Двухстадийное интегрирование

Cтраница 1

Двухстадийное интегрирование находит широкое применение в цифровых универсальных измерительных приборах, а также в преобразовательных модулях с разрешающей способностью от 10 до 18 разрядов. Там, где не требуется высокое быстродействие, этот способ обеспечивает хорошую точность и высокую стабильность при низкой стоимости и обладает превосходной помехоустойчивостью к сетевым ( и другим) помехам. [1]

Дельта-сигма - АЦП с уравновешиванием заряда. [2]

Двухстадийное интегрирование широко применяется в прецизионных цифровых мультиметрах, а также в преобразовательных модулях с разрешающей способностью от 10 до 18 бит. В некритичных к быстродействию применениях этот способ обеспечивает хорошие характеристики точности и стабильности при низкой стоимости и обладает высокой помехоустойчивостью к сетевым наводкам и прочим помехам. [3]

Метод двухстадийного интегрирования вполне удовлетворяет требованиям, которые предъявляются к цифровым вольтметрам: подобные усредняющие приборы имеют хорошую точность ( включая автокоррекцию) и помехоустойчивость к сетевым наводкам при низкой стоимости. Кристалл, который использован в вольтметре, стоит дешевле 20 долл. [4]

Цикл двухстадийного АЦП. [5]

Метод двухстадийного интегрирования позволяет получить высокую точность, не предъявляя чрезмерно высоких требований к стабильности компонентов. В частности, здесь нет надобности иметь высокостабильный конденсатор, поскольку скорость изменения его напряжения как на стадии заряда, так и разряда обратно пропорциональна емкости С. Более того, дрейф или сдвиг шкалы компаратора самокомпенсируется, так как каждая стадия преобразования начинается и заканчивается при одном и том же напряжении, а зачастую и с одним и тем же наклоном. В самых точных преобразователях циклу преобразования предшествует цикл автокоррекцил нуля, во время которого на вход преобразователя подается нулевой сигнал. Так как в обоих циклах используются те же самые интегратор и компаратор, то, вычитая результат, полученный в цикле автокоррекции, из последующего результата измерения, получают эффективное снижение погрешностей в начальном участке шкалы преобразования. Однако погрешности по всей шкале при этом не корректируются. [6]

Цикл двухстадийиого преобразования. [7]

С помощью двухстадийного интегрирования можно добиться очень хорошей точности, не предъявляя слишком жестких требований к стабильности компонентов. В частности, стабильность емкости конденсатора может быть не высокой, поскольку циклы заряда и разряда происходят со скоростью, обратно пропорциональной емкости. Более того, ошибки дрейфа и смещения компаратора компенсируются благодаря тому, что каждый цикл преобразования начинается и заканчивается на одном и том же напряжении, а в некоторых случаях и с одинаковым наклоном. В самых точных преобразователях циклу преобразования предшест-1 вует цикл автокоррекции нуля, в теч ние которого на вход преобразователе подается нулевой сигнал. Поскольку этой фазе используется тот же интеграто и компаратор, вычитание выходного зна чения ошибки при нуле из результат; последующего измерения позволяет ком пенсировать ошибки, связанные с измерь ниями вблизи нуля. Однако при этом н происходит коррекция ошибок по все шкале. [8]

Заметим, что при использовании метода двухстадийного интегрирования даже к стабильности тактовой частоты не предъявляются высокие требования. Дело в том, что на первой стадии фиксированный интервал интегрирования получают делением частоты тех же самых тактовых импульсов, которые используются при счете. Если тактовая частота снизится на 10 %, то на 10 % повысится уровень, которого Достигает линейно нарастающее напряжение на первой стадии, и соответственно на 10 % увеличивается время разряда. Так как последнее отсчитывается с помощью тех же тактовых импульсов, час - ОТа которых снизилась на 10 %, то окончательное число получится еизменным. В двухстадийном преобразователе с внутренней автокор-то ПЙ нуля высокую стабильность должен иметь только разрядный прецизионные эталонные источники тока и напряжения получить легко причем в этом типе преобразователя при помощи овок эталонного тока задается коэффициент преобразования. [9]

Отметим одну интересную особенность интегрирующих методов ( одно - и двухстадийное интегрирование и уравновешивание заряда); интегратор может иметь вход как по току, так и по напряжению с последовательно включенным резистором. Действительно, некоторые преобразователи имеют два входа, один из которых соединен непосредственно с суммирующей точкой. Этот вход используется для связи непосредственно с устройствами, которые являются источниками тока. Когда используется токовый вход, напряжение сдвига интегратора не играет роли, в то время как при использовании входа по напряжению ( с последовательно включенным внутренним резистором) операционный усилитель интегратора дает ошибку, равную напряжению сдвига по входу. [10]

Указанные недостатки ( атакже ряд других) позволяет устранить метод двухстадийного интегрирования, который применяется в тех случаях, когда требуется обеспечить высокую точность. [11]

Преобразователь напряжения в частоту с уравновешиванием заряда. [12]

Одной из интересных особенностей любого способа интегрирования ( одно - и двухстадийное интегрирование и уравновешивание заряда), о которой следует помнить, является то, что интегратор может иметь вход как по току, так и по напряжению с последовательно включенным резистором. Действительно, некоторые преобразователи имеют два входных вывода, один-непосредственно подключенный к суммирующей точке для связи с устройством, представляющим собой источник тока. [13]

На рис. 9.48 показана схема, в которой использованы преимущест ва двухстадийного интегрирования. Почти вся схема цифровой вольтметра, за исключением стабилизированного источника опорного напряжения, индикатора, С-цепей генератора и интегратора, выполнена на однокристальной КМОП БИС. В 7107 предусмотрен режим автокоррекции нуля, и, кроме того, имеется полный 7-сегментный дешифратор для непосредственного управления 4-знаковым цифровым индикатором на светодиодах. [14]

При использовании метода двухстадийного интегрирования, а также всех методов Уравновешивания заряда входной сигнал усредняется на фиксированном интервале времени. По этой причине данные методы обеспечивают нечувствительность к сетевым наводкам как основной частоты, так и ее гармоникам. Методы уравновешивания заряда в основном точны и недороги ( для них, в частности, требуется высокочастотный компаратор) и обеспечивают строго монотонные выходные характеристики. Однако по сравнению с методом последовательного приближения эти методы не отличаются высоким быстродействием. Так, например, преобразователь ADC100 фирмы Burr Brown при разрешающей способности 16 бит обеспечивает время преобразования 200 мс, его стоимость 200 долл. Для сравнения: 16-разрядный преобразователь последовательного приближения ADC-160 фирмы Analog Devices с временем преобразования 400 мкс стоит 1720 долл. [15]

Страницы: 1 2