轉(zhuǎn)換器 - 信號(hào)轉(zhuǎn)接裝置
轉(zhuǎn)換器(converter)是指將一種信號(hào)轉(zhuǎn)換成另一種信號(hào)的裝置。信號(hào)是信息存在的形式或載體。在自動(dòng)化儀表設(shè)備和自動(dòng)控制系統(tǒng)中,常將一種信號(hào)轉(zhuǎn)換成另一種與標(biāo)準(zhǔn)量或參考量比較后的信號(hào),以便將兩類儀表聯(lián)接起來(lái),因此,轉(zhuǎn)換器常常是兩個(gè)儀表(或裝置)間的中間環(huán)節(jié)。
簡(jiǎn)介
各種類型的轉(zhuǎn)換器的出現(xiàn),大大擴(kuò)大了各類儀表(裝置)的使用范圍,使自動(dòng)控制系統(tǒng)具有更多的靈活性和更廣的適應(yīng)性。各類轉(zhuǎn)換器的基本作用是將信息轉(zhuǎn)換成便于傳輸和處理的形式,要求轉(zhuǎn)換過(guò)程中信息不發(fā)生畸變、失真、延遲等。
設(shè)備類型
轉(zhuǎn)換器從原理上可分為協(xié)議轉(zhuǎn)換器、接口轉(zhuǎn)換器兩大類。從應(yīng)用上又可以分光纖轉(zhuǎn)換器、光電轉(zhuǎn)換器、視頻轉(zhuǎn)換器等等。例如視頻轉(zhuǎn)換器就是一種連接電腦和電視的設(shè)備,它可以把電腦上的內(nèi)容轉(zhuǎn)換并顯示在電視機(jī)上,讓人們可以在電視上學(xué)電腦,上網(wǎng),玩游戲,做商業(yè)演示,看股票等等。
轉(zhuǎn)換模式
V.35與G.703接口之間的轉(zhuǎn)換;
Ethernet(RJ45)與RS232之間的轉(zhuǎn)換;
單模光纖與多模光纖之間的轉(zhuǎn)換;
光纖接口與Ethernet(RJ45)之間的轉(zhuǎn)換;
以太網(wǎng)口與E1的接口轉(zhuǎn)換;
USB接口與其他接口之間的轉(zhuǎn)換等等。
接口類型
轉(zhuǎn)換器典型的接口類型有以太網(wǎng)接口,E1接口、串行接口(RS232)、SC/ST接口、USB接口等。
原理
積分型
積分型AD工作原理是將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間 - 脈沖寬度信號(hào)或頻率 - 脈沖頻率,然后由定時(shí)器/計(jì)數(shù)器獲得數(shù)字值。其優(yōu)點(diǎn)是用簡(jiǎn)單電路就能獲得高分辨率,但缺點(diǎn)是由于轉(zhuǎn)換精度依賴于積分時(shí)間,因此轉(zhuǎn)換速率極低。初期的單片AD轉(zhuǎn)換器大多采用積分型,現(xiàn)在逐次比較型已逐步成為主流。
逐次比較型
逐次比較型AD由一個(gè)比較器和DA轉(zhuǎn)換器通過(guò)逐次比較邏輯構(gòu)成,從MSB開(kāi)始,順序地對(duì)每一位將輸入電壓與內(nèi)置DA轉(zhuǎn)換器輸出進(jìn)行比較,經(jīng)n次比較而輸出數(shù)字值。其電路規(guī)模屬于中等。其優(yōu)點(diǎn)是速度較高、功耗低,在低分辯率(12位)時(shí)價(jià)格很高。
并行比較型/串并行比較型
并行比較型AD采用多個(gè)比較器,僅作一次比較而實(shí)行轉(zhuǎn)換,又稱FLash - 快速型。由于轉(zhuǎn)換速率極高,n位的轉(zhuǎn)換需要2n-1個(gè)比較器,因此電路規(guī)模也極大,價(jià)格也高,只適用于視頻AD轉(zhuǎn)換器等速度特別高的領(lǐng)域。
電容陣列逐次比較型
電容陣列逐次比較型AD在內(nèi)置DA轉(zhuǎn)換器中采用電容矩陣方式,也可稱為電荷再分配型。一般的電阻陣列DA轉(zhuǎn)換器中多數(shù)電阻的值必須一致,在單芯片上生成高精度的電阻并不容易。如果用電容陣列取代電阻陣列,可以用低廉成本制成高精度單片AD轉(zhuǎn)換器。最近的逐次比較型AD轉(zhuǎn)換器大多為電容陣列式的。
壓頻變換型
壓頻變換型(Voltage-Frequency Converter)是通過(guò)間接轉(zhuǎn)換方式實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的。其原理是首先將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率,然后用計(jì)數(shù)器將頻率轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。從理論上講這種AD的分辨率幾乎可以無(wú)限增加,只要采樣的時(shí)間能夠滿足輸出頻率分辨率要求的累積脈沖個(gè)數(shù)的寬度。其優(yōu)點(diǎn)是分辯率高、功耗低、價(jià)格低,但是需要外部計(jì)數(shù)電路共同完成AD轉(zhuǎn)換。
