Аналого-цифровой преобразователь

В течение фазы ИНТ, длящейся 4×103 периодов тактовой частоты, входной сигнал через ключи и буферный ОУ подается на вход интегратора. Это вызывает на конденсаторе Синт накопление заряда, пропорционального по значению и соответствующего по знаку приложенному входному напряжению. Напряжение на выходе ОУ интегратора изменяется с постоянной скоростью, пропорциональной входному сигналу. Предположим, что к моменту начала фазы ИНТ заряды на конденсаторах Синт и Сак и напряжения смещения нуля усилителей и компараторов напряжения равны нулю. Так как входной ток ОУ интегратора мал, то изменения заряда на конденсаторе Сак не происходит, и он фактически не оказывает влияния на процесс интегрирования. Конденсатор Cоп заряжается от ИОН до его напряжения. В конце фазы ИНТ с помощью компаратора напряжения определяется знак входного напряжения по знаку напряжения на выходе ОУ интегратора. Чувствительность компаратора напряжения такова, что обеспечивает правильное определение полярности входного сигнала, даже если сигнал составляет долю единицы отсчета. Приращение напряжения на выходе ОУ интегратора за время интегрирования составит:

где uirn-напряжение, приложенное к выводам 31 (8) и 30 (7); Nинт - число периодов тактовой частоты в фазе ИНТ.

Очевидно, что амплитуда выходного напряжения буферного усилителя и ОУ интегратора не должна превышать ±2 В - границы линейного участка выходной характеристики ОУ. Отсюда вытекает условие, определяющее оптимальное значение элементов интегратора:

где Ua-напряжение аналогового выхода 32 (9), замеренное относительно положительного источника питания микросхемы. Минимальное значение сопротивления Rинт определяется нагрузочной способностью ОУ и составляет ориентировочно 40 кОм. Максимальное значение выбирается приблизительно равным 500 кОм, чтобы можно было пренебречь токами утечки по печатной плате.

При равенстве напряжения на выходе интегратора в конце фазы ИНТ входному напряжению ее длительность определяется произведением СинтRинт.

Для устранения влияния синфазных напряжений первый аналоговый вход 30 (7) БИС рекомендуется объединить со входом первого опорного напряжения 35 (12} и общим аналоговым низкопотенциальным выходом 32 (9).

При переходе схемы в фазу разряда интегрирующего конденсатора входной сигнал на интегратор не подается. К нему подключается конденсатор. Соп, заряженный до значения опорного напряжения и ориентированный по полярности таким образом, чтобы происходил разряд конденсатора Синт. Разряд длится до тех пор, пока конденсатор Синт не разрядится полностью, т. е. напряжение на выходе ОУ интегратора не станет равным нулю. В этот момент подключенный параллельно конденсатору Синт компаратор напряжения срабатывает и прекращает фазу РИ. Изменения зарядов конденсаторов Сак и Соп практически не происходит. Время разряда конденсатора Синт. выраженное через число периодов тактовой частоты, составит:

Задание длительности фазы ИНТ и подсчет длительности фазы РИ производятся цифровым счетчиком, фиксирующим периоды тактовой частоты с предварительным делением ее на 4. Соответственно длительность фазы ИНТ составляет 103 тактов счета, т.е. Nинт==1000, а длительность фазы РИ может изменяться от нуля до 1999 тактов счета.

Переключение БИС в режим автоматической коррекции нуля происходит по заполнению счетчика длительности фазы РИ в ее цифровой части, если до этого не произошло срабатывание компаратора напряжения. В течение фазы ак аналоговые входы микросхем отключены от внешних цепей и подсоединены к внутреннему источнику опорного потенциала. Одновременно выход компаратора напряжения переключается на вход ОУ интегратора. Образованная таким образом следящая система заряжает конденсаторы Сак и Синт до зарядов, компенсирующих смещение нуля аналоговых устройств. Данную систему можно рассматривать как единый операционный усилитель A3 с коэффициентом K1K2 (см. рис. 2.4.1). При замыкании переключателя АКоос усилительная система охватывается единичной отрицательной обратной связью (ООС). В результате этого после завершения переходных процессов напряжения во всех точках системы должны установиться равными нулю (если предположить, что усилители и компаратор напряжения не имеют напряжения смещения нуля). В действительности это не так. Поэтому конденсаторы Сак и Синт к моменту включения фазы АК могут быть заряжены. Схема позволяет устранить влияние этого фактора.

Лучшие статьи по информатике

Разработка системы автоматизации теплового пункта
Задача повышения энергоэффективности имеет особый характер, т.к. поставлена на высшем политическом уровне и касается всей экономики РФ. Основополагающими до ...

Проектирование специализированного вычислительного устройства
Эффективность применения современных средств вычислительной техники во всех сферах научной и производственной деятельности оказывает решающее влияние на уве ...

Применение цифровых фотокамер для осуществления регулярной видеосъемки в образовательных учреждениях
цифровая фотокамера видеосъёмка Современная жизнь диктует новые требования к качеству изобразительного контента. Если в 1980-90 е года черно-белая картинка с ...