二重積分型的A/D轉換及其原理
發布時間:2012/7/24 19:53:29 訪問次數:1460
在上一節中,介紹了利用積1N4732(1W/4.7V)分電路的性質,將模擬量電壓轉換為數字信號(時間)的原理。但實際被使用的是下述二重積分型的A/D轉換,圖4.212是它的基本結構。
圖4.212中央用虛線包圍起來的部分是A/D轉換的主要部分,由電阻R、電容器C和運算放大器構成。它的輸入輸出特性如圖
4.213所示。
運算放大器是一種放大倍數為los~l06倍的倍數極高的放大器,它有正相輸入端和反相輸入端,具有差動放大器的功能。次級中的比較器稱作電壓比較器,它具有比較兩個輸入電壓,判定哪一個高的功能,它的反應速度非常快。
二重積分方式中AlD轉換的主體,可以說是積分電路與計數電路。其原理是由積分電路產生與輸入電壓成比例的輸出電壓波形,利用此波形制作加在門電路上的脈沖信號。然后用基準時鐘來計數此脈沖的作用時間。
下面,介紹一下圖4.212各部分的作用。合上開關S3(Sl和S2為OFF),清除積分電路中電容器C的電荷,使之為O。然后,合上開關S。(S.和S。為OFF),在輸入電壓Vi的作用下,積分電路充電一段時間。這個動作的輸出波形就是圖4. 213中的①和②,其斜率與輸入電壓Vi的大小成正比。一定時間后輸出電壓達到be、bf,它們的大小也與輸入電壓Vi的大小成正比。
接下來,合上開關Sl(S2與S3為OFF),用與輸入電壓Ⅵ極性相反的基準電壓Vs對積分器進行積分(反相積分、波形③④),直至輸出電壓變為0。此時,在合上開關S.的同時,計數電路開始對脈沖進行計數,一直計數到輸出電壓為0。也就是說,將反相積分的時間用基準時鐘來計數成脈沖酌個數。比較器檢測輸出電壓是否變為O,門電路只在反相積分的期間打開,使時鐘脈沖通過。
以上概要地分析了電路各個部分的工作情況,控制開關、反相積分、比較器、基準時鐘、門電路、計數器等的動作指令都是由控制電路來控制的,所以在被測試量輸入后,瞬間就會有數字顯示的測量值輸出。
二重積分方式的A/D轉換與其他方式的A/D轉換相比,電路簡單,轉換精度較高,所以被用于數字式萬用表中。
在上一節中,介紹了利用積1N4732(1W/4.7V)分電路的性質,將模擬量電壓轉換為數字信號(時間)的原理。但實際被使用的是下述二重積分型的A/D轉換,圖4.212是它的基本結構。
圖4.212中央用虛線包圍起來的部分是A/D轉換的主要部分,由電阻R、電容器C和運算放大器構成。它的輸入輸出特性如圖
4.213所示。
運算放大器是一種放大倍數為los~l06倍的倍數極高的放大器,它有正相輸入端和反相輸入端,具有差動放大器的功能。次級中的比較器稱作電壓比較器,它具有比較兩個輸入電壓,判定哪一個高的功能,它的反應速度非常快。
二重積分方式中AlD轉換的主體,可以說是積分電路與計數電路。其原理是由積分電路產生與輸入電壓成比例的輸出電壓波形,利用此波形制作加在門電路上的脈沖信號。然后用基準時鐘來計數此脈沖的作用時間。
下面,介紹一下圖4.212各部分的作用。合上開關S3(Sl和S2為OFF),清除積分電路中電容器C的電荷,使之為O。然后,合上開關S。(S.和S。為OFF),在輸入電壓Vi的作用下,積分電路充電一段時間。這個動作的輸出波形就是圖4. 213中的①和②,其斜率與輸入電壓Vi的大小成正比。一定時間后輸出電壓達到be、bf,它們的大小也與輸入電壓Vi的大小成正比。
接下來,合上開關Sl(S2與S3為OFF),用與輸入電壓Ⅵ極性相反的基準電壓Vs對積分器進行積分(反相積分、波形③④),直至輸出電壓變為0。此時,在合上開關S.的同時,計數電路開始對脈沖進行計數,一直計數到輸出電壓為0。也就是說,將反相積分的時間用基準時鐘來計數成脈沖酌個數。比較器檢測輸出電壓是否變為O,門電路只在反相積分的期間打開,使時鐘脈沖通過。
以上概要地分析了電路各個部分的工作情況,控制開關、反相積分、比較器、基準時鐘、門電路、計數器等的動作指令都是由控制電路來控制的,所以在被測試量輸入后,瞬間就會有數字顯示的測量值輸出。
二重積分方式的A/D轉換與其他方式的A/D轉換相比,電路簡單,轉換精度較高,所以被用于數字式萬用表中。
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