(mo)擬(ni)信號轉(zhuan)換(huan)成壹系(xi)列數(shu)字(zi)（數(shu)字(zi)信(xin)號）。所(suo)以，如果(guo)妳(ni)想(xiang)聽(ting)它(ta)，妳(ni)必(bi)須(xu)將(jiang)這些(xie)數(shu)字(zi)比(bi)特(te)流(liu)轉(zhuan)換(huan)回模(mo)擬(ni)信號。

DAC電(dian)路框(kuang)圖(tu)

資(zi)料來(lai)源(yuan)：維基(ji)百(bai)科(ke)

但是，DAC 不(bu)使(shi)用壹致(zhi)的時(shi)序(xu)來(lai)轉(zhuan)換比(bi)特(te)流(liu)。因(yin)此(ci)，它(ta)會(hui)導(dao)致(zhi)我們(men)所(suo)知(zhi)道(dao)的計時(shi)錯(cuo)誤(wu)。因此(ci)，在(zai)播放(fang)這些(xie)聲(sheng)音時，錯(cuo)誤(wu)將(jiang)顯(xian)示為jitter。

抖動(dong)會對(dui)播放(fang)質(zhi)量(liang)產(chan)生(sheng)負(fu)面影(ying)響。換句話(hua)說(shuo)，妳(ni)的音樂聽起(qi)來(lai)不(bu)夠(gou)好(hao)。

幸(xing)運的是，外側的DAC（耳(er)機(ji)和揚聲(sheng)器(qi)）有(you)能(neng)力(li)處理(li)這些(xie)計時(shi)錯(cuo)誤(wu)。與(yu)它(ta)們(men)的同類產品不(bu)同 - 內部 DAC。

外置 DAC 端(duan)口(kou)

因(yin)此(ci)，外置 DAC 非(fei)常適(shi)合(he)各(ge)種聆聽(ting)設置。具(ju)有(you)外置 DAC 兼(jian)容(rong)性的設備(bei)示(shi)例(li)包括(kuo)臺式(shi)機(ji)和筆(bi)記(ji)本電(dian)腦(nao)、家(jia)庭(ting)立(li)體(ti)聲系(xi)統(tong)和智能(neng)手機。

外置 DAC 示(shi)例(li)

數(shu)模(mo)轉(zhuan)換器(qi)的工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)

幾(ji)年前(qian)，我們(men)沒(mei)有(you) DAC 來(lai)創(chuang)建模(mo)擬(ni)信號。我們(men)曾(zeng)經使(shi)用卷帶(dai)和記錄(lu)凹槽(cao)來創(chuang)建電(dian)子模(mo)擬(ni)信號。然(ran)而，DAC 現在(zai)讓我們(men)可(ke)以享(xiang)受方(fang)便和便攜(xie)的數(shu)字(zi)音頻。

卷軸(zhou)唱(chang)片和唱(chang)片凹槽(cao)

這是它(ta)的工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)：

首先(xian)，藝(yi)術家(jia)在(zai)錄(lu)音過程中(zhong)制(zhi)作壹首(shou)曲(qu)目。麥(mai)克(ke)風(feng)捕(bu)捉藝術家(jia)和樂器(qi)的聲(sheng)音作為模(mo)擬(ni)輸入(ru)信(xin)號。

接(jie)下(xia)來，錄(lu)音設備(bei)使(shi)用模(mo)數(shu)轉(zhuan)換(huan)器(qi)（我們(men)將(jiang)在(zai)後(hou)面討論）將(jiang)模(mo)擬(ni)信號轉(zhuan)換(huan)為數(shu)字(zi)信(xin)號。此(ci)過程允許將(jiang)這些(xie)信(xin)號輕(qing)松存儲為數(shu)字(zi)音頻文件。

當您(nin)播放(fang)數(shu)字(zi)音頻文件時(shi)，DAC 會將(jiang)信(xin)號轉(zhuan)換(huan)回(hui)模(mo)擬(ni)音頻信號。

最後(hou)，DAC 將(jiang)轉(zhuan)換後(hou)的模(mo)擬(ni)輸出信號傳(chuan)輸到您(nin)的放(fang)大(da)器(qi)。因此(ci)，通(tong)過揚聲(sheng)器(qi)或耳(er)機(ji)發送(song)音樂。

模(mo)數(shu)轉(zhuan)換(huan)器(qi)的工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)

如前(qian)所(suo)述，ADC 在(zai)數(shu)模(mo)信(xin)號轉(zhuan)換(huan)過程中(zhong)發揮著重(zhong)要(yao)作(zuo)用。ADCs 數(shu)字(zi)邏(luo)輯電(dian)路如樹莓(mei)派(pai)和 Arduinos 在(zai)現(xian)實(shi)世界中(zhong)傳(chuan)輸。 

模(mo)擬(ni)信號來(lai)自(zi)測(ce)量溫度(du)、聲(sheng)音、運動(dong)、聲(sheng)音或光(guang)的不(bu)同傳(chuan)感器(qi)和信號源(yuan)。

模(mo)數(shu)轉(zhuan)換(huan)器(qi)的電(dian)路圖

來源：維(wei)基(ji)共(gong)享資(zi)源

雖然模(mo)擬(ni)信號提(ti)供(gong)無限(xian)數(shu)量(liang)的不(bu)同參(can)考電(dian)壓值(zhi)，但數(shu)字(zi)版本(ben)電路使(shi)用只有(you)邏(luo)輯狀(zhuang)態(tai)、邏(luo)輯高(gao) (1) 和邏(luo)輯低 (0) 的二(er)進(jin)制信(xin)號。因(yin)此(ci)，我們(men)需要(yao)壹個(ge)可以處理(li)這種轉換(huan)的電(dian)子(zi)電(dian)路。這就是ADC的用(yong)武之(zhi)地(di)。

因此(ci)，ADC 捕(bu)獲模(mo)擬(ni)電壓並(bing)生(sheng)成代表(biao)模(mo)擬(ni)電壓的數(shu)字(zi)輸出代碼(ma)。但是，它(ta)是如何(he)工作(zuo)的？

ADC 在(zai)轉(zhuan)換(huan)期間(jian)遵循(xun)壹個(ge)序列。首先(xian)，它(ta)對(dui)模(mo)擬(ni)信號進(jin)行采(cai)樣(yang)並(bing)對(dui)其進(jin)行量化以確定其分辨率。最後(hou)，它(ta)設置二(er)進(jin)制值(zhi)並(bing)將(jiang)其作為數(shu)字(zi)輸出信號傳(chuan)輸到系(xi)統(tong)——用於(yu)讀取(qu)。這個過程的兩(liang)個(ge)關(guan)鍵(jian)方(fang)面是分辨率和采(cai)樣(yang)率。

如何(he)制作(zuo)數(shu)模(mo)轉(zhuan)換器(qi)

由於微控(kong)制器(qi)只讀取(qu)數(shu)字(zi)信(xin)號，因(yin)此(ci)各(ge)種型號都(dou)帶(dai)有(you) ADC。但(dan)是，很(hen)少有(you) DAC。因(yin)此(ci)，我們(men)將(jiang)向(xiang)您(nin)展(zhan)示(shi)如何(he)使(shi)用易於獲取(qu)的材(cai)料制(zhi)作(zuo)簡單(dan)的數(shu)模(mo)轉(zhuan)換器(qi)。此(ci)外，您(nin)可以輕(qing)松地將(jiang)其擴(kuo)展(zhan)到(dao)無限(xian)分辨率位。

閑話(hua)少說(shuo)，下(xia)面是步驟(zhou)：

第(di) 1 步：收(shou)集(ji)材料

您(nin)可以訂購壹套(tao)材(cai)料，也可以自(zi)己(ji)收(shou)集(ji)。FoYoulleed 印刷電路板、電阻(zu)器(qi)、電容(rong)器(qi)、二極(ji)管和 XMOS 板。

第(di) 2 步：安裝您(nin)的組(zu)件 

您(nin)需要(yao)為此(ci)項(xiang)目安(an)裝的第(di)壹件事(shi)是PCB上的電(dian)阻(zu)器(qi)和電容(rong)器(qi)。安裝 470 歐姆電(dian)阻(zu)器(qi)，然後(hou)安裝電容(rong)器(qi)。但是，您(nin)必(bi)須(xu)先(xian)安(an)裝最大(da)的電(dian)容(rong)器(qi)，然後(hou)再根據(ju)板上的標記(ji)安裝其他電容(rong)器(qi)。

另(ling)外，請確保焊接(jie)石英諧(xie)振器(qi)。其次，在(zai)壹個(ge)方(fang)向(xiang)上(shang)安(an)裝妳(ni)的二(er)極(ji)管——這樣(yang)妳(ni)就不(bu)會(hui)出錯(cuo)。最後(hou)，根據(ju) PCB 上的標記(ji)安裝連接(jie)器(qi)。

步驟(zhou) 3：連(lian)接(jie)您(nin)的 XMOS 板

如果(guo)您(nin)希望(wang) DAC 同時具(ju)有(you) SPDIF 和 USB 輸入(ru)，則(ze)需要(yao)購買(mai)特(te)殊(shu)卡（XMOS 板）。因此(ci)，壹旦您(nin)購買(mai)了(le) XMOS 卡，請使(shi)用所有(you)必(bi)要(yao)的連(lian)接(jie)器(qi)和安裝架進(jin)行安裝。 

XMOS板

來源(yuan)：Flickr

註(zhu)意：這些(xie)組(zu)件隨(sui)套(tao)件壹起(qi)提供。

如果(guo)您(nin)在(zai)此(ci)步驟(zhou)中(zhong)遇到任何(he)問題，則(ze)可(ke)能是您(nin)的電(dian)容(rong)器(qi)。嘗試切換較小(xiao)電容(rong)器(qi)的位置。那(na)應(ying)該(gai)可以解決(jue)問題。

第(di) 4 步：組(zu)裝您(nin)的控(kong)制和顯示(shi)板

DAC 具(ju)有(you)多(duo)種可切(qie)換輸入(ru)和不(bu)同的工(gong)作(zuo)模(mo)式(shi)；它(ta)需要(yao)壹個(ge)控(kong)制和顯示(shi)板。您(nin)可以在(zai)套(tao)件中(zhong)找到這些(xie)組(zu)件。接(jie)下(xia)來，按(an)照(zhao) PCB 上(shang)的說(shuo)明(ming)安裝控(kong)制和顯示(shi)板。最後(hou)，連接(jie)電線(xian)和顯示(shi)器(qi)，您(nin)的電(dian)路就完成了(le)。

第(di) 5 步：第(di)壹次(ci)測(ce)試

對電路進(jin)行第(di)壹次(ci)測(ce)試，確保壹切(qie)正常。如果(guo)您(nin)的第(di)壹次(ci)檢(jian)查(zha)顯(xian)示(shi)壹切(qie)正常，您(nin)就可以開(kai)始(shi)了(le)。

第(di) 6 步：選(xuan)擇(ze)您(nin)的變(bian)壓器(qi)

您(nin)的電(dian)路板需要(yao)三(san)個穩(wen)壓電源：2×15 伏(fu)、9-12 伏(fu)和 9-12 伏(fu)。2×15 繞組(zu)由 9-12 伏(fu)電壓組(zu)成，中間有(you)壹個(ge)抽頭(tou)。另(ling)壹方(fang)面，兩(liang)個(ge) 9-12 伏(fu)變(bian)壓器(qi)具(ju)有(you)獨立(li)的繞組(zu)。由於板子的消(xiao)耗(hao)不(bu)足(zu)，您(nin)只需要(yao)大(da)約(yue)5-10瓦(wa)。

第(di) 7 步：構建(jian)您(nin)的外殼(ke)

現在(zai)您(nin)已準備(bei)好(hao)電源和電路，接(jie)下(xia)來是外殼(ke)。您(nin)可以使(shi)用衛(wei)星(xing)接(jie)收(shou)器(qi)或適(shi)合(he)您(nin)電路的其他設備(bei)的外殼(ke)。但是，將(jiang)電(dian)路板安裝在(zai)機(ji)箱內(nei)可(ke)能需要(yao)壹些(xie)機(ji)械(xie)工(gong)作(zuo)。

不(bu)同的外殼(ke)

如果(guo)您(nin)找不(bu)到(dao)適(shi)合(he)您(nin)的電(dian)路板的任(ren)何(he)外殼(ke)，您(nin)可以在(zai)線(xian)購買(mai)現成的版本(ben) — 作為替代方(fang)案(an)。

步驟(zhou) 8：安(an)裝前(qian)面板

安裝前(qian)面板指示(shi)燈(deng)時可能(neng)會(hui)遇(yu)到壹些(xie)小(xiao)問題。另(ling)外，這還需要(yao)壹些(xie)機(ji)械(xie)工(gong)作(zuo)來修(xiu)復(fu)。

第(di) 9 步：最終(zhong)組(zu)裝

使(shi)用電路板、兩(liang)個(ge)變(bian)壓器(qi)（第(di)壹個(ge)為 -15 +15 伏(fu)，第(di)二(er)個為兩(liang)個(ge) 12 伏(fu)繞組(zu)）構(gou)建(jian)電源(yuan)。最後(hou)，在(zai)妳(ni)的情(qing)況(kuang)下(xia)安裝所有(you)東(dong)西(xi)。

第(di) 10 步：最終(zhong)設置

放(fang)置耳(er)機(ji)輸出並(bing)在(zai)外殼(ke)內安(an)裝耳機(ji)的任(ren)何(he) A 級(ji)放(fang)大(da)器(qi)。

放(fang)大(da)器(qi)

來源(yuan)：維(wei)基(ji)共(gong)享資(zi)源

此(ci)外，如果(guo)您(nin)計劃(hua)通(tong)過 USB 連(lian)接(jie)使(shi)用您(nin)的設備(bei)，則(ze)需要(yao)下(xia)載驅(qu)動程序(xu)並(bing)正(zheng)確安(an)裝它(ta)們(men)。

註(zhu)意：您(nin)可以通(tong)過進(jin)行實(shi)驗和更換(huan)電(dian)容(rong)器(qi)和放(fang)大(da)器(qi)來升級(ji)您(nin)的 DAC。但(dan)是，如果(guo)這些(xie)升級(ji)沒(mei)有(you)顯(xian)示(shi)出更好(hao)的結(jie)果(guo)，請(qing)恢復(fu)到(dao)原始(shi)組(zu)件。 

影(ying)響轉換(huan)過程的因(yin)素

並(bing)非(fei)所(suo)有(you)轉(zhuan)換(huan)都(dou)需要(yao)相同的計數(shu)時(shi)間(jian)。有(you)些(xie)可(ke)能(neng)需要(yao)更高的計數(shu)時(shi)間(jian)，而另(ling)壹些(xie)可(ke)能(neng)需要(yao)更低的計數(shu)時(shi)間(jian)。典(dian)型的轉(zhuan)換(huan)時(shi)間(jian)是 4.1 ms/2 -= 2.05 ms。這可能是壹個(ge)很(hen)好(hao)的價(jia)值(zhi)。 

但是，該(gai)值(zhi)會產(chan)生 2 x 244 = 488，這意味著平均(jun)有(you) 488 次(ci)轉(zhuan)化。

因此(ci)，較慢(man)的時(shi)鐘(zhong)速(su)率等於每秒較少的轉(zhuan)換(huan)。此(ci)外，具(ju)有(you)低分(fen)辨率（計數(shu)級(ji)數(shu)較少）的轉(zhuan)換(huan)器(qi)將(jiang)具(ju)有(you)更(geng)高(gao)的轉(zhuan)換(huan)率。

影(ying)響轉換(huan)過程的另(ling)壹個(ge)因素是準確性(xing)。比(bi)較器(qi)的精(jing)度(du)決(jue)定了(le)轉換(huan)器(qi)的精(jing)度(du)。

最後(hou)的話(hua)

數(shu)模(mo)轉(zhuan)換器(qi)是所有(you)音頻設備(bei)的重(zhong)要(yao)組(zu)件。大(da)多(duo)數(shu)這些(xie)設備(bei)需要(yao)與(yu)現(xian)實(shi)世界進(jin)行通(tong)信(xin)。因此(ci)，他們需要(yao)將(jiang)數(shu)字(zi)信(xin)號轉(zhuan)換(huan)為模(mo)擬(ni)信號。 

此(ci)外，您(nin)可以為您(nin)的項(xiang)目使(shi)用四(si)種類型的 DAC，包(bao)括(kuo) delta-sigma DAC、二(er)進(jin)制加權電阻(zu) DAC、分(fen)段 DAC 和二進(jin)制梯(ti)形(xing) DAC。

這包含了(le)您(nin)需要(yao)了(le)解的有(you)關(guan)數(shu)模(mo)轉(zhuan)換器(qi)的所(suo)有(you)信(xin)息(xi)。如果(guo)您(nin)有(you)任(ren)何(he)問題，請(qing)隨(sui)時與(yu)我們(men)聯(lian)系(xi)。我們(men)很(hen)樂意提供幫助。