แปลง

Converter หมายถึงอุปกรณ์ที่แปลงสัญญาณหนึ่งเป็นอีกสัญญาณหนึ่ง สัญญาณเป็นรูปแบบหรือผู้ให้บริการข้อมูล ในอุปกรณ์เครื่องมือวัดอัตโนมัติและระบบควบคุมอัตโนมัติสัญญาณหนึ่งมักจะถูกแปลงเป็นสัญญาณอื่นเมื่อเทียบกับค่ามาตรฐานหรือค่าอ้างอิงเพื่อเชื่อมต่อเครื่องมือทั้งสองประเภท ดังนั้นตัวแปลงจึงมักเป็นเครื่องมือสองชนิด (หรืออุปกรณ์)

แนะนำตัวแปลงโฆษณา

1. การจำแนกประเภทของตัวแปลงโฆษณา
   ต่อไปนี้จะแนะนำหลักการพื้นฐานและคุณลักษณะของประเภทที่ใช้กันทั่วไปโดยย่อ: ประเภทอินทิกรัล, ประเภทการประมาณต่อเนื่อง, ประเภทการเปรียบเทียบแบบขนาน/ประเภทขนานอนุกรม, ประเภทมอดูเลตซิกมาเดลต้า capacitor ประเภทการเปรียบเทียบต่อเนื่องของอาร์เรย์และ แรงดันไฟฟ้า- ประเภทการแปลงความถี่
   1) ประเภทอินทิกรัล (เช่น TLC7135)
   หลักการทำงานของอินทิกรัล AD คือการแปลงอินพุต แรงดันไฟฟ้า เป็นเวลา (สัญญาณความกว้างพัลส์) หรือความถี่ (ความถี่พัลส์) จากนั้นตัวจับเวลา / ตัวนับจะได้รับค่าดิจิทัล ข้อดีคือสามารถรับความละเอียดสูงได้ด้วยวงจรธรรมดา แต่ข้อเสียคือเนื่องจากความแม่นยำในการแปลงขึ้นอยู่กับเวลาในการรวมจึงทำให้อัตราการแปลงต่ำมาก ตัวแปลง AD แบบชิปเดี่ยวเริ่มต้นส่วนใหญ่ใช้ประเภทอินทิกรัลและตอนนี้ประเภทการเปรียบเทียบต่อเนื่องได้กลายเป็นกระแสหลักไปแล้ว
   2) ประเภทการเปรียบเทียบต่อเนื่อง (เช่น TLC0831)
   AD เปรียบเทียบต่อเนื่องประกอบด้วยตัวเปรียบเทียบและตัวแปลง DA ผ่านตรรกะการเปรียบเทียบแบบต่อเนื่อง เริ่มต้นจาก MSB แรงดันไฟฟ้าอินพุตจะถูกเปรียบเทียบตามลำดับกับเอาต์พุตของตัวแปลง DA ในตัวสำหรับแต่ละบิตและค่าดิจิทัลจะถูกส่งออกหลังจากการเปรียบเทียบ n มาตราส่วนวงจรอยู่ในระดับปานกลาง ข้อดีของมันคือความเร็วสูงใช้พลังงานต่ำและราคาสูงที่ความละเอียดต่ำ (12 บิต)
   3) ประเภทการเปรียบเทียบแบบขนาน / ประเภทการเปรียบเทียบแบบขนานแบบอนุกรม (เช่น TLC5510)
   ประเภทการเปรียบเทียบแบบขนาน AD ใช้ตัวเปรียบเทียบหลายตัวเพื่อทำการแปลงสำหรับการเปรียบเทียบเพียงรายการเดียวหรือที่เรียกว่าประเภท FLash (เร็ว) เนื่องจากอัตราการแปลงที่สูงมากการแปลง n-bit จึงต้องใช้ตัวเปรียบเทียบ 2n-1 ดังนั้นขนาดวงจรจึงมีขนาดใหญ่มากและราคาสูง เหมาะสำหรับพื้นที่ที่มีความเร็วสูงมากเช่นตัวแปลงวิดีโอ AD
   โครงสร้างของประเภทการเปรียบเทียบแบบอนุกรม - ขนาน AD อยู่ระหว่างประเภทคู่ขนานและประเภทการเปรียบเทียบต่อเนื่อง แบบทั่วไปส่วนใหญ่ประกอบด้วยตัวแปลง AD ชนิดขนาน n / 2 บิตสองตัวและตัวแปลง DA การแปลงจะดำเนินการโดยการเปรียบเทียบสองครั้งจึงเรียกว่าแฟลชครึ่งตัว (กึ่งเร็ว) นอกจากนี้ยังมีขั้นตอนสามขั้นตอนขึ้นไปเพื่อให้เกิดการแปลง AD ที่เรียกว่าประเภท AD แบบหลายขั้นตอน (หลายขั้นตอน / Subrangling) และจากมุมมองของระยะเวลาการแปลงยังสามารถเรียกได้ว่าเป็นไปป์ไลน์ (Pipelined) ประเภท AD โฆษณาตามลำดับชั้นที่ทันสมัยยังเพิ่มหลายผลลัพธ์การแปลงจะใช้ สำหรับการทำงานแบบดิจิทัลเพื่อปรับเปลี่ยนคุณสมบัติและฟังก์ชั่นอื่น ๆ ความเร็วโฆษณาประเภทนี้สูงกว่าประเภทการเปรียบเทียบแบบต่อเนื่องและขนาดวงจรมีขนาดเล็กกว่าชนิดขนาน
   4) Σ-Δ (ซิกมา? / FONT> เดลต้า) ประเภทการมอดูเลต (เช่น AD7705)
   Σ-Δ AD ประกอบด้วยอินทิเกรเตอร์ตัวเปรียบเทียบตัวแปลง DA 1 บิตและฟิลเตอร์ดิจิทัล โดยหลักการแล้วจะคล้ายกับประเภทอินทิกรัล แรงดันไฟฟ้าอินพุตจะถูกแปลงเป็นสัญญาณเวลา (ความกว้างของพัลส์) และประมวลผลโดยฟิลเตอร์ดิจิทัลเพื่อให้ได้ค่าดิจิทัล ส่วนดิจิตอลของวงจรนั้นง่ายต่อการใช้ชิปตัวเดียวดังนั้นจึงเป็นเรื่องง่ายที่จะได้รับความละเอียดสูง ส่วนใหญ่ใช้สำหรับเสียงและการวัด
   5) ประเภทการเปรียบเทียบอาร์เรย์ตัวเก็บประจุต่อเนื่อง
   ประเภทการเปรียบเทียบต่อเนื่องของอาร์เรย์ตัวเก็บประจุใช้วิธีเมทริกซ์ของตัวเก็บประจุในตัวแปลง DA ในตัวซึ่งสามารถเรียกได้ว่าเป็นประเภทการกระจายประจุ ค่าของตัวต้านทานส่วนใหญ่โดยทั่วไป ตัวต้านทาน ตัวแปลงอาร์เรย์ DA ต้องสอดคล้องกันและไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะสร้างตัวต้านทานที่มีความแม่นยำสูงบนชิปตัวเดียว หากใช้อาร์เรย์ตัวเก็บประจุแทน ตัวต้านทาน อาร์เรย์ซึ่งเป็นตัวแปลง AD เสาหินที่มีความแม่นยำสูงสามารถทำได้ในราคาประหยัด ตัวแปลง AD เปรียบเทียบต่อเนื่องล่าสุดส่วนใหญ่เป็นประเภทอาร์เรย์ตัวเก็บประจุ
   6) ประเภทการแปลงแรงดันไฟฟ้า - ความถี่ (เช่น AD650)
   ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า - ความถี่ (Voltage-Frequency Converter) ดำเนินการแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลผ่านการแปลงทางอ้อม หลักการคือการแปลงสัญญาณอนาล็อกอินพุตเป็นความถี่ก่อนจากนั้นใช้ตัวนับเพื่อแปลงความถี่เป็นปริมาณดิจิทัล ในทางทฤษฎีความละเอียดของ AD นี้สามารถเพิ่มขึ้นได้เกือบจะไม่มีที่สิ้นสุดตราบเท่าที่เวลาในการสุ่มตัวอย่างสามารถตอบสนองความกว้างของจำนวนพัลส์สะสมที่ต้องการโดยความละเอียดความถี่เอาต์พุต ข้อดีของมันคือความละเอียดสูงใช้พลังงานต่ำและราคาต่ำ แต่ต้องใช้วงจรนับภายนอกเพื่อทำการแปลง AD ด้วยกัน
2. ตัวบ่งชี้ทางเทคนิคหลักของตัวแปลง AD
   1) ความละเอียด (Resolution) หมายถึงจำนวนการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณแอนะล็อกเมื่อค่าดิจิทัลเปลี่ยนแปลงโดยจำนวนขั้นต่ำซึ่งกำหนดเป็นอัตราส่วนของสเกลเต็มเป็น 2n ความละเอียดเรียกอีกอย่างว่าความแม่นยำซึ่งมักแสดงด้วยจำนวนหลักของสัญญาณดิจิทัล
   2) อัตราการแปลง (Conversion Rate) หมายถึงเวลาที่ต้องใช้ในการแปลง AD จากอนาล็อกเป็นดิจิตอล เวลาในการแปลงของอินทิกรัล AD คือมิลลิวินาทีซึ่งเป็น AD ความเร็วต่ำ AD แบบเปรียบเทียบต่อเนื่องคือไมโครวินาทีและ AD ความเร็วปานกลางและ AD แบบขนาน / อนุกรมขนานเต็มสามารถเข้าถึงนาโนวินาที เวลาในการสุ่มตัวอย่างเป็นอีกแนวคิดหนึ่งซึ่งหมายถึงช่วงเวลาระหว่างสอง Conversion เพื่อให้แน่ใจว่าการแปลงเสร็จสมบูรณ์ถูกต้องอัตราตัวอย่าง (Sample Rate) ต้องน้อยกว่าหรือเท่ากับอัตราการแปลง ดังนั้นจึงเป็นที่ยอมรับสำหรับบางคนที่จะคำนวณอัตราการแปลงเป็นตัวเลขกับอัตราการสุ่มตัวอย่าง หน่วยที่ใช้กันทั่วไปคือ ksps และ Msps ซึ่งหมายถึงกิโล / ล้านตัวอย่างต่อวินาที (กิโล / ล้านตัวอย่างต่อวินาที)
   3) Quantizing Error (Quantizing Error) ข้อผิดพลาดที่เกิดจากความละเอียด จำกัด ของ AD นั่นคือค่าสูงสุดระหว่างเส้นโค้งลักษณะการถ่ายโอนแบบขั้นบันไดของ AD ความละเอียด จำกัด และเส้นโค้งลักษณะการถ่ายโอน (เส้นตรง) ของ AD ความละเอียดที่ไม่มีที่สิ้นสุด (AD ในอุดมคติ) การเบี่ยงเบน โดยปกติจะเป็น 1 หรือครึ่งหนึ่งของรูปแบบดิจิตอลอนาล็อกที่เล็กที่สุดซึ่งแสดงเป็น 1LSB, 1 / 2LSB
   4) Offset Error ค่าที่สัญญาณเอาต์พุตไม่เป็นศูนย์เมื่อสัญญาณอินพุตเป็นศูนย์สามารถปรับค่าต่ำสุดได้โดยโพเทนชิออมิเตอร์ภายนอก
   5) Full Scale Error (Full Scale Error) ความแตกต่างระหว่างสัญญาณอินพุตที่สอดคล้องกันและค่าสัญญาณอินพุตที่เหมาะสมที่สุดที่เอาต์พุตเต็มสเกล
   6) ความเป็นเส้นตรง (Linearity) ค่าเบี่ยงเบนสูงสุดระหว่างฟังก์ชันการถ่ายโอนของตัวแปลงจริงและเส้นตรงในอุดมคติโดยไม่รวมข้อผิดพลาดสามข้อข้างต้น
   ตัวบ่งชี้อื่น ๆ ได้แก่ : ความแม่นยำสัมบูรณ์, ความแม่นยำสัมพัทธ์, ความไม่เชิงเส้นที่แตกต่าง, ความเดียวและรหัสที่ปราศจากข้อผิดพลาด, ความผิดเพี้ยนของฮาร์มอนิกรวม (THD) และความไม่เชิงเส้น
3. ตัวแปลง DA
   องค์ประกอบวงจรภายในของตัวแปลง DA มีความแตกต่างกันไม่มากนักและโดยทั่วไปจะจำแนกตามว่าเอาต์พุตเป็นกระแสหรือแรงดันไฟฟ้าและสามารถคูณได้หรือไม่ ตัวแปลง DA ส่วนใหญ่ประกอบด้วยอาร์เรย์ตัวต้านทานและสวิตช์กระแส n (หรือสวิตช์แรงดันไฟฟ้า) สลับสวิตช์ตามค่าอินพุตดิจิตอลเพื่อสร้างกระแส (หรือแรงดันไฟฟ้า) ตามสัดส่วนของอินพุต นอกจากนี้ยังมีแหล่งจ่ายกระแสคงที่อยู่ภายในอุปกรณ์เพื่อปรับปรุงความแม่นยำ โดยทั่วไปเนื่องจากข้อผิดพลาดในการสลับของสวิตช์ปัจจุบันมีขนาดเล็กจึงใช้วงจรประเภทสวิตช์ปัจจุบันเป็นส่วนใหญ่ หากวงจรประเภทสวิตช์ปัจจุบันส่งกระแสไฟฟ้าที่สร้างขึ้นโดยตรงแสดงว่าเป็นตัวแปลง DA ประเภทเอาต์พุตปัจจุบัน นอกจากนี้วงจรประเภทสวิทช์แรงดันไฟฟ้าเป็นตัวแปลง DA ชนิดแรงดันไฟฟ้าขาออกโดยตรง
   1) ประเภทเอาท์พุทแรงดันไฟฟ้า (เช่น TLC5620)
   แม้ว่าจะมีตัวแปลงแรงดันเอาต์พุต DA ที่ส่งแรงดันไฟฟ้าโดยตรงจากอาร์เรย์ตัวต้านทาน แต่โดยทั่วไปแล้วพวกเขาใช้เครื่องขยายสัญญาณเอาต์พุตในตัวเพื่อเอาต์พุตที่มีความต้านทานต่ำ อุปกรณ์ที่เอาท์พุทแรงดันไฟฟ้าโดยตรงจะใช้สำหรับโหลดอิมพีแดนซ์สูงเท่านั้น เนื่องจากไม่มีการหน่วงเวลาในส่วนของแอมพลิฟายเออร์เอาต์พุตจึงมักใช้เป็นตัวแปลง DA ความเร็วสูง
   2) ประเภทเอาต์พุตปัจจุบัน (เช่น THS5661A)
   ตัวแปลงกระแสชนิด DA เอาท์พุทปัจจุบันแทบจะไม่ใช้เอาต์พุตปัจจุบันโดยตรงและส่วนใหญ่จะเชื่อมต่อกับวงจรแปลงแรงดันกระแสไฟฟ้าเพื่อให้ได้เอาต์พุตแรงดันไฟฟ้า วิธีหลังมีสองวิธี: วิธีหนึ่งคือการเชื่อมต่อตัวต้านทานโหลดเข้ากับขาเอาต์พุตเพื่อทำการแปลงแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบัน เป็นแอมพลิฟายเออร์ที่ใช้งานภายนอก วิธีการแปลงแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันที่มีความต้านทานต่อโหลดแม้ว่าแรงดันไฟฟ้าจะปรากฏบนขาเอาต์พุตปัจจุบัน แต่จะต้องใช้ภายในช่วงแรงดันเอาต์พุตที่ระบุและเนื่องจากอิมพีแดนซ์เอาต์พุตสูงโดยทั่วไปจึงใช้กับแอมพลิฟายเออร์ที่ใช้งานภายนอก นอกจากนี้ตัวแปลง CMOSDA ส่วนใหญ่ไม่สามารถทำงานได้อย่างถูกต้องเมื่อแรงดันไฟฟ้าขาออกไม่ได้เป็นศูนย์ดังนั้นจึงต้องเชื่อมต่อเครื่องขยายเสียงที่ใช้งานภายนอก เมื่อใช้แอมพลิฟายเออร์ภายนอกสำหรับการแปลงกระแสเป็นแรงดันการกำหนดค่าวงจรโดยทั่วไปจะเหมือนกับประเภทเอาต์พุตแรงดันไฟฟ้าของแอมพลิฟายเออร์ในตัว ในขณะนี้เนื่องจากการเพิ่มความล่าช้าของตัวแปลง DA ไปยังเวลาตั้งค่าปัจจุบันของตัวแปลง DA การตอบสนองจะช้าลง นอกจากนี้แอมพลิฟายเออร์ที่ใช้งานได้ในวงจรนี้มีแนวโน้มที่จะสั่นเนื่องจากความจุภายในของขาเอาต์พุตและบางครั้งจำเป็นต้องมีการชดเชยเฟส
   3) ประเภทการคูณ (เช่น AD7533)
   ตัวแปลง DA บางตัวใช้แรงดันอ้างอิงคงที่และบางตัวเพิ่มสัญญาณ AC ให้กับอินพุตแรงดันอ้างอิง ตัวหลังเรียกว่าตัวแปลง DA แบบทวีคูณเนื่องจากสามารถรับผลลัพธ์ของการคูณอินพุตดิจิทัลและอินพุตแรงดันไฟฟ้าอ้างอิง ตัวแปลง DA ประเภทการคูณโดยทั่วไปไม่เพียง แต่สามารถทำการคูณเท่านั้น แต่ยังสามารถใช้เป็นตัวลดทอนที่ลดทอนสัญญาณอินพุตแบบดิจิทัลและโมดูเลเตอร์ที่ปรับสัญญาณอินพุต [1]
   4) ตัวแปลง DA
   ตัวแปลง DA หนึ่งบิตแตกต่างจากวิธีการแปลงดังกล่าวข้างต้นอย่างสิ้นเชิง มันจะแปลงค่าดิจิทัลเป็นการมอดูเลตความกว้างพัลส์หรือเอาท์พุทการมอดูเลตความถี่จากนั้นใช้ตัวกรองดิจิทัลเพื่อหาค่าเฉลี่ยเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าทั่วไป (หรือที่เรียกว่าวิธีบิตสตรีม) สำหรับเสียงและโอกาสอื่น ๆ
4. ตัวชี้วัดทางเทคนิคหลักของตัวแปลง DA:
   1) ความละเอียด (ความละเอียด) หมายถึงอัตราส่วนของเอาต์พุตอนาล็อกขั้นต่ำ (ซึ่งสอดคล้องกับปริมาณดิจิตอลบิตต่ำสุดคือ '1') ถึงค่าสูงสุด (ปริมาณดิจิทัลที่สอดคล้องกันคือตัวเลขที่ถูกต้องทั้งหมด '1')
   2) การตั้งเวลาคือเวลาที่ต้องใช้ในการแปลงปริมาณดิจิทัลเป็นสัญญาณอนาล็อกที่เสถียรและยังถือได้ว่าเป็นเวลาในการแปลง เวลาในการตกตะกอนมักใช้ใน DA เพื่ออธิบายความเร็วแทนที่จะเป็นอัตรา Conversion ที่ใช้กันทั่วไปใน AD โดยทั่วไปเวลาในการตกตะกอนของเอาต์พุตปัจจุบัน DA จะสั้นลงและแรงดันเอาต์พุต DA จะยาวขึ้น