дозволяють застосувати даний вид АЦП.
В
Малюнок 3. Спрощена схема двотактного інтегруючого АЦП
Розглянемо принцип роботи двотактного інтегруючого АЦП.
У першому такті циклу перетворення виробляється інтегрування - накопичення інтеграла від деякого вхідного сигналу, а потім у другому також виконується операція В«РазінтегрірованіяВ» - зчитування накопиченого інтеграла шляхом подачі на вхід інтегратора іншого вхідного сигналу (опорного). Діаграма зміни напруги Uі на виході неінвертірующего інтегратора при реалізації принципу двотактного інтегрування показана на рис. 4. У першому такті тривалістю Т 1 напруга Uі змінюється від деякого початкового рівня (в окремому випадку від нуля) до значення Uм. У другому такті тривалістю Т 2 відбувається зворотне зміна Uі - від Uм до вихідного рівня. Накопичення інтеграла (протягом Т 1 ) відбувається при подачі на вхід інтегратора напруги Uвх.і = U 1 , а зчитування (Т 2 ) - при подачі напруги Uвх.і = U 2 .
В
Рис. 4. Діаграма зміни інтеграла при реалізації принципу двотактного інтегрування
Сумарне прирощення інтеграла за цикл інтегрування дорівнює нулю, тому можна записати
U 1 T 1 U 2 T 2
------ + ------- = 0,
П„ П„
де
П„ - постійна часу інтегратора. p> Звідси видно, що напруги U 1 і U 2 повинні мати різну полярність, а співвідношення тривалостей тактів визначається рівністю
T 2 /T 1 = - U 1 /U 2 .
Завдання побудови точного цифрового вимірювача тривалості імпульсів вирішується просто: проводять підрахунок імпульсів відомої частоти, що заповнюють вимірюваний проміжок часу. У интегрирующем перетворювачі цього типу не важливі стабільність частоти генератора імпульсів, якщо виходити з того, що вона залишається постійною за час перетворення, і стабільність В«постійної часуВ» інтегратора. Вибираючи час інтегрування рівним одному або декількох періодів сигналу перешкоди, перешкоду можна виключити. Двотактний інтегруючий АЦП застосовується до 14-розрядної точності і забезпечує високу придушення перешкод і чудову стабільність, як у часі, так і по температурі.
В
Малюнок 5. Діаграми роботи двотактного інтегруючого АЦП
Вибір тривалості інтегрування вхідного сигналу Uвх обумовлюється пригніченням високочастотних перешкод і виключенням вплив мережевих перешкод на точність перетворення (інтеграл від синусоїдальної напруги в інтервалі, кратному періоду зміни синусоїди дорівнює нулю).
6. Визначення часу перетворення вимірювального перетворювача
У двотактному интегрирующем АЦП співвідношення тривалостей тактів визначається рівністю:
В
У нашому випадку Uвх приймемо рівним 4,5108 В (підсилювач повинен підсилювати вхідний сигнал з датчика в 100 разів), Uоп - 2,5 В як найбільш часто використовуване опорна напруга в сучасних схемах і найпростіше у виконанні.
Тоді час розряду, та загальний час перетворення АЦП:
В
Час інтегрування вхідної напруги Uвх встановимо кратним періоду мережевої перешкоди і рівною t 1 = 640 мс.
Таким чином, максимальний час перетворення вимірювального перетворювача дорівнюватиме:
В
Час реакції датчика на зміна температури - не більше 10 секунд, в нашому випадку максимальний час перетворення одно 1,8 секунд, що менше.
7. Структурна схема вимірювального перетворювача
Вихідна напруга термопари пропорційно різниці температур між двома спаями (Чутливим і опорним). На практиці потрібно знання температури на чутливому спае. Врахувати температуру опорної термопари можна двома способами:
1) підтримуватиме на опорному спае постійну температуру, що дорівнює 0 В° С, зазвичай для цієї мети використовують ванночку з танучим льодом або стабілізований по температурі холодильник, який буде виконувати ту ж роботу;
2) побудова компенсуючих схем, які коригують відміну, пов'язане з тим, що температура на опорному з'єднанні не дорівнює 0 В° С.
Основна ідея компенсуючих схем полягає у використанні напівпровідникового датчика, сприймає температуру холодного спаю, та схеми, формує поправку до напрузі, тобто компенсує різницю між фактичною температурою опорного спаю і стандартної (0 В° С).
Крім того, т.к. термопари мають низьке вихідна напруга (50мкВ/В° С або близько цього), і застосовуються в областях, де існують великі синфазні перешкоди промислової частоти і радіочастотні наведення, то підсилювач (або вимірювальна схема) повинен добре придушувати синфазні по міхи промислової частоти (50 Гц) і мати стабільне диференціальне посилення.
Крім того, вхідний опір підсилювача має бут...
