АЦП с двойным интегрированием

Принцип двойного интегрирования. Для пояснения сути принципа воспользуемся рис. 14.37. Рассмотрим работу интегратора для двух случаев.

Рис. 1437. Временные диаграммы, иллюстрирующие принцип двойного интегрирования.

1. При подаче на вход интегратора постоянного напряжения м_вх(?) = ?/_{вх т} в момент времени? = 0 напряжение на его выходе будет изменяться по линейному закону.

и при? = Т_т достигнет значения К11_{вх т}Т_т. Если при? = Т_т па вход интегратора подать напряжение г/_вх(?) = -?/_{вх> т} (рис. 14.37, а), то в момент? = 2 Т_т напряжение на выходе интегратора станет равным нулю (рис. 14.37, б).

2. Теперь при? = 0 на вход интегратора подадим постоянное напряжение и_пх(?) = С/_вх < и_{ш т} (см. рис. 14.37, а)_у а при? = Т_т — также напряжение — ?/_{пх т}. В этом случае напряжение на выходе интегратора станет равным нулю при Т₀ < 2Т_пГ Из подобия треугольников на рис. 14.37, б определим относительное значение входного напряжения.

На основании рис. 14.37, б и соотношения (14.10) можно выявить требования и сформулировать предложения по схемной реализации АЦП:

• • максимальное значение напряжения ?/_вх на входе АЦП не должно превышать С/_вх
• • для преобразования должно быть использовано два цикла интегрирования;
• • продолжительность первого цикла интегрирования должна быть постоянной и равной Т_т для любых значений входных напряжений (0 < 11_вх < ?/_{вх ш}). Для этого можно использовать Л^-разрядный счетчик, который обеспечит Т_т = 2^ЛТ, где Т — период следования тактовых импульсов, поступающих на вход счетчика; Т_гп — полный цикл счета до его переполнения;
• • для организации второго цикла необходимо подавать на интегратор опорное (эталонное) напряжение II_ш = -?/_вх от. Второй цикл должен быть завершен при напряжении на выходе интегратора ?/_вых = = 0. Его продолжительность определяется значением ?/_вх.

Если результат интегрирования постоянной величины трактовать как площадь прямоугольника, рис. 14.37, а, б дают простую и наглядную трактовку принципа двойного интегрирования: при ?/_{вх т} площадь прямоугольников для каждого цикла интегрирования составляет 8 клеток, при ?/_вх — 4 клетки, следовательно, [/_вх = 0,5[/_{пх ш}.

Как очевидно из рис. 14.37, в, при такой организации циклов относительное значение входного напряжения , поэтому показания счетчика представляют собой выходной код АЦП, соответствующий значению? У_вх входного напряжения.