雙積分型
發布時間:2012/2/17 21:32:16 訪問次數:2277
雙積分型又稱雙斜率A/D轉換器。它的基本原理是對輸入模擬電壓和基準電壓進行兩次積分先將輸入模擬電壓。轉換成與之大小相對應的時間間隔Tc,,再在此時間間隔內用固定頻率的計數器計數,計數器所計的數字量就正比于輸入模擬電壓;同樣,對基準電壓也進行相同的處理。SER2009-681MLB
由于要兩次積分,因此雙積分型A/D轉換器的轉換速度較低,但轉換數字量位數增加時,電路復雜程度增加不大,易于提高分辨率,其通常用在對速度要求不高的場合,如數字萬用表等。
(1)電路框圖
雙積分型A/D轉換器的原理框圖如圖11 -9所示。
圖11 -9所示的雙積分型A/D轉換器由基準電壓源、積分器、比較器、時鐘輸入控制門、以位二進制計數器、定時器和邏輯控制門等組成。開關Sl起控制把模擬電壓或是基準電壓送到積分器輸入端的作用。開關S2起控制積分器是否處于積分工作狀態的作用。比較器起積分器輸出模擬電壓的極性判斷作用,比較器輸出時,比較器輸出(低電平)。時鐘輸入控制門是由比較器的輸出C。進行控制:當C。=1時,允許時鐘脈沖輸入至計數器;當Co =0時,時鐘脈沖禁止輸入。計數器對輸入時鐘脈沖個數進行計數。定時器在計數器計數計滿時(即溢出)就置1。邏輯控制門控制開關Sl的動作,以選擇輸入模擬信號或基準電壓。
(2)工作原理
在雙積分變換前,控制電路使計數器清零,S2閉合使電容C放電,放電結束后,S2再斷開。
開關S,在控制邏輯門作用下,接通模擬電壓輸入端,積分器開始對輸入模擬電壓進行定時積分,計數器同時計數。
定時時間到,電子開關Sl接通基準電壓UREF(極性與輸入電壓相反),轉為反向定壓積分(即第二次積分)計數器重新由0開始計數。得到的計數值N2在控制邏輯作用下并行輸出。在下次轉換前,控制邏輯使計數器清零,并使電容C放電,重復上述過程。
積分器的輸入、輸出與計數脈沖的關系如圖11 - 10所示。由圖11 - 10可以看出,第一次積分后的絕對值越大。第二次積分因U REF值恒定,因Ui。(t)的上升斜率不變。由上述分析可看出,輸入電壓為正,則基準電壓REF為負。若輸入電壓ui。為負,則基準電壓必須為正,以保證在兩個積分階段內有相反斜率并且輸入模擬電壓平均值絕對值必須小于基準電壓的絕對值,否則第二次積分時,計數器會溢出,破壞了A/D轉換功能。
雙積分型又稱雙斜率A/D轉換器。它的基本原理是對輸入模擬電壓和基準電壓進行兩次積分先將輸入模擬電壓。轉換成與之大小相對應的時間間隔Tc,,再在此時間間隔內用固定頻率的計數器計數,計數器所計的數字量就正比于輸入模擬電壓;同樣,對基準電壓也進行相同的處理。SER2009-681MLB
由于要兩次積分,因此雙積分型A/D轉換器的轉換速度較低,但轉換數字量位數增加時,電路復雜程度增加不大,易于提高分辨率,其通常用在對速度要求不高的場合,如數字萬用表等。
(1)電路框圖
雙積分型A/D轉換器的原理框圖如圖11 -9所示。
圖11 -9所示的雙積分型A/D轉換器由基準電壓源、積分器、比較器、時鐘輸入控制門、以位二進制計數器、定時器和邏輯控制門等組成。開關Sl起控制把模擬電壓或是基準電壓送到積分器輸入端的作用。開關S2起控制積分器是否處于積分工作狀態的作用。比較器起積分器輸出模擬電壓的極性判斷作用,比較器輸出時,比較器輸出(低電平)。時鐘輸入控制門是由比較器的輸出C。進行控制:當C。=1時,允許時鐘脈沖輸入至計數器;當Co =0時,時鐘脈沖禁止輸入。計數器對輸入時鐘脈沖個數進行計數。定時器在計數器計數計滿時(即溢出)就置1。邏輯控制門控制開關Sl的動作,以選擇輸入模擬信號或基準電壓。
(2)工作原理
在雙積分變換前,控制電路使計數器清零,S2閉合使電容C放電,放電結束后,S2再斷開。
開關S,在控制邏輯門作用下,接通模擬電壓輸入端,積分器開始對輸入模擬電壓進行定時積分,計數器同時計數。
定時時間到,電子開關Sl接通基準電壓UREF(極性與輸入電壓相反),轉為反向定壓積分(即第二次積分)計數器重新由0開始計數。得到的計數值N2在控制邏輯作用下并行輸出。在下次轉換前,控制邏輯使計數器清零,并使電容C放電,重復上述過程。
積分器的輸入、輸出與計數脈沖的關系如圖11 - 10所示。由圖11 - 10可以看出,第一次積分后的絕對值越大。第二次積分因U REF值恒定,因Ui。(t)的上升斜率不變。由上述分析可看出,輸入電壓為正,則基準電壓REF為負。若輸入電壓ui。為負,則基準電壓必須為正,以保證在兩個積分階段內有相反斜率并且輸入模擬電壓平均值絕對值必須小于基準電壓的絕對值,否則第二次積分時,計數器會溢出,破壞了A/D轉換功能。
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