يشير المحول إلى جهاز يحول إشارة إلى أخرى. الإشارة هي شكل أو ناقل المعلومات. في معدات القياس الأوتوماتيكية وأنظمة التحكم الأوتوماتيكية ، غالبًا ما يتم تحويل إشارة واحدة إلى إشارة أخرى مقارنة بالقيمة القياسية أو المرجعية من أجل توصيل نوعي الأدوات. لذلك ، غالبًا ما يكون المحول عبارة عن أداتين (أو جهاز).

مقدمة محول م

1. تصنيف محولات AD
   يقدم ما يلي بإيجاز المبادئ والخصائص الأساسية للعديد من الأنواع شائعة الاستخدام: النوع المتكامل، نوع التقريب المتتابع، نوع المقارنة المتوازية/النوع المتوازي المتسلسل، نوع تعديل سيجما-دلتا، مكثف صفيف نوع المقارنة المتعاقبة و الجهد االكهربىنوع تحويل التردد.
   1) نوع متكامل (مثل TLC7135)
   مبدأ عمل AD لا يتجزأ هو تحويل المدخلات الجهد االكهربى في الوقت (إشارة عرض النبضة) أو التردد (تردد النبض) ، ثم يتم الحصول على القيمة الرقمية بواسطة المؤقت / العداد. الميزة هي أنه يمكن الحصول على دقة عالية من خلال دائرة بسيطة ، ولكن العيب هو أنه نظرًا لأن دقة التحويل تعتمد على وقت التكامل ، فإن معدل التحويل منخفض للغاية. استخدمت معظم محولات AD الأولية أحادية الشريحة نوعًا متكاملًا ، والآن أصبح نوع المقارنة المتتالية هو السائد بشكل تدريجي.
   2) نوع المقارنة المتتالية (مثل TLC0831)
   تتكون المقارنة المتتالية AD من مقارنة ومحول DA من خلال منطق المقارنة المتتالي. بدءًا من MSB ، تتم مقارنة جهد الدخل بالتسلسل بإخراج محول DA المدمج لكل بت ، ويتم إخراج القيمة الرقمية بعد مقارنات n. مقياس الدائرة متوسط. وتتمثل مزاياها في السرعة العالية ، وانخفاض استهلاك الطاقة ، والسعر المرتفع بدقة منخفضة (12 بت).
   3) نوع المقارنة المتوازية / نوع المقارنة المتوازية التسلسلية (مثل TLC5510)
   يستخدم نوع المقارنة الموازي AD مقارنات متعددة لإجراء تحويل فقط لمقارنة واحدة ، تُعرف أيضًا باسم نوع FLash (سريع). نظرًا لمعدل التحويل المرتفع للغاية ، يتطلب تحويل n-bit مقارنات 2n-1. لذلك ، فإن مقياس الدائرة كبير أيضًا والسعر مرتفع. إنه مناسب فقط للمناطق ذات السرعات العالية للغاية مثل محولات الفيديو AD.
   هيكل نوع المقارنة التسلسلي المتوازي AD هو بين النوع المتوازي ونوع المقارنة المتتالي. يتكون النموذج الأكثر شيوعًا من محولات AD من النوع المتوازي n / 2 بت ومحولات DA. يتم إجراء التحويل من خلال مقارنتين ، لذلك يطلق عليه نوع نصف فلاش (شبه سريع). هناك أيضًا ثلاث خطوات أو أكثر لتحقيق تحويل AD يسمى متعدد الخطوات (Multistep / Subrangling) من النوع AD ، ومن منظور توقيت التحويل يمكن أيضًا أن يسمى خط الأنابيب (Pipelined) من النوع AD ، كما أضاف التسلسل الهرمي الحديث عدة خطوات. للتشغيل الرقمي لتعديل الميزات والوظائف الأخرى. هذا النوع من سرعة AD أعلى من نوع المقارنة المتتالي ، ومقياس الدائرة أصغر من النوع المتوازي.
   4) Σ-Δ (Sigma؟ / FONT> delta) نوع التعديل (مثل AD7705)
   يتكون Σ-Δ AD من مُدمج ومقارن ومحول DA 1 بت ومرشح رقمي. من حيث المبدأ ، إنه مشابه للنوع المتكامل. يتم تحويل جهد الدخل إلى إشارة زمنية (عرض النبضة) ومعالجتها بواسطة مرشح رقمي للحصول على قيمة رقمية. الجزء الرقمي من الدائرة سهل بشكل أساسي إلى شريحة واحدة ، لذلك من السهل تحقيق دقة عالية. تستخدم بشكل رئيسي للصوت والقياس.
   5) نوع المقارنة المتتالية لمجموعة المكثفات
   يعتمد نوع المقارنة المتتالية لصفيف المكثف AD طريقة مصفوفة المكثف في محول DA المدمج ، والذي يمكن أيضًا تسميته بنوع إعادة توزيع الشحنة. قيم معظم المقاومات بشكل عام المقاوم يجب أن تكون محولات DA للصفيف متسقة ، وليس من السهل إنشاء مقاومات عالية الدقة على شريحة واحدة. إذا تم استخدام مصفوفة مكثف بدلاً من a المقاوم مجموعة ، يمكن تصنيع محول AD متآلف عالي الدقة بتكلفة منخفضة. معظم محولات AD للمقارنة المتتالية الأخيرة من نوع مصفوفة مكثف.
   6) نوع تحويل تردد الجهد (مثل AD650)
   يقوم محول الجهد والتردد (محول الجهد والتردد) بتنفيذ التحويل التناظري إلى الرقمي من خلال التحويل غير المباشر. المبدأ هو تحويل الإشارة التناظرية المدخلة أولاً إلى تردد ، ثم استخدام عداد لتحويل التردد إلى كمية رقمية. من الناحية النظرية ، يمكن زيادة دقة هذا AD بشكل لا نهائي تقريبًا ، طالما أن وقت أخذ العينات يمكن أن يفي بعرض عدد النبضة التراكمي المطلوب بواسطة دقة تردد الخرج. مزاياها هي الدقة العالية ، وانخفاض استهلاك الطاقة ، والسعر المنخفض ، ولكنها تتطلب دائرة عد خارجية لإكمال تحويل AD معًا.
2. المؤشرات الفنية الرئيسية لمحول AD
   1) يشير القرار (الدقة) إلى مقدار التغيير في الإشارة التناظرية عندما تتغير القيمة الرقمية بحد أدنى ، يُعرف على أنه نسبة المقياس الكامل إلى 2n. يُطلق على الدقة أيضًا الدقة ، وعادة ما يتم التعبير عنها بعدد أرقام الإشارة الرقمية.
   2) يشير معدل التحويل (معدل التحويل) إلى الوقت المتبادل المطلوب لإكمال تحويل AD من تناظري إلى رقمي. وقت تحويل AD متكامل هو ميلي ثانية ، وهو AD منخفض السرعة ، والمقارنة المتتالية AD هي ميكروثانية ومتوسطة السرعة AD ، ويمكن أن يصل AD الموازي / التسلسلي الموازي إلى نانوثانية. وقت أخذ العينات هو مفهوم آخر ، والذي يشير إلى الفترة الفاصلة بين تحويلين. لضمان اكتمال التحويل بشكل صحيح ، يجب أن يكون معدل العينة (معدل العينة) أقل من معدل التحويل أو مساويًا له. لذلك ، من المقبول أن يقوم بعض الأشخاص بمساواة معدل التحويل عدديًا مع معدل أخذ العينات. الوحدات المستخدمة بشكل شائع هي ksps و Msps ، مما يعني كيلو / مليون عينة في الثانية (كيلو / مليون عينة في الثانية).
   3) تكميم الخطأ (خطأ تكميم) الخطأ الناجم عن الدقة المحدودة لـ AD ، أي الحد الأقصى بين منحنى خاصية النقل المتدرج للقرار المحدود AD ومنحنى خاصية النقل (الخط المستقيم) للقرار اللانهائي AD (مثالي AD) انحراف. عادة ما يكون 1 أو نصف أصغر تباين تناظري رقمي ، معبراً عنه بـ 1LSB ، 1 / ​​2LSB.
   4) خطأ الإزاحة القيمة التي لا تكون عندها إشارة الخرج صفراً عندما تكون إشارة الدخل صفراً ، يمكن ضبطها إلى الحد الأدنى بواسطة مقياس جهد خارجي.
   5) خطأ مقياس كامل (خطأ مقياس كامل) الفرق بين إشارة الإدخال المقابلة وقيمة إشارة الإدخال المثالية عند خرج النطاق الكامل.
   6) الخطية (الخطية) الحد الأقصى للانحراف بين وظيفة التحويل للمحول الفعلي والخط المستقيم المثالي ، باستثناء الأخطاء الثلاثة المذكورة أعلاه.
   تشمل المؤشرات الأخرى: الدقة المطلقة ، والدقة النسبية ، واللاخطية التفاضلية ، والتردد الأحادي ، والكود الخالي من الأخطاء ، والتشويه التوافقي الكلي (THD) ، وعدم الخطية المتكاملة.
3. محول DA
   لا يوجد اختلاف كبير في تكوين الدائرة الداخلية لمحول DA ، ويتم تصنيفها عمومًا وفقًا لما إذا كان الناتج تيارًا أم جهدًا ، وما إذا كان يمكن مضاعفته. تتكون معظم محولات DA من صفيف المقاوم ومفاتيح التيار n (أو مفاتيح الجهد). قم بتبديل المفتاح وفقًا لقيمة الإدخال الرقمي لتوليد تيار (أو جهد) متناسب مع المدخلات. بالإضافة إلى ذلك ، هناك أيضًا مصادر تيار مستمر موضوعة داخل الجهاز من أجل تحسين الدقة. بشكل عام ، نظرًا لأن خطأ التبديل للمفتاح الحالي صغير ، يتم استخدام معظم دوائر نوع التبديل الحالي. إذا كانت دائرة نوع التبديل الحالي تقوم بإخراج التيار المتولد مباشرة ، فهي عبارة عن محول DA من نوع الإخراج الحالي. بالإضافة إلى ذلك ، فإن دائرة نوع تبديل الجهد عبارة عن محول DA من نوع جهد الخرج المباشر.
   1) نوع خرج الجهد (مثل TLC5620)
   على الرغم من وجود محولات DA لإخراج الجهد والتي تقوم بإخراج الجهد مباشرة من صفيف المقاوم ، إلا أنها تستخدم بشكل عام مضخم إخراج داخلي للإخراج بمقاومة منخفضة. الأجهزة التي تنتج الفولتية مباشرة تستخدم فقط لأحمال المقاومة العالية. نظرًا لعدم وجود تأخير في جزء مضخم الإخراج ، غالبًا ما يتم استخدامها كمحولات DA عالية السرعة.
   2) نوع الإخراج الحالي (مثل THS5661A)
   نادراً ما تستخدم محولات DA من النوع الحالي الناتج الحالي مباشرة ، ومعظمها متصل بدائرة تحويل الجهد الحالي للحصول على خرج الجهد. هذا الأخير له طريقتان: الأولى هي توصيل المقاوم للحمل بدبوس الإخراج فقط لإجراء تحويل الجهد الحالي ؛ إنه مضخم تشغيلي خارجي. طريقة تحويل الجهد الحالي مع مقاومة الحمل ، على الرغم من أن الجهد يمكن أن يظهر على دبوس الإخراج الحالي ، يجب استخدامه ضمن نطاق جهد الخرج المحدد ، وبسبب مقاومة الخرج العالية ، يتم استخدامه بشكل عام مع مكبر تشغيلي خارجي. بالإضافة إلى ذلك ، لا يمكن أن تعمل معظم محولات CMOSDA بشكل صحيح عندما لا يكون جهد الخرج صفراً ، لذلك يجب توصيل مكبر تشغيل خارجي. عند استخدام مضخم تشغيلي خارجي للتحويل من التيار إلى الجهد ، يكون تكوين الدائرة بشكل أساسي هو نفسه نوع خرج الجهد للمضخم المدمج. في هذا الوقت ، نظرًا لإضافة تأخير محول DA إلى وقت الإعداد الحالي لمحول DA ، تصبح الاستجابة أبطأ. بالإضافة إلى ذلك ، يكون مكبر الصوت التشغيلي في هذه الدائرة عرضة للتذبذب بسبب السعة الداخلية لدبوس الإخراج ، ويكون تعويض الطور ضروريًا في بعض الأحيان.
   3) نوع الضرب (مثل AD7533)
   تستخدم بعض محولات DA جهدًا مرجعيًا ثابتًا ، والبعض الآخر يضيف إشارة تيار متردد إلى دخل الجهد المرجعي. يسمى الأخير بمحول DA المضاعف لأنه يمكن أن يحصل على نتيجة مضاعفة المدخلات الرقمية ومدخلات الجهد المرجعي. لا يمكن لمحول DA من نوع الضرب عمومًا إجراء الضرب فحسب ، بل يمكن استخدامه أيضًا كمخفف يعمل على إضعاف إشارة الإدخال رقميًا ومعدل يعدل إشارة الإدخال. [1]
   4) محول DA
   يختلف محول DA أحادي البت تمامًا عن طريقة التحويل المذكورة أعلاه. يقوم بتحويل القيمة الرقمية إلى تعديل عرض النبضة أو إخراج تعديل التردد ، ثم يستخدم مرشحًا رقميًا للتوسيط للحصول على ناتج جهد عام (يُعرف أيضًا باسم طريقة تدفق بت). للصوت والمناسبات الأخرى.
4. المؤشرات الفنية الرئيسية لمحول DA:
   1) يشير القرار (الدقة) إلى نسبة الحد الأدنى من المخرجات التناظرية (المقابلة للكميات الرقمية ، فإن أقل بت فقط هو '1') إلى الحد الأقصى (الكميات الرقمية المقابلة كلها أرقام صالحة '1')
   2) ضبط الوقت هو الوقت المطلوب لتحويل كمية رقمية إلى إشارة تناظرية مستقرة ، ويمكن أيضًا اعتباره وقت التحويل. غالبًا ما يستخدم وقت الاستقرار في DA لوصف سرعته ، بدلاً من معدل التحويل الشائع استخدامه في AD. بشكل عام ، يكون وقت الاستقرار للإخراج الحالي DA أقصر ، ويكون ناتج الجهد DA أطول.