BNC 連結器
用於射頻訊號的傳輸,包括模擬或數字視訊訊號的傳輸、業餘無線電裝置天線的連線、航空電子裝置和其他的一些電子測試裝置的連線。在消費電子領域,用於視訊訊號傳輸的BNC連結器已為RCA端子取代,通過簡單的轉接器,RCA端子就可以在只具備BNC連結器的裝置上使用。BNC端子曾廣泛用於10base2乙太網, 由於同軸電纜為雙絞線取代,目前很難看到有BNC端子的網卡。一些ARCNET網路使BNC端子終結的同軸電纜。
BNC 規格
BNC連結器有50歐姆和75歐姆兩個版本。50歐姆連結器和其他阻抗電纜連線時,傳輸出錯的可能性較小。不同版本的連結器互相相容,但如電纜阻抗不同,訊號可能出現反射。通常BNC連結器可以使用在4GHz或2GHz。
75歐姆連結器用於視訊和DS3到電話公司中心局的連線,而50歐姆連結器用於資料和射頻傳輸。錯誤接在75歐姆插座上的50歐姆插頭可能會損害插座。甚高頻應用中使用75歐姆連結器。
BNC 的歷史
BNC連結器得名於其鎖定方式和其發明者貝爾實驗室的保羅·尼爾(發明了N端子)和安費諾公司的工程師卡爾·康塞曼(發明了C端子)。BNC連結器和B端子和C端子十分相似。一種帶螺紋的連結器TNC(Threaded Neill-Concelman)和BNC相比在微波波段有更好的效能。
三軸BNC連結器康能普視推出的採用BNC接頭的顯示卡
BNC連結器通常用於NIM中,但已被更小的LEMO 00所取代。
在高電壓情況下,更常見MHV連結器和SHV連結器。MHV連結器可以被強行接駁BNC連結器。SHV就是因此發展的更安全的連結器,它不可以和普通的BNC連結器相連。
在原蘇聯地區,BNC連結器被複製為SR- 50(俄語:СР- 50)和SR - 75(СР- 75)連結器。由於從英制轉換到公制,這些連結器和BNC有所不同,但可以強行接駁。
雙插頭BNC(也稱為雙軸BNC)連線使用與BNC相同的刺刀鎖定外殼,但包含兩個獨立的接觸點(一對插頭插座),允許連線78歐姆或95歐姆的差分對,如RG - 108A。它們能夠執行在100GHz和100V。雙BNC連結器不相容普通BNC接頭。
三軸BNC(也稱為TRB)同時接駁訊號、遮蔽層和接地。用在敏感的電子測量系統,與BNC普通連結器不能直接使用,但是可以通過轉接器連線到一般BNC連結器
The BNC (Bayonet Neill–Concelman) connector is a miniature quick connect/disconnect radio frequency connector used for coaxial cable. It features two bayonet lugs on the female connector; mating is fully achieved with a quarter turn of the coupling nut. BNC connectors are used with miniature-to-subminiature coaxial cable in radio, television, and other radio-frequency electronic equipment, test instruments, and video signals. The BNC was commonly used with 10BASE2 computer networks. BNC connectors are made to match the characteristic impedance of cable at either 50 ohms or 75 ohms. They are usually applied for frequencies below 4 GHz and voltages below 500 volts.
Similar connectors using the bayonet connection principle exist, and a threaded connector is also available. United States military standard MIL-PRF-39012 entitled Connectors, Coaxial, Radio Frequency, General Specification for (formerly MIL-C-39012) covers the general requirements and tests for radio frequency connectors used with flexible cables and certain other types of coaxial transmission lines in military, aerospace, and spaceflight applications.
Paul Neill (September 6, 1882 – October 1968)[1] was an American electrical engineer at Bell Labs in the 1940s. He is credited with helping to invent the BNC, TNC and Type N connectors used for microwave and RF communications. He joined Bell in 1916 after spending 12 years at the Westinghouse Electric Company. He retired from Bell on September 30, 1947.
Carl Concelman (December 23, 1912 – August 1975) was the electrical engineer who, while working for Amphenol, invented the C connector and teamed up with Paul Neill of Bell Labs to invent the BNC connector.
RCA端子
RCA端子(RCA jack,或RCA connector),俗稱梅花頭、蓮花頭,是一種應用廣泛的端子,可以應用的場合包括了類比視頻/音頻(例:AV端子(三色線))、數位音頻(例:S/PDIF)與色差分量(例:色差端子)傳輸等。在最普通用途上,電線兩端均有個標準插頭,存在一個正中央的公頭接端,以環包圍,此環有時因靈活性而捨棄。裝置上則裝有插口,存在一個以金屬內環包圍而正中央的小孔。插口的外環直徑比插頭的較小,以容許插頭穩置插上。插口上內外環之間以絕緣體充填,通常以塑膠充填。與其他類型端子比較,RCA端子採用了有別於起初的目的,包括作為電源端子、無線電端子,以及揚聲器線的端子。非常普遍作為用於AV端子(複合視訊的端子),但其阻抗匹配性能較差。RCA端子及線亦常用於傳送S/PDIF數位音訊,以橙色插頭作區分,亦稱「同軸線」。接駁方法為把插頭推入裝置的插口上(俗稱母頭)。訊號傳送的針頭突出於插頭上,通常兩方(指裝置和插頭間)的接地環接觸前,針頭已和插座接觸,在接駁已啟動的聲音裝置時會發出嗡嗡聲或唧唧聲。若插頭半掉了出來(斷了接地但沒斷了訊號),會發出持續性噪音。另外有些插頭,特別是最便宜的,緊牢力及接地護套效能會大大下降。當用作AV端子時,RCA插頭常以顏色區分,黃色用於複合視訊,類比立體聲音訊中以白色(或黑色)作左聲道,紅色作右聲道。「黃白紅」這些插口幾乎所有影音器材也有裝置。在電視機上至少有一副「黃白紅」插口,以作接駁攝錄機(透過3.5 mm迷你TRS端子至三個RCA端子,亦稱「迷你RCA」)、數位相機及家用遊戲機。雖然近乎所有影音端子,包括音訊、複合及色差視訊,及SPDIF數位音訊,可同用特性阻抗值75歐姆的電線,但市面上有些特別用途的電線,其電阻值會較高。RCA端子公頭插針直徑為3.70 mm,其環繞的外殼直徑為8.25 mm。RCA的一個不足表現在,每當需要一個獨立的訊號,就需要有一個獨立的線纜。線纜多,一方面造成了接線的困難,此外,接好線纜之後,雜亂的線纜也影響美觀。為了擺脫令人煩惱的線纜,曾經有難以計數的端子推出,希望能夠同時傳輸音頻和視頻,但都難以成為一個國際性的標準——值得注意的是——在歐洲,SCART大獲成功。
RCA端子也被稱為「phono connector」,直譯為「留聲機介面」,因為起初這種端子是設計來連接留聲機和無線電接受裝置——半導體收音機誕生之前的事情。
美國無線電公司(Radio Corporation of America,RCA)在1930年代的大多收音機中採用了這樣的連接方式,也正是這種接頭得名的原因。
數位類比轉換器
數位類比轉換器(英語:Digital to analog converter,英文縮寫:DAC)是一種將數位訊號轉換為類比訊號(以電流、電壓或電荷的形式)的設備。類比數位轉換器(ADC)則是以相反的方向工作。在很多數位系統中(例如計算機),訊號以數位方式存儲和傳輸,而數位類比轉換器可以將這樣的訊號轉換為類比訊號,從而使得它們能夠被外界(人或其他非數位系統)識別。
數位類比轉換器的常見用法是在音樂播放器中將數位形式存儲的音頻訊號輸出為類比的聲音。有的電視機的顯像也有類似的過程。數位類比轉換器有時會降低原有類比訊號的精度,因此轉換細節常常需要篩選,使得誤差可以忽略。
由於成本的考慮以及對於模塊化電子元件的需求,數位類比轉換器基本上是以積體電路的形式製造。數位類比轉換器有多重架構,它們各自都有各自的優缺點。在特定的應用中,數位類比轉換器的選用是否合適,取決於其一系列參數(包括轉換速率以及解析度)是否合適。
工作方式
數位類比轉換器以均勻時間間隔輸出類比電壓值。
其輸入值以一定時序輸入並鎖存在轉換器中,然後每完成一次轉換,轉換器的輸出值都迅速從上一個輸出值更新為當前鎖存數值所對應的類比訊號。這樣的效果是,輸出電壓在一小段時間內保持在恆定值,直到下一個新的輸入值轉換完成。輸出訊號類似階躍函數。這相當於一個零階保持器(zero-order hold)的功能,並會對還原的類比訊號的頻率響應造成影響。
數位類比轉換器輸出階躍函數序列或方波脈衝造成了奈奎斯特頻率以上的諧波。在需要的應用場合中,這些成分通常通過低通濾波器消除。
音頻
大多數現代的音頻訊號都以數位訊號的形式存儲在諸如數位音頻播放器和CD中,為了使聲音能夠從音響設備上輸出,數位訊號必須重新轉換為類比訊號。因此,數位類比轉換器被廣泛應用於CD播放器、數位音頻播放器以及個人計算機的音效卡等設備中。
專用的獨立數位類比轉換器也存在於高端的高保真(hi-fi)系統中。它們從兼容的CD播放器中獲得數位訊號輸出,傳輸並轉換成類比訊號,然後提供給放大電路進行放大從而輸出聲音。
相似的數位類比轉換器還在數位音響、USB音響以及音效卡中有所應用。
在IP電話中,原訊號必須轉換成數位訊號以便用於傳輸,這一步由類比數位轉換器完成。當訊號傳輸到另一終端時,則通過數位類比轉換器的作用還原為類比訊號,提供給音頻輸出設備。
數位類比轉換器的類型
電子數位類比轉換器的常見類型如下:
脈衝寬度調變是最簡單的數位類比轉換器。恆定的電流或電壓通過低通類比濾波器,輸出特定脈衝寬度的波形(寬度常常通過數位訊號控制)。不同占空比波形的平均值就形成了連續變化的電壓值。脈衝寬度調變技術常被用於電動機的速度調控和其他許多類似的應用。過取樣或插值數位類比轉換器(例如ΔΣ類比數位轉換器),採用了脈衝密度轉換技術。過取樣技術使得應用低解析度數位類比轉換器成為現實的選擇。因為過取樣結果的固有線性,簡單的1位數位類比轉換器常被選用。它通過脈衝密度調變訊號驅動,配合應用低通濾波器、階躍非線性(step nonlinearity)和負回饋網絡,這項技術被稱為ΔΣ調變技術。它產生的結果是有效的高通濾波器作用在量化雜訊上,將這個雜訊與有用的低頻訊號中被分離到到兆赫量級的高頻訊號,這一過程被稱作是雜訊整形(noise shaping)。然後,通過在輸出端設置低通濾波器(有時僅僅使用RC電路就能滿足要求),高頻的量化雜訊被移除,或大幅衰減。大多數高解析度(大於16位)的數位類比轉換器採用了上述的方式,它們具有高線性和低成本的優勢。更高的過取樣率可以降低對輸出端低通濾波器的參數要求,並提高對量化雜訊的抑制效果。通過ΔΣ數位類比轉換器,可以提供每秒超過100,000次取樣(例如182千赫茲)和24位的解析度。與脈衝寬度調變進行對比可以發現,具有一階積分器電路的1位數位類比轉換器必須以3萬億赫茲的速率運行才能達到24個有效位的解析度,這在物理上難以實現,並且它的雜訊整形迴路中要求更高階的低通濾波器。一個單積分器是一個對訊號頻率成反比例的低通濾波器,在雜訊整形中,這樣的積分器為一個一階ΔΣ調變器。
二進位加權(binary-weighted)數位類比轉換器,這種類型的轉換器的每一位都具有單獨的電子轉換模塊,然後進行求和。電壓或電流求和後輸出。這是速度最快的轉換方法之一,但是它不得不犧牲一定的精確度,因為這必須要求每一位的電壓或電流的精確度都很高。即使能夠滿足上述要求,這樣的設備也很昂貴,因此這類轉換器的解析度通常限制在8位。
R-2R梯形(R-2R ladder)數位類比轉換器是一種阻值為R和2R的電阻反覆級聯結構的二進位加權數位類比轉換器。這樣能夠改善轉換的精確度。然而,轉換過程所需的時間相對更長,這是因為每一個R-2R結構連接更大的RC時間常數。
此外,還有逐次逼近(Successive-Approximation)或循環數位類比轉換器元編碼(Unary coding)數位類比轉換器、以及混合數位類比轉換器等設計。
數位類比轉換器的性能參數
系統中數位類比轉換器對於整體工作性能十分重要。以下是其主要工作性能指標:
解析度(Resolution):是設計的轉換輸出可能值的個數。這也可以通過轉換器使用的位數來表達(等於以2為底數,所有可能輸出值個數的對數)。例如,一個1位的數位類比轉換器只能產生2種(21)輸出電平值,而8位的數位類比轉換器則可以產生256種(28)輸出電平值。數位類比轉換器的解析度與其達到的有效位(effective number of bits)有關。解析度直接決定了視頻設備的色彩深度和音頻設備的音頻位深度(audio bit depth)。
最大取樣率:數位類比轉換器能夠正常工作並產生正確輸出的最大工作速率。取樣定理定義了取樣率和被取樣訊號帶寬的關係。
單調性:轉換器的類比輸出值只與數位輸入值具有相同方向的變化,例如,當輸入訊號增加,其輸出值在生產正確的輸出訊號之前絕不會下降。這一性質對於轉換器工作在低頻訊號源或作為數位可程式元件時關鍵。
總諧波失真:這個參數描述了數位類比轉換器訊號失真和雜訊情況。它由所需訊號中的諧波失真、雜訊功率占總功率的百分比值來表示。它在動態和小訊號數位類比轉換應用中是個重要參數。
動態範圍:描述了數位類比轉換器能夠輸出的最大和最小訊號差值,以分貝表示。這個參數還和解析度和底雜訊(Noise floor)有關。
其他參數還包括相位失真(phase distortion)和抖動,這些參數在某些應用中也十分關鍵,例如無線數據傳輸、復合視頻技術等。
各種端子的比較
類比音頻端子
TRS · XLR · (Mini-) DIN · Banana connector · Binding post · D-subminiature · Euroblock · Speaker terminal · Speakon
數位音頻端子
BNC · S/PDIF · TosLink · XLR · D-SUB
類比影像端子
(Mini-) VGA · DFP · BNC · 色差端子 · S-端子 · AV端子
數位影像端子
(Mini-/Micro-) DVI · DMS-59 · LFH · DFP · BNC · (Mini-)DIN · DB13W3 · D-Terminal
類比影音端子
RCA端子 · F端子 · SCART端子 · RF端子
數位影音端子
RCA端子 · ADC · (Wireless-)HDMI · PDMI · (Mini-) DisplayPort · Thunderbolt · Lightning bolt
(整理改作自土砲網、維基百科)
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