АЦП двойного интегрирования

АЦП интегрирующего типа имеют очень высокую точность.

Преимущества данных АЦП следующие:

¾ нечувствительны к импульсным помехам;

¾ нечувствительны к периодическим помехам, если их период в целое число раз меньше периода интегрирования;

¾ являются наиболее точными: типичная точность - 4...6 десятичных знаков, что соответствует 14...20 двоичным разрядам.

Недостатками данного типа АЦП являются низкое быстродействие, значительное количество аналоговых узлов и высокая стоимость.

Рис 12.17. АЦП двойного интегрирования.

Двухтактный интегрирующий АЦП состоит из интегратора, компаратора, устройства управления, счётчика и источника опорного напряжения. В течение фиксированного интервала времени происходит интегрирование преобразуемого сигнала, с которым вначале разряженный интегрирующий конденсатор С заряжают в течении интервала времени Т_старт – Т_о (рис 12.17) время током I_вх=U_a/R, пропорциональным измеряемому напряжению U_a, а затем разряжают фиксированным током I_раз =Uo/R до нуля. Время, в течение которого происходит разрядка конденсатора, будет пропорционально измеряемому напряжению:

¾ (То-Т1) – для входного напряжения U1,

¾ (То-Т2) – для входного напряжения U2,

¾ (То-Т3) – для входного напряжения U3,

Рис 12.18. Временные диаграммы АЦП двойного интегрирования.

Разрядка длится до тех пор, пока конденсатор С не разрядится полностью, т. е. напряжение на выходе ОУ DA2 не станет равным нулю. В этот момент подключенный параллельно конденсатору С компаратор DA3 срабатывает и завершает этап РИК. Время разрядки конденсатора С, выраженное числом периодов тактовых импульсов, и есть результат измерения, записанный в счетчике.

Работой всех узлов преобразователя управляет встроенный тактовый генератор. Для подавления сетевых помех с значениями частоты, кратными 50 Гц, тактовую частоту следует выбирать такой, чтобы во время интегрирования, укладывалось целое число Nс периодов сетевого напряжения (длительность сетевого периода равна 20 мс). При работе интегрирующих АЦП в составе микроконтроллеров возможна программная реализация части измерительной процедуры, а именно второго этапа - измерения временных характеристик последовательности импульсов. Это измерение можно реализовать как чисто программно при отсчёте времени по счётчику команд или циклов, так и с использованием таймеров.

АЦП двойного интегрирования предназначены для преобразования медленно меняющихся сигналов (отечественная серия К572ПВ1-ПВ6).

Имеют высокую разрешающую способность (MAX132 — 18 разрядов), но скорость преобразования от нескольких сотен Гц до нескольких кГц.

Обычно схемы интегрирующих преобразователей снабжается дешифраторной схемой для непосредственного управления десятичной цифровой линейкой индикаторов. Являются основой портативных цифровых вольтметров на 3,5 — 4,5 — 5,5 декад.