Mi az a lépcsőzetes DAC felbontás?

A DAC a Digital-to-Analog Converter, azaz digitál-analóg átalakító rövidítése. Ez az eszköz vagy áramkör arra szolgál, hogy a digitális jeleket (pl. bináris számokat) analóg feszültséggé vagy árammá alakítsa át.

A grafikon magyarázata a cikk végén olvasható

Mire utal a „lépcsőzetes DAC felbontás”?

Ez a kifejezés azt jelenti, hogy a digitálisan beállított jelszint nem folytonos (mint az analóg jel), hanem diszkrét lépcsőkben változik — például 8 bites DAC esetén 256 különböző jelszint között tud lépkedni. Minél nagyobb a DAC felbontása (pl. 10 bit, 12 bit, 16 bit), annál sűrűbbek ezek a lépcsők, azaz az átmenetek finomabbak lesznek, és kevesebb szemmel (vagy kamerával) észlelhető „lépcsőzés” vagy villogás alakul ki.

DAC típusok (alapelvek szerint)

A „lépcsőzetes” működés mindegyik DAC-ra jellemző, de technológiai megvalósítás szerint több típust is megkülönböztethetünk:

R-2R létrahálós DAC – Egyszerű, olcsó, digitális bemenetekhez ellenállásokon keresztül készül a lépcsőzetes feszültség.
Súlyozott ellenállásos DAC – Minden bemenethez más értékű ellenállás tartozik.
Sigma-Delta DAC – Nagy felbontást biztosít, kis jelszűrés után szinte folytonos jel érhető el.
Kapcsolóáramos DAC (current-steering DAC) – Nagy sebességű és precíz, általában audio- vagy RF-alkalmazásokban használatos.
Integrált lépcsőzetes (stepwise) DAC – A kimeneti szintet lépcsőzetes feszültségek kombinációjával állítják elő, ez jellemző lehet egyszerűbb vagy olcsóbb LED vezérlőkre.

Gyártóspecifikus eltérések

A DAC viselkedése — például a lépcsők mérete, linearitása, jitterje, válaszideje — erősen függ a gyártótól és a célalkalmazástól. Olcsó LED-meghajtókban gyakran alacsony felbontású, kevéssé precíz DAC-ok vannak, amelyeknél jól láthatóvá válhatnak a „lépcsőzetes” átmenetek dimmeléskor.

A fenti grafikon magyarázata

Íme a lépcsőzetes DAC működés szemléltetése:

A vízszintes tengely (X) az arányos digitális bemenet – pl. egy 0-tól 1-ig skálázott fényerő. A függőleges tengely (Y) a DAC által előállított analóg jelszint – szintén 0-tól 1-ig.

A 4 bites DAC csak 16 szintet tud megkülönböztetni, ezért durván „szögletes”, lépcsős az analóg kimenet.
A 6 bites DAC már 64 szinttel simább átmenetet ad.
A 10 bites DAC finom, közel folyamatos görbét eredményez.

Ez azt szemlélteti, mennyire finoman tud egy vezérlő kis fényerőn változtatni. Minél alacsonyabb a DAC felbontás, annál jobban „lépcsőzik” a kimenet, ami LED-eknél hunyorgáshoz vagy „nem szép” átmenetekhez vezethet, különösen alacsony fényerőn.

Ez a lépcsőzetesség például LED színkeverésnél is megjelenhet alacsony bitfelbontású vezérlés esetén, amikor a kis jelszinteken hirtelen váltások miatt hunyorgás vagy instabil fényérzet tapasztalható. Ha érdekel, mutatok ilyet RGB LED színkeverés példáján is.