Przetwornik cyfrowo-analogowy, przetwornik C/A lub DAC (z ang. Digital to Analog Converter, DAC) – przyrząd elektroniczny przetwarzający sygnał cyfrowy na sygnał analogowy w postaci prądu elektrycznego lub napięcia o wartości zależnej od sygnału cyfrowego. Działanie odwrotne wykonuje przetwornik analogowo-cyfrowy A/C.
Przetwornik C/A ma n wejść i jedno wyjście. Podstawowe elementy przetwarzające sygnał cyfrowy na analogowy to:
Do elementów przetwornika zalicza się także obwody wejściowe układu.
Przetworniki C/A pracują w oparciu o jedną z czterech metod przetwarzania:
Parametry można podzielić ze względu na właściwości statyczne, częstotliwościowe oraz czasowe. Najważniejsze to te określające dokładność oraz szybkość przetwarzania sygnału przez przetwornik C/A. Zaliczamy do nich m.in.:
Parametry przetwornika C/A można podzielić na 3 grupy:
parametry od strony wejścia to rodzaj kodu oraz rozdzielczość. Rozdzielczością przetwornika nazywamy długość słowa wejściowego (najmniejsza zmiana sygnału wyjścia), którą wyrażamy w bitach.
Parametry statyczne to dokładność bezwzględna (lub błąd dokładności bezwzględnej), dokładność względna, błąd przesunięcia zera, błąd skalowania, współczynniki termiczne zera i skali oraz rozdzielczość względna lub bezwzględna. Błąd względny – stosunek błędu bezwzględnego (patrz wyżej) do napięcia odniesienia przetwornika. Błąd bezwzględny, czyli największa różnica między zmierzonym napięciem wyjściowym a wynikającym z założeń jakie ma wytwarzać idealny przetwornika na wyjściu przy danym wejściu.
Zasadniczo przetwornik C/A konwertuje skończoną liczbę w ciągłą, zmienną wielkość fizyczną. Najczęściej jest to napięcie elektryczne. W przetworniku proporcjonalnym napięcie na wyjściu przetwornika jest proporcjonalne do napięcia odniesienia oraz stanu wejść binarnych traktowanych jako liczba dwójkowa naturalna, albo całkowita w kodzie uzupełnień do dwóch lub innym. Napięcie to określa wzór:
W idealnym przetworniku C/A wyjścia są sekwencją impulsów o poziomie wynikającym z liczb podanych na wejście. Sygnał wyjściowy jest filtrowany, by usunąć z niego częstotliwości większe od częstotliwości Nyquista. W teorii, filtr odtwarza sygnał dokładnie do częstotliwości Nyquista, w praktyce nie można skonstruować filtru pochłaniającego całkowicie sygnał powyżej danej częstotliwości, a nie pochłaniającego poniżej tej częstotliwości, dlatego sygnał z przetworników AC ma częstotliwości o większej częstotliwości lub filtrują częściowo częstotliwości w pobliżu częstotliwości Nyquista, błędy odtwarzania sygnału wnosi też kwantyzacja sygnału.
Liczby są przekazywane do przetwornika C/A, zwykle w takt zegara. Wraz z kolejnym cyklem zegara napięcie na wyjściu zmienia się gwałtownie i pozostaje stałe aż do kolejnego cyklu zegara. Jednak układy elektroniczne nie odtwarzają dokładnie występujących opóźnień czasowych, drgań i przepięć.
Biorąc pod uwagę cechy użytkowe oraz różnice konstrukcyjne przetworniki C/A można podzielić na:
Przetwornik częstotliwość – napięcie (ƒ/U)
Jeżeli informacja na wejściu ma postać ciągu impulsów lub innego przebiegu o pewnej częstotliwości, można zastosować konwersje częstotliwości na napięcie. Przy bezpośrednim przetwarzaniu częstotliwości na napięcie w każdym okresie przebiegu zostaje wytworzony standardowy impuls. Może to być impuls napięciowy bądź prądowy. Otrzymany ciąg impulsów zostaje uśredniony przez filtr dolnoprzepustowy lub integrator, co daje na wyjściu napięcie proporcjonalne do średniej częstotliwości sygnału wejściowego.
W mnożących przetwornikach C/A wielkość wyjściowa jest iloczynem wejściowego napięcia i wejściowego kodu liczbowego. Mnożące przetworniki C/A umożliwiają dokonywanie pomiarów i konwersji logometrycznych. Mnożący przetwornik C/A można wykonać z przetwornika A/C, który nie ma wbudowanego źródła prądu lub napięcia, przez dołączenie do wejścia przeznaczonego dla prądu bądź napięcia analogowego sygnału wejściowego.
Przetworniki C/A znalazły szerokie zastosowanie w odtwarzaczach audio. W dzisiejszych czasach większość sygnałów audio jest przechowywana w postaci cyfrowej (np. format MP3 czy audio CD). Aby można było je usłyszeć w głośnikach należy je najpierw przekonwertować na sygnał analogowy.
Sygnał z cyfrowych urządzeń (takich jak np. komputer, kamera, odtwarzacz CD/DVD/Blu-ray, dekoder telewizji satelitarnej itd.) musi zostać przekonwertowany na sygnał analogowy zanim będziemy mogli zobaczyć go na ekranie telewizora lub ekranie rzutnika. Od pewnego czasu analogowe wyjścia zastępują ich cyfrowe odpowiedniki (np. DVI, HDMI i inne), zmienia się w ten sposób miejsce przetwarzania sygnału cyfrowego na analogowy. Im tor analogowy jest krótszy, tym mniej zakłóceń w postaci szumów i zniekształceń jest wnoszonych do sygnału.
