Когда он достигает нуля, счетчик останавливается при помощи компаратора, определяющего момент достижения нуля. Число, накопленное в счётчике, является мерой времени, которое понадобилось для того, чтобы выходной сигнал интегратора достиг нуля; этот интервал времени пропорционален среднему значению входного сигнала Uвх.
На рисунке 2 показано, как выполняется интегрирование для всех трёх входных сигналов с различной амплитудой. Скорость нарастания выходного сигнала интегратора во время интегрирования входного сигнала пропорциональна напряжению Uвх. Это значит, что величина интеграла в конце периода заряда конденсатора пропорциональна величине Uвх. Если Uвх меняется во время интегрирования, то выходной сигнал интегратора в конце периода заряда пропорционален среднему значению Uвх. Скорость интегрирования опорного напряжения (в это время сигнал на выходе интегратора уменьшается) пропорциональна величине - Uоп/RC и является постоянной. Следовательно, во всех случаях выходной сигнал интегратора возвращается к нулю с одинаковой скоростью. Поскольку большей величине интеграла, получающейся в конце периода заряда, соответствует большее время возвращения к нулю, время возврата к нулю пропорционально среднему значению Uвх. Как следует из рисунка 2, действительная величина интеграла никогда вообще не измеряется, измеряется только время, необходимое для уменьшения интеграла до нуля.
Рисунок 2. Зависимость выходного напряжения интегратора от времени в двухтактном интегрирующем АЦП.
После завершения интегрирования компаратор выдаёт сигнал подтверждающий, что конденсатор С разрядился до нуля. Этот сигнал останавливает счётчик и разрешает запись в выходные регистры памяти числа пропорциональные Uвх.
2. Разработка функциональной схемы и описание работы устройства по функциональной схеме.
В разрабатываемой схеме двухтактного интегрирующего АЦП привезенной на рисунке 3, на входе нам необходим операционный усилитель с отрицательной обратной связью по напряжению, для усиления входного напряжения с 10 мВ до 10 В. Таким образом входной усилитель должен иметь коэффициент не менее 1000 и малым напряжением смешения (Uсм), для уменьшения погрешности.
Рисунок 3. Функциональная схема двухтактного интегрирующего АЦП.
После входного усилителя стоит аналоговый ключ, который обеспечивает работу интегратора в трёх режимах;
а). Подключение интегратора к входному напряжению (зарядка конденсатора); б). Подключение интегратора к источнику опорного напряжения (ИОН) (разрядка конденсатора);
в). Коррекция нуля;
В первом режиме происходит зарядка конденсатора до уровня входного напряжения, за фиксированный (постоянный) интервал времени.
Данный интервал задаётся с помощью мультивибратора (генератора уп-равляющих импульсов), который вырабатывает прямоугольные колебания с частотой 400 кГц, и управляющего счётчика (СТ1).
Во втором режиме происходит разрядка конденсатора до нуля. Время разряда конденсатора зависит от величины напряжения на его обкладках.
В третьем режиме происходит коррекция нуля. Т.е. происходит проверка разрядился ли конденсатор до нуля или нет, если же он не разрядился, то происходит его разрядка. Когда на выходах управляющего счётчика (СТ1) все нули, то интегратор замыкается на входное напряжение. Начинается зарядка конденсатора. ЛЭ DD2.1 и DD4.1 закрыты. Таким образом ЛЭ DD4.1 не пропускает счётные импульсы с генератора счётных импульсов на счётчики СТ2, СТЗ. Так как конденсатор начал заряжаться до уровня входного напряжения, т.е. Uс отлично от нуля, и на выходе компаратора тоже ноль.
После прихода первого импульса, на выходах управляющего счётчика СТ1 01, аналоговый ключ переключает интегратор на ИОН, и начинается разрядка конденсатора. Этим импульсом открывается ЛЭ DD4.1, и счётчики СТ2 и СТЗ начинают считать импульсы. Счётчики СТ2 и СТЗ будут работать до того момента, пока конденсатор не разрядится до напряжения переключения компаратора. Переключение, которого сбросит триггер Т1 в ноль, что в свою очередь закроет ЛЭ DD4.1. Закрытие же ЛЭ DD4.1 перекроет доступ счетных импульсов к счётчикам
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
