Схемотехника / АЦП двухтактного интегрирования

АЦП времяимпульсного квантования с двойным

интегрированием (двухтактным)

В этих АЦП измеряемое напряжение сначала (на первом этапе) интегрируется за определенное время , т.е. преобразуется в пропорциональное напряжение на выходе интегратора. Затем на втором такте интегрируется противоположное по знаку образцовое напряжение до момента полного разряда интегратора (напряжение интегратора преобразуется в пропорциональный временной интервал путем возврата интегратора в исходное состояние с постоянной скоростью.

Структурная схема прибора:

SA1, SA2 – аналоговые ключи

ИН – интегратор

УУ – устройство управления

GI – генератор импульсов

стабильной частоты

АЦП содержит аналоговый интегратор ИН – устройство выходное напряжение которого пропорционально интегралу по времени от входного напряжения.

В исходном состоянии аналоговые ключи SA1,2 закрыты. Цикл измерения начинается с команды «ПУСК» в момент времени при этом устройство управления УУ опрокидывает триггер Т1 и тем самым открывает ключ SA1. При этом на протяжении времени от до на вход интегратора поступает входное напряжение , а его выходное напряжение будет изменяться по закону

где - постоянная времени интегрирующей цепи. Интервал времени задается делением выходных импульсов частоты GI посредством делителя частоты импульсов FR, причем частоту поддерживают пропорциональной частоте сети. В момент времени когда узел управления УУ через Т1 и Т2 закроет SA1 и откроет SA2. При этом на вход интегратора I_п прикладывается образцовое напряжение противоположной полярности. Одновременно в момент времени узел УУ через триггер Т3 открывает схема И и на вход счетчика СТ начинают поступать импульсы с частотой от генератора импульсов GI стабильной частоты. В момент времени когда , что фиксируется компаратором, который закрывает ключ SA2 через Т2 и схему совпадения И Т3 и прекращает поступления импульсов в СТ.

Время поступления импульсов на вход СТ определяется из условия

(т.к. во втором такте ) и в момент времени , т.е.

Следовательно:

откуда

Число импульсов подсчитанное счетчиком за интервал времени

Т.к. выбирается из условия , где n=const (делитель частоты) , то

, где .

Достоинства: повышенная устойчивость к помехам переменного тока. Действительно, если, на сигнал измер-й накладывается синусоидальная помеха U_п частотой f_п, то при (n=1,2,3…) влияние помехи на результат измерений исключается, т.к. среднее значение синусоидальной величины за период равно 0). Для чего выбирается с учетом влияния помех частотой кратной 50 (50, 100, 1000 и т.д. ).