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二重积分型的A/D转换及其原理

发布时间:2012/7/24 19:53:29 访问次数:1497

    在上一节中,介绍了利用积1N4732(1W/4.7V)分电路的性质,将模拟量电压转换为数字信号(时间)的原理。但实际被使用的是下述二重积分型的A/D转换,图4.212是它的基本结构。

                     

    图4.212中央用虚线包围起来的部分是A/D转换的主要部分,由电阻R、电容器C和运算放大器构成。它的输入输出特性如图
4.213所示。
    运算放大器是一种放大倍数为los~l06倍的倍数极高的放大器,它有正相输入端和反相输入端,具有差动放大器的功能。次级中的比较器称作电压比较器,它具有比较两个输入电压,判定哪一个高的功能,它的反应速度非常快。
    二重积分方式中AlD转换的主体,可以说是积分电路与计数电路。其原理是由积分电路产生与输入电压成比例的输出电压波形,利用此波形制作加在门电路上的脉冲信号。然后用基准时钟来计数此脉冲的作用时间。

            
  
    下面,介绍一下图4.212各部分的作用。合上开关S3(Sl和S2为OFF),清除积分电路中电容器C的电荷,使之为O。然后,合上开关S。(S.和S。为OFF),在输入电压Vi的作用下,积分电路充电一段时间。这个动作的输出波形就是图4. 213中的①和②,其斜率与输入电压Vi的大小成正比。一定时间后输出电压达到be、bf,它们的大小也与输入电压Vi的大小成正比。
    接下来,合上开关Sl(S2与S3为OFF),用与输入电压Ⅵ极性相反的基准电压Vs对积分器进行积分(反相积分、波形③④),直至输出电压变为0。此时,在合上开关S.的同时,计数电路开始对脉冲进行计数,一直计数到输出电压为0。也就是说,将反相积分的时间用基准时钟来计数成脉冲酌个数。比较器检测输出电压是否变为O,门电路只在反相积分的期间打开,使时钟脉冲通过。
    以上概要地分析了电路各个部分的工作情况,控制开关、反相积分、比较器、基准时钟、门电路、计数器等的动作指令都是由控制电路来控制的,所以在被测试量输入后,瞬间就会有数字显示的测量值输出。
    二重积分方式的A/D转换与其他方式的A/D转换相比,电路简单,转换精度较高,所以被用于数字式万用表中。

    在上一节中,介绍了利用积1N4732(1W/4.7V)分电路的性质,将模拟量电压转换为数字信号(时间)的原理。但实际被使用的是下述二重积分型的A/D转换,图4.212是它的基本结构。

                     

    图4.212中央用虚线包围起来的部分是A/D转换的主要部分,由电阻R、电容器C和运算放大器构成。它的输入输出特性如图
4.213所示。
    运算放大器是一种放大倍数为los~l06倍的倍数极高的放大器,它有正相输入端和反相输入端,具有差动放大器的功能。次级中的比较器称作电压比较器,它具有比较两个输入电压,判定哪一个高的功能,它的反应速度非常快。
    二重积分方式中AlD转换的主体,可以说是积分电路与计数电路。其原理是由积分电路产生与输入电压成比例的输出电压波形,利用此波形制作加在门电路上的脉冲信号。然后用基准时钟来计数此脉冲的作用时间。

            
  
    下面,介绍一下图4.212各部分的作用。合上开关S3(Sl和S2为OFF),清除积分电路中电容器C的电荷,使之为O。然后,合上开关S。(S.和S。为OFF),在输入电压Vi的作用下,积分电路充电一段时间。这个动作的输出波形就是图4. 213中的①和②,其斜率与输入电压Vi的大小成正比。一定时间后输出电压达到be、bf,它们的大小也与输入电压Vi的大小成正比。
    接下来,合上开关Sl(S2与S3为OFF),用与输入电压Ⅵ极性相反的基准电压Vs对积分器进行积分(反相积分、波形③④),直至输出电压变为0。此时,在合上开关S.的同时,计数电路开始对脉冲进行计数,一直计数到输出电压为0。也就是说,将反相积分的时间用基准时钟来计数成脉冲酌个数。比较器检测输出电压是否变为O,门电路只在反相积分的期间打开,使时钟脉冲通过。
    以上概要地分析了电路各个部分的工作情况,控制开关、反相积分、比较器、基准时钟、门电路、计数器等的动作指令都是由控制电路来控制的,所以在被测试量输入后,瞬间就会有数字显示的测量值输出。
    二重积分方式的A/D转换与其他方式的A/D转换相比,电路简单,转换精度较高,所以被用于数字式万用表中。

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