Недостатком всех рассмотренных АЦП является их относительно низкая помехоустойчивость, что ограничивает их разрешающую способность, как правило, на уровне 8-10 разрядов. От этого недостатка свободны АЦП интегрирующего типа, использующие в процессе преобразования операцию интегрирования входного сигнала за фиксированный интервал времени.

Одним из наиболее распространенных вариантов такого преобразователя является АЦП двухтактного интегрирования (рис. 3.14, a).

Рис. 3.14. АЦП двухтактного интегрирования:

а – схема; б – временные диаграммы; в – входной сигнал

Полный цикл его работы состоит из двух тактов. В первом импульс запуска, воздействуя на триггер Tг1, открывает ключ Кл1, после чего преобразуемый сигнал Uвх подается на вход интегратора. На один вход компаратора подается выходное напряжение интегратора Uинт, на другой – нулевое напряжение. Так как в начальный момент времени t1 (рис. 3.14, б) напряжение интегратора равно нулю, компаратор срабатывает и перебрасывает триггер Tг3 в состояние 1, в результате чего открывается элемент И и импульсы генератора ГИ начинают поступать на счетчик Сч. Интегрирование напряжения Uвх производится за фиксированный интервал времени

где М = 2n – коэффициент пересчета счетчика.

Выходное напряжение интегратора на интервале времени (t1, t2) изменяется по закону

Конец интервала T фиксируется счетчиком, который в момент времени t2 выдает импульс переполнения, поступающий на триггеры Tг1 и Тг2. При этом ключ Кл1 закрывается, ключ Кл2 открывается и начинается второй такт работы преобразователя. На вход интегратора теперь поступает опорное напряжение Uоп, имеющее обратную полярность по отношению к Uвх. Начиная с момента времени t2, счетчик вновь заполняется импульсами с генератора импульсов ГИ, а напряжение на выходе интегратора (см. рис. 3.14, б) уменьшается по закону

причем в момент времени t3 Uинт становится равным нулю. Компаратор возвращается в исходное положение и по инверсному выходу перебрасывает триггеры Тг2 и Тг3 в нулевое состояние. При этом напряжение Uоп отключается от входа интегратора, а сигнал с выхода Tг3 запрещает подачу импульсов ГИ на счетчик. В результате в счетчике фиксируется числовой код

где Тx = t3 – t2.

Получаем UвхT = UопTх, где Uвх – среднее значение входного сигнала Uвх(t) на интервале времени (t1, t2). При подстановке находим

т.е. выходной код АЦП пропорционален входному напряжению (его среднему значению).

Интегрирование входного сигнала в рассмотренном АЦП приводит к его усреднению и сглаживанию (ослаблению) всех быстрых (по сравнению с временем интегрирования T) помех, наводок и шумов.

Использование двухтактного интегрирования позволяет компенсировать ряд составляющих статической погрешности, вызванных нестабильностью порога срабатывания компаратора и постоянной времени интегратора.

Быстродействие данного АЦП невелико, при заданном числе разрядов оно определяется частотой счетных импульсов fсч = 1/Dtсч. Выбор последней ограничивается в основном временем включения компаратора.

Данные АЦП реализуются на основе интегральной технологии. В качестве примера можно указать ИМС 11-разрядного АЦП К572ПВ2.

• Назад
• Вперёд