АЦП средних значений напряжения(интегрирующие)

Такие АЦП могут бытьразделены на следующие виды: со время - импульсным преобразованием, частотно-импульсным преобразованием, со статическим усреднением. Наиболее часто используются первые два вида.

Структурная схема АЦП с время - импульсным преобразованием приведена на рис.5.12.

Рис.512.а Структурная схема АЦП с время - импульсным преобразованием

Работу этой схемы можно разделить на три такта. В первом такте производится заряд интегратора, второй такт – это разряд, третий такт коррекция нулевого уровня интегратора.

В первом такте имеющем фиксированную длительность Т_о, замкнут ключ S1, а остальные ключи разомкнуты. В этом случае входное напряжение u_вх через замкнутый ключ S1 и сопротивление R1, заряжает емкость С1 интегратора и выходное напряжение растет линейно во времени. К концу интервала Т_о напряжение на выходе интегратора будет

где К ^-1 = R1 С1 - постоянная времени интегратора. U_вх - среднее значение входного сигнала

Во втором такте происходит разряд интегратора. При этом в зависимости от требуемой полярности замыкается один из ключей S2 или S3. Разряд интегратора происходит с постоянной скоростью, которая не зависит от накопленного в интеграторе заряда, поэтому с увеличением накопленного заряда время разряда увеличивается. Конец разряда интегратора фиксируется компаратором К, после чего ключ S2 или S3 размыкается.

Поскольку начало разряда определяет схема управления, а конец – компаратор, то длительность разряда интегратора можно определить

откуда

что свидетельствует, о пропорциональности интервала Т_х среднему значению входного напряжения U_вх. Заполнение интервала Т_х счетными импульсами, поступающими от схемы управления, позволяет найти числовой код N= Т_х f₀.

К достоинствам таким АЦП следует отнести их высокую помехоустойчивость.

На третьем этапе производится коррекция нулевого уровня интегратора. Для этого замыкаются ключи S4 и S5, а остальные ключи размыкаются. Вход интегратора через сопротивление R₁ соединен с общей шиной, то конденсатор С₂, через замкнутый ключ,

заряжается до напряжения ошибки, которе после размыкания ключей S4 и S5 вычитается из выходного сигнала.

Рис.5.12.б Графики процесса пробразования

Недостатком является малое быстродействие.

Схема АЦП с частотно-импульсным преобразованием приведена на рис.5.13,а. Основным звеном этой схемы является преобразователь напряжения в частоту (ПНЧ). При помощи ПНЧ входное напряжение преобразуется в частоту импульсов. При этом f=КU_вх . Число импульсов, подсчитанных счетчиком за выбранный интервал времени Т_и, определяется

где - среднее значение напряжения на интервале Т_и .

Графики процесса преобразования приведены на рис.5.13,б.

Рис. 5.13, а,б. Структурная схема АЦП с частотно-импульсным преобразованием(а),

графики процесса преобразования (б)

Графики процесса преобразования приведены на рис.5.13,б. Преобразователь напряжения в частоту может быть построен на различных принципах, однако от его характеристки преобразования зависят свойства АЦП. Погрешность ПНЧ практически полностью входит в погрешность АЦП. В связи с этим наиболее часто в качестве ПНЧ используется преобразователь с импульсной обратной связью.