67. Ацп с импульсной обратной связью.

Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) представляют собой устройства для автоматического преобразования аналоговых величин в числовые значения кодов. Обычно входной величиной является напряжение, это объясняется тем, что промышленность выпускает интегральные схемы АЦП для преобразования напряжений.

Процедура АЦП преобразования представляет собой преобразование непрерывной функции напряжения в последовательность чисел , где n=1,2,3….

Интегрирующие преобразователи получили широкое распространение благодаря простоте реализации, высокой разрешающей способности и возможности существенно снизить влияние периодических помех. Однако они могут использоваться только для преобразования низкочастотных сигналов ,т.к.обладают низким быстродействием. Чем выше разрешающая способность, тем меньше быстродействие.

Из АЦП с промежуточным преобразованием в частоту особого внимания заслуживают преобразователи с импульсной обратной связью (рисунок 24.11).

АЦП с импульсной обратной связью состоит из буферного усилителя на ОУ1, интегратора на ОУ2, компаратора на ОУ3, ждущего генератора импульсов постоянной вольт-секундной площади , и элементов реализующих преобразования частоты в код: генератора импульсов постоянного периода , логического элемента «И», счетчика и регистра. Основным звеном в этой схеме является преобразователь напряжения в частоту следования импульсов (обведен штриховой линией).

Рисунок 24.11 - Структурная схема АЦП с импульсной обратной связью

Работа преобразователя иллюстрируется временной диаграммой (рисунок 24.12). Заряд конденсатора интегратора осуществляется входным напряжением , а разряд производится импульсом с постоянной вольт-секундной площадью. Если входное напряжение положительно, то импульсы генератора должны быть отрицательными.

Рисунок 24.12 - Диаграмма работы АЦП с импульсной обратной связью

Напряжение на выходе интегратора линейно растет до тех пор, пока не сравняется с эталонным напряжением на прямом входе компаратора (ОУ3). Компаратор переключается и выдает сигнал на запуск генератора постоянной вольт-секундной площади. Под действием этого напряжения амплитудой и длительностью напряжение на выходе интегратора уменьшается, далее процесс повторяется. В результате компаратор генерирует последовательность коротких импульсов, частота следования которых пропорциональна входному напряжению . Если учесть, что напряжения на интеграторе в процессе заряда и разряда конденсатора изменяются на одну и ту же величину ( при =const) получим

, (24.15)

далее , (24.16)

Измерение частоты производится стандартным образом. С помощью генератора формируется интервал , который затем заполняется импульсами с частотой , в результате на выходе счетчика и регистра формируется выходной код

. (24.17)

В этой схеме функцию интегратора выполняет счетчик, а интервал интегрирования выбирают равным периоду помехи, что позволяет значительно повысить помехозащищенность преобразователя.