Konverter mengacu pada perangkat yang mengubah satu sinyal menjadi sinyal lainnya. Sinyal adalah bentuk atau pembawa informasi. Pada peralatan instrumentasi otomatis dan sistem kendali otomatis, satu sinyal sering diubah menjadi sinyal lain dibandingkan dengan nilai standar atau referensi untuk menghubungkan kedua jenis instrumen tersebut. Oleh karena itu, konverter sering kali merupakan dua instrumen (atau Perangkat).
Pengenalan konverter AD
- Klasifikasi konverter AD
Berikut ini secara singkat diperkenalkan prinsip dasar dan karakteristik beberapa tipe yang umum digunakan: tipe integral, tipe pendekatan berturut-turut, tipe perbandingan paralel/tipe paralel serial, tipe modulasi sigma-delta, kapasitor array tipe perbandingan berturut-turut dan tegangan-Jenis konversi frekuensi.
1) Tipe integral (seperti TLC7135)
Prinsip kerja AD integral adalah mengubah input tegangan menjadi waktu (sinyal lebar pulsa) atau frekuensi (frekuensi pulsa), dan kemudian nilai digital diperoleh oleh timer / counter. Keuntungannya adalah resolusi tinggi dapat diperoleh dengan rangkaian sederhana, tetapi kerugiannya adalah karena akurasi konversi bergantung pada waktu integrasi, tingkat konversinya sangat rendah. Sebagian besar konverter AD chip tunggal awal menggunakan tipe integral, dan sekarang tipe perbandingan berturut-turut secara bertahap menjadi arus utama.
2) Jenis perbandingan yang berurutan (seperti TLC0831)
Perbandingan AD yang berurutan terdiri dari komparator dan konverter DA melalui logika perbandingan yang berurutan. Mulai dari MSB, tegangan input secara berurutan dibandingkan dengan output konverter DA built-in untuk setiap bit, dan nilai digital adalah output setelah n perbandingan. Skala sirkuitnya sedang. Keunggulannya adalah kecepatan tinggi, konsumsi daya rendah, dan harga tinggi dengan resolusi rendah (12 bit).
3) Jenis perbandingan paralel / jenis perbandingan paralel serial (seperti TLC5510)
Jenis perbandingan paralel AD menggunakan beberapa pembanding untuk melakukan konversi hanya untuk satu perbandingan, juga dikenal sebagai jenis FLash (cepat). Karena tingkat konversi yang sangat tinggi, konversi n-bit membutuhkan pembanding 2n-1. Oleh karena itu, timbangannya juga sangat besar dan harganya pun tinggi. Ini hanya cocok untuk area dengan kecepatan yang sangat tinggi seperti konverter video AD.
Struktur tipe perbandingan serial-paralel AD adalah antara tipe paralel dan tipe perbandingan yang berurutan. Yang paling umum terdiri dari dua konverter AD tipe paralel n / 2-bit dan konverter DA. Konversi tersebut dilakukan dengan dua perbandingan, sehingga disebut tipe Half flash (semi fast). Ada juga tiga atau lebih langkah untuk mencapai AD konversi yang disebut multistep (Multistep / Subrangling) tipe AD, dan dari perspektif waktu konversi juga bisa disebut pipeline (Pipelined) tipe AD, AD hierarki modern juga menambahkan beberapa Hasil konversi digunakan untuk operasi digital untuk mengubah fitur dan fungsi lainnya. Jenis kecepatan AD ini lebih tinggi dari jenis perbandingan berurutan, dan skala rangkaian lebih kecil dari jenis paralel.
4) Σ-Δ (Sigma? / FONT> delta) jenis modulasi (seperti AD7705)
Σ-Δ AD terdiri dari integrator, komparator, konverter DA 1-bit, dan filter digital. Pada prinsipnya, ini mirip dengan tipe integral. Tegangan input diubah menjadi sinyal waktu (lebar pulsa) dan diproses oleh filter digital untuk mendapatkan nilai digital. Bagian digital dari rangkaian pada dasarnya mudah untuk membuat chip tunggal, sehingga mudah untuk mencapai resolusi tinggi. Terutama digunakan untuk audio dan pengukuran.
5) Jenis perbandingan berurutan array kapasitor
Jenis perbandingan berturut-turut array kapasitor AD mengadopsi metode matriks kapasitor dalam konverter DA built-in, yang juga dapat disebut jenis redistribusi muatan. Nilai sebagian besar resistor pada umumnya Penghambat larik konverter DA harus konsisten, dan tidak mudah untuk menghasilkan resistor presisi tinggi pada satu chip. Jika array kapasitor digunakan sebagai pengganti a Penghambat array, konverter AD monolitik presisi tinggi dapat dibuat dengan biaya rendah. Sebagian besar konverter AD perbandingan berturut-turut baru-baru ini adalah dari jenis array kapasitor.
6) Jenis konversi frekuensi tegangan (seperti AD650)
Konverter Frekuensi-Tegangan (Konverter Frekuensi-Tegangan) mengimplementasikan konversi analog-ke-digital melalui konversi tidak langsung. Prinsipnya adalah pertama-tama mengubah sinyal analog masukan menjadi frekuensi, kemudian menggunakan penghitung untuk mengubah frekuensi menjadi besaran digital. Secara teori, resolusi AD ini dapat ditingkatkan hampir tanpa batas, selama waktu pengambilan sampel dapat memenuhi lebar jumlah pulsa kumulatif yang diperlukan oleh resolusi frekuensi keluaran. Keunggulannya adalah resolusi tinggi, konsumsi daya rendah, dan harga rendah, tetapi memerlukan sirkuit penghitungan eksternal untuk menyelesaikan konversi AD bersama-sama. - Indikator teknis utama dari konverter AD
1) Resolusi (Resolusi) mengacu pada jumlah perubahan sinyal analog ketika nilai digital berubah dengan jumlah minimum, yang didefinisikan sebagai rasio skala penuh ke 2n. Resolusi juga disebut akurasi, biasanya dinyatakan dengan jumlah digit sinyal digital.
2) Tingkat Konversi (Tingkat Konversi) mengacu pada kebalikan dari waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan konversi AD dari analog ke digital. Waktu konversi dari AD integral adalah milidetik, yang merupakan AD kecepatan rendah, perbandingan berturut-turut AD adalah mikrodetik dan AD kecepatan menengah, dan AD paralel penuh / serial-paralel dapat mencapai nanodetik. Waktu pengambilan sampel adalah konsep lain, yang mengacu pada interval antara dua konversi. Untuk memastikan penyelesaian konversi yang benar, laju sampel (Rasio Sampel) harus kurang dari atau sama dengan rasio konversi. Oleh karena itu, dapat diterima bagi sebagian orang untuk menyamakan rasio konversi secara numerik dengan rasio pengambilan sampel. Satuan yang umum digunakan adalah ksps dan Msps, yang artinya kilo / Juta Sampel per Detik (kilo / Juta Sampel per Detik).
3) Kesalahan Kuantisasi (Kesalahan Kuantisasi) Kesalahan yang disebabkan oleh resolusi hingga AD, yaitu maksimum antara kurva karakteristik transfer bertahap dari resolusi hingga AD dan kurva karakteristik transfer (garis lurus) dari resolusi tak terbatas AD (AD ideal) deviasi. Biasanya 1 atau setengah dari variasi analog digital terkecil, dinyatakan sebagai 1LSB, 1 / 2LSB.
4) Offset Error Nilai dimana sinyal keluaran bukan nol ketika sinyal masukan nol, dapat diatur seminimal mungkin dengan potensiometer eksternal.
5) Kesalahan Skala Penuh (Kesalahan Skala Penuh) Perbedaan antara sinyal input yang sesuai dan nilai sinyal input ideal pada output skala penuh.
6) Linearitas (Linearitas) Deviasi maksimum antara fungsi transfer konverter aktual dan garis lurus ideal, tidak termasuk tiga kesalahan di atas.
Indikator lain termasuk: Akurasi Mutlak, Akurasi Relatif, Nonlinier Diferensial, Monotonisitas dan Kode Bebas Kesalahan, Distotorsi Harmonik Total (THD) dan nonlinier integral. - Konverter DA
Tidak banyak perbedaan dalam komposisi rangkaian internal konverter DA, dan umumnya diklasifikasikan menurut apakah keluarannya arus atau tegangan, dan apakah dapat dikalikan. Kebanyakan konverter DA terdiri dari array resistor dan n sakelar arus (atau sakelar tegangan). Alihkan sakelar sesuai dengan nilai input digital untuk menghasilkan arus (atau voltase) yang sebanding dengan input. Selain itu, ada juga sumber arus konstan yang ditempatkan di dalam perangkat untuk meningkatkan akurasi. Secara umum, karena kesalahan sakelar arus kecil, sebagian besar rangkaian jenis sakelar saat ini digunakan. Jika rangkaian tipe sakelar arus secara langsung mengeluarkan arus yang dihasilkan, itu adalah konverter DA tipe keluaran saat ini. Selain itu rangkaian jenis sakelar tegangan ini merupakan konverter DA jenis tegangan keluaran langsung.
1) Jenis keluaran tegangan (seperti TLC5620)
Meskipun ada konverter DA keluaran tegangan yang langsung mengeluarkan tegangan dari array resistor, mereka umumnya menggunakan penguat keluaran bawaan untuk menghasilkan keluaran dengan impedansi rendah. Perangkat yang langsung mengeluarkan tegangan hanya digunakan untuk beban impedansi tinggi. Karena tidak ada penundaan pada bagian penguat keluaran, mereka sering digunakan sebagai konverter DA kecepatan tinggi.
2) Jenis keluaran saat ini (seperti THS5661A)
Konverter DA tipe keluaran saat ini jarang menggunakan keluaran arus secara langsung, dan kebanyakan dari mereka terhubung ke rangkaian konversi tegangan arus untuk mendapatkan keluaran tegangan. Yang terakhir memiliki dua metode: satu adalah hanya menghubungkan resistor beban ke pin keluaran untuk melakukan konversi tegangan arus; Ini adalah penguat operasional eksternal. Metode konversi tegangan arus dengan resistansi beban, meskipun tegangan dapat muncul pada pin keluaran arus, ia harus digunakan dalam kisaran tegangan keluaran yang ditentukan, dan karena impedansi keluaran yang tinggi, umumnya digunakan dengan penguat operasional eksternal. Selain itu, sebagian besar konverter CMOSDA tidak dapat beroperasi dengan benar ketika tegangan keluaran bukan nol, sehingga penguat operasional eksternal harus disambungkan. Ketika penguat operasional eksternal digunakan untuk konversi arus-ke-tegangan, konfigurasi rangkaian pada dasarnya sama dengan jenis keluaran tegangan dari penguat internal. Pada saat ini, karena penambahan penundaan konverter DA ke waktu penyetelan saat ini dari konverter DA, respons menjadi lebih lambat. Selain itu, penguat operasional di sirkuit ini cenderung berosilasi karena kapasitansi internal pin keluaran, dan terkadang diperlukan kompensasi fasa.
3) Jenis perkalian (seperti AD7533)
Beberapa konverter DA menggunakan tegangan referensi konstan, dan beberapa menambahkan sinyal AC ke input tegangan referensi. Yang terakhir disebut pengali DA converter karena bisa mendapatkan hasil perkalian input digital dan input tegangan referensi. Konverter DA tipe perkalian umumnya tidak hanya dapat melakukan perkalian, tetapi juga dapat digunakan sebagai attenuator yang secara digital melemahkan sinyal input dan modulator yang memodulasi sinyal input. [1]
4) Konverter DA
Konverter DA satu-bit sama sekali berbeda dari metode konversi yang disebutkan di atas. Ini mengubah nilai digital menjadi modulasi lebar pulsa atau keluaran modulasi frekuensi, dan kemudian menggunakan filter digital untuk rata-rata untuk mendapatkan keluaran tegangan umum (juga dikenal sebagai metode aliran bit). Untuk audio dan acara lainnya. - Indikator teknis utama konverter DA:
1) Resolusi (Resolusi) mengacu pada rasio output analog minimum (sesuai dengan kuantitas digital hanya bit terendah adalah '1') hingga maksimum (kuantitas digital yang sesuai adalah semua digit valid '1')
2) Setting Time adalah waktu yang dibutuhkan untuk mengubah besaran digital menjadi sinyal analog yang stabil, dan juga dapat dianggap sebagai waktu konversi. Waktu penyelesaian sering digunakan di DA untuk menggambarkan kecepatannya, daripada tingkat konversi yang biasa digunakan di AD. Umumnya, waktu penyelesaian keluaran arus DA lebih pendek, dan keluaran tegangan DA lebih lama.