Метод и АЦП с двухтактным интегрированием

Упрощенная схема АЦП вышеназванного метода представлена на рис. 4.13.

Рис. 4.13

Преобразование осуществляется в два этапа. Сначала с помощью ключа S₁, управляемого логической схемой, ко входу интегратора подключается входное напряжение U_вх. До подачи измеряемого входного напряжения на выходе интегратора был ноль (U_и = 0). Время интегрирования t₁ постоянно (рис. 4.14) и при U_вх > 0 напряжение на выходе интегратора линейно уменьшается от нуля до некоторой величины Uи(t₁), определяемой равенством:

, (4.10)

где τ = RC с.

Рис. 4.14

Чем больше U_вх (U_вх1 > U_вх2, рис. 4.14 ), тем круче линия и больше величина напряжения к моменту t₁. Одновременно с интегрированием счетчик начинает подсчет тактовых импульсов T_и фиксированной частоты f_т =1/Т_и. За время t₁ cчетчиком будет подсчитано t₁/Т_и = N₁ импульсов при любом входном напряжении. После окончания (t = t₁) измерения входного напряжения для определения его числового значения логическая схема переключает ключ S₁ на источник постоянного опорного напряжения противоположного по знаку входному. Одновременно с процессом интегрирования опорного напряжения с учетом начального значения – U_и(t_и) фиксируется время t_x, за которое напряжение на выходе интегратора достигнет нуля (на рис.4.14 t_x = t₂ )

. (4.11)

За время t_x = t₂ на счетчик с генератора поступает t₂/ Т_и = N₂ импульсов.

Интервалы времени t₂ (t’₂) пропорциональны уровням входного напряжения. Таким образом величина входного напряжения переводится в интервал времени. И после двойного интегрирования получаем:

. (4.12)

Подставляя в (4.12) t₁ = T_и· N₁ и t₂ = T_и· N₂ после упрощения, получим:

, (4.13)

где N₂ – число импульсов, определяющее выходной код измеренного напряжения. Из формулы (4.13) следует, что результат преобразования не зависит от частоты ГТИ и параметров интегратора, так как на обоих этапах интегрирования используется одно и то же устройство.

Относительным недостатком этого метода преобразования является сравнительно невысокое быстродействие, обусловленное процессами интегрирования входного и опорного напряжений.