双积分式A/D转换器的工作原理是什么?

发布网友发布时间：2022-04-30 21:19

共1个回答

热心网友时间：2023-10-13 17:56

双积分型 AD 转换器属于间接型 AD 转换器，它是把待转换的输入模拟电压先转换为一个中间变量，例如时间 T ；然后再对中间变量量化编码，得出转换结果，这种 AD 转换器多称为电压 - 时间变换型（简称 VT 型）。图 7.11 给出的是 VT 型双积分式 AD 转换器的原理图。

转换开始前，先将计数器清零，并接通 S 0 使电容 C 完全放电。转换开始，断开 S 0 。整个转换过程分两阶段进行。

第一阶段，令开关 S 1 置于输入信号 U i 一侧。积分器对 U i 进行固定时间 T 1 的积分。积分结束时积分器的输出电压为：

可见积分器的输出 U O1 与 U I 成正比。这一过程称为转换电路对输入模拟电压的采样过程。在采样开始时，逻辑控制电路将计数门打开，计数器计数。当计数器达到满量程 N 时，计数器由全“1”复“0”，这个时间正好等于固定的积分时间 T 1 。计数器复“ 0 ”时，同时给出一个溢出脉冲（即进位脉冲）使控制逻辑电路发出信号，令开关 S 1 转换至参考电压 - V REF 一侧，采样阶段结束。

第二阶段称为定速率积分过程，将 U O1 转换为成比例的时间间隔。采样阶段结束时，一方面因参考电压 - V REF 的极性与 U I 相反，积分器向相反方向积分。计数器由 0 开始计数，经过 T 2 时间，积分器输出电压回升为零，过零比较器输出低电平，关闭计数门，计数器停止计数，同时通过逻辑控制电路使开关 S 1 与 u I 相接，重复第一步。如图 7.12 所示。因此得到：

即

式 (7.5) 表明，反向积分时间 T 2 与输入模拟电压成正比。

在 T 2 期间计数门 G 2 打开，标准频率为 f CP 的时钟通过 G 2 ，计数器对 U G 计数，计数结果为 D ，由于

则计数的脉冲数为

计数器中的数值就是 AD转换器转换后数字量，至此即完成了 VT 转换。若输入电压，则，它们之间也都满足固定的比例关系，如图 7.12 所示。

双积分型 AD 转换器若与逐次*近型 AD 转换器相比较，因有积分器的存在，积分器的输出只对输入信号的平均值有所响应，所以，它突出优点是工作性能比较稳定且抗干扰能力强；由式以上分析可以看出，只要两次积分过程中积分器的时间常数相等，计数器的计数结果与 RC 无关，所以，该电路对 RC 精度的要求不高，而且电路的结构也比较简单。双积分型 AD 转换器属于低速型 AD 转换器，一次转换时间在 1~2ms ，而逐次比较型 AD 转换器可达到 1 m s 。不过在工业控制系统中的许多场合，毫秒级的转换时间已经足足有余，双积分型 AD 转换器的优点正好有了用武之地。