Двухтактные интегрирующие преобразователи.

Был изобретен в России. Основан на сравнении площадей.

Преобразуют площадь в частоту или интервал времени. Так как преобразуется площадь, то импульсные и периодические помехи мало влияют на результаты.

Идея ДИП:

1 такт – в течение образцового интервала времени интегрируется вх. сигнал Ux, в результате получаем полщадь Uхср*t_0.

2 такт – интегрируем образцовый сигнал E₀ в течение времени t_x, чтобы площади были равны:

Получил очень большое распространение, так как он очень точный.

Схема двухтактного преобразователя.

Уравнение преобразования:

1 такт k1-замкнут, k2-разомкнут

2 такт k1- разомкнут, k2- замкнут

Общее уравнение:

1.Параметры R и C не входят в погрешность интегратора.

2.

Смещение нуля нужно для того чтобы увеличить диапазон измерений (от – до +, а не от 0 до +, что увеличивает скорость измерения, а следовательно можно успеть “проскочить” больше импульсов).

Для борьбы с шумами нужно делать несколько раз измерения, а затем брать среднее.

Переходя к кодированию:

Uсм не влияет на погрешность преобразования

Достоинства

· простота схемы

· Высокий уровень помехоустойчивости

По импульсу запуска Т1=1, К1 вкл., Gt0 запуск i. На интегратор поступает Ux.

когда t0 заканчивается Gt0 ->1, t1 ->0, t2 ->1. На интергатор поступает Е0.

Напряжение на интеграторе достигает , Т2 ->0, конец цикла.

Уравнение преобразования:

1 такт

2 такт

решая уравнение получим,

t0=2ⁿ*T0, tx/T0=Nx, Следовательно из-за чего отпадают требования к стабильности частоты.

Достоинства:

Минимум инструментальных погрешностей

Недостатки:

Теряется часть информации о сигнале.

Погрешность:

От дрейфа нуля по току и напряжению - в современных ОУ малые доли процентов

От нелинейности интегратора - в современных ОУ малые доли процентов

20. АЦП.

Сигма-дельта-АЦП (называемые также дельта-сигма АЦП) производит аналого-цифровое преобразование с частотой дискретизации, во много раз превышающей требуемую и путём фильтрации оставляет в сигнале только нужную спектральную полосу.

Сигма-дельта модуляция – способ представления сигнала, использующий принципы избыточной дискретизации и формирования шума квантования. За счет избыточной дискретизации снижается уровень шума в полосе, содержащей полезный сигнал. За счет формовки шума этот уровень становится ещё ниже, правда, за счет увеличения уровня шума за пределами рабочей полосы. Таким образом, сигма-дельта модулятор — это система, обеспечивающая оцифровку сигнала с заданными характеристиками в рабочей полосе.

Чаще всего сигма-дельта модуляция применяется в микросхемах АЦП и ЦАП звукового диапазона частот. Это обусловлено сравнительно небольшими требованиями таких систем к диапазону частот и значительными требованиями — к уровню шумов и динамическому диапазону системы.