Исследование метода двойного интегрирования при аналого-цифровом преобразовании. АЦП с двухтактным интегрированием

выполнен на операционном усилителе DA4, конденсаторе С1, резисторах  R9,R10 и представляет собой интегрирующий усилитель с двумя входами: 1-для входного напряжения; 2-для опорного напряжения.

Схема управления коммутирует напряжения U_ВХ и U_ОП соответствующим образом, в результате чего на выходе DA4 формируется следующий сигнал:

В момент времени t0 (точка 1) на вход АЦП подается U_ВХ и усилитель интегрирует его до тех пор пока схема управления не отключит U_ВХ и не подключит опорное напряжение U_ОП (точка 2).Интегрирующий усилитель запоминает напряжение U (точка 2) а затем интегрирует напряжение U_ОП с отрицательным наклоном (т.к. усилитель инвертирующий). Этот процесс продолжается до тех пор, пока U_ВЫХ(t) не достигнет нуля (точка3). Нулевое напряжение отслеживает компаратор на ОУ DA5 , который передает в схему управления импульсы сброса на RS-триггер (вход R). Как уже говорилось выше длительность импульса Т2 - информационная, т.к. зависит от уровня U_ВХ. Однако удобнее ее измерять не по осциллограмме U_ВЫХ(t) АЦП, а сначала выделить ее и преобразовать в прямоугольный импульс длительностью Т2. Это и делает схема управления, а импульс снимается с выхода элемента DD2.4

5.  Порядок выполнения работы

Написать формулу для расчета погрешности

5.1. Ознакомиться с устройством стенда. Изучить назначение ручек переменных резисторов, которое являются следующим:

'-U_ВХ '- регулировка уровня входного напряжения АЦП в пределах 0В-Uпит;

'-U_ОП '- регулировка уровня опорного напряжения АЦП в пределах 0В-Uпит;

'~U_ПОМ '- регулировка амплитуды напряжения сигнала помехи с частотой f=50Гц;

'U_СМ '- регулировка величины постоянного напряжения смещения сигнала помехи;

Tумблером SA1 можно изменять постоянные времени интегрирующего усилителя (Т1,Т2). После ознакомления с элементами управления, подать на стенд питание (+11V..13V,-11V..13V). Подавать 15V не рекомендуется во избежании «защелкивания» элементов DD2.1-DD2.4, которые выполнены по КМОП-технологии. Затем, изменяя '-U_ВХ' зарисовать форму входного и выходного напряжений для двух различных значений -U_ВХ. U_ОП установить в пределах 7V-10V

5.2. Не подавая на вход АЦП сигнал помехи, снять передаточную характеристику (8-10 точек) АЦП при измерении сигнала постоянного тока. Рассчитать погрешность преобразователя d и данные занести в Табл. 1.

Табл. 1

5.3. Подать на вход ~ U_ПОМ сигнал помехи (соединить соответствующие гнезда перемычками) с частотой, кратной частоте преобразователя (f_ПР=25 Гц) и снять передаточную характеристику АЦП при измерении сигнала постоянного тока при наличии сигнала помехи. Рассчитать погрешность d преобразователя и данные занести в Табл. 2.

Табл. 2

5.4. Изменить тумблером SA1 постоянную времени АЦП и снять передаточную характеристику при измерении сигнала постоянного тока при наличии сигнала помехи и при изменении параметров интегратора. Рассчитать погрешность d преобразователя и данные занести в Табл. 3.

Табл. 3

5.5. Вернуть тумблер SA1 в исходное состояние («Т1»), подать на вход «-U_ПОМ» сигнал помехи и установить регулятором «U_СМ» напряжение смещения и снять передаточную характеристику при измерении сигнала постоянного тока при наличии сигнала помехи и при наличии напряжения смещения. Рассчитать погрешность d преобразователя и данные занести в Табл. 4.

Табл. 4

5.6. Подать на вход «-U_ПОМ» сигнал помехи от генератора с частотой, не кратной частоте преобразователя (f_ПР=25Гц) и убрать регулятором «U_СМ» напряжение смещения и снять передаточную характеристику при измерении сигнала постоянного тока при наличии сигнала помехи, некратной частоте прямого интегрирования. Рассчитать погрешность d преобразователя и данные занести в Табл. 5.

Табл. 5

5.7. По результатам выполнения предыдущих пунктов построить на одном листе в одном масштабе графики Т_ВЫХ=f(U_ВХ) для всех пяти случаев.

5.8. Результаты выполнения всех пунктов свести в сводную Табл. 6 .

Табл. 6

5.9. Сделать вывод о точности, стабильности, помехоустойчивости и быстродействии  АЦП, построенных по принципу двойного интегрирования.

6.  Содержание отчета

Отчет должен содержать основные теоретические сведения, результаты