Время - импульсный ацп
В основе работы АЦП лежит преобразование измеряемого напряжения постоянного тока в интервал времени, значение которого измеряется цифровым измерителем.
Преобразование осуществляется путем сравнения измеряемого напряжения с линейно изменяющимся.
БУ – блок управления
ГСИ – генератор счетных импульсов
=
скорость нарастания линейно-изменяющ.
напряжения
В приборе выбирается
в – целое число; Uиз
= m·10в (в- определяет
положение запятой в числе «m».
Ацп с двойным интегрированием
Измеряемое напряжение преобразуется в пропорциональное число счетных импульсов. Цикл преобразования Тц состоит из двух интервалов времени Т1 и Т2.
В каждом цикле блок управления вырабатывает прямоугольный импульс калиброванной длительности Т1, который подается на электронный переключатель и подключает измеряемое напряжение на вход интегратора, при этом выходное напряжение интегратора растет по линейному закону, начинается первый такт интегрирования («вверх»). Крутизна этого напряжения пропорциональна измеряемому напряжению.
Продолжительность первого такта интегрирования равна длительности Т1 управляющего импульса.
В момент t1 – окончания импульса электронный переключатель отключает от источника измеряемого напряжения интегратор и подключает источник опорного напряжения Uобр, полярность которого противоположна полярности измеряемого напряжения.
Начинается второй такт интегрирования («вниз»), в течении которого напряжение на выходе интегратора линейно убывает.
Окончание второго такта интегрирования определяется моментом перехода выходного напряжения интегратора через ноль t2 и определяется с помощью компаратора. Импульс с выхода компаратора длительностью t = t2 – t1 подается на вход временного селектора. Этот импульс заполняется счетными импульсами, число которых подсчитывается счетчиком и пропорционально измеряемому напряжению.
Напряжение на выходе интегратора в произвольном масштабе времени:
,
где RC – постоянная времени интегратора в конце интервала при t = T1 (интегрирование «вверх»):
.
При интегрировании «вниз»:
.
Следовательно, в момент t2 = Т1 + t:
,
при переходе через ноль Uвых(t2)
0. Тогда t
= UизмТ1/Uоп,
т. е. t
пропорционально измеряемому значению
напряжения и не зависит от постоянной
времени интегратора.
Достоинством метода двойного интегрирования является то, что для его реализации не требуется высокостабильные элементы. Коэффициент пропорциональности К = Т1/Uоп может выдерживаться с высокой точностью, поэтому погрешность преобразователя напряжения в интервал времени весьма мала.
Можно установить связь между числом посчитанных импульсов и измеренным напряжением.
t = mTсч = m/Fсч; t = UизмТ1/Uоп;
;
.
Метод двойного интегрирования позволяет осуществить эффективную защиту от помех нормального вида.