双积分AD转换器工作过程

　　下图由3个电子开关、1个积分器、1个比较器组成。当电子开关Sl接通，其它断开时。被测电压Ux通过R向C充电。我们通常称RC电路为积分电路。电容器上的电压等于电阻流入的电流的积分：

　　下图虚线的RC电路中，iR随着充电Uc增加而减小，是非线性的，简单RC电路不能用在测量电路。利用运算放大器，电容C跨接在输出OUT和IN-之间。IN-的微小变化会造成OUT向相反方向变化，通过电容C负反馈纠正IN-的变化，使IN-电压与IN+非常接近。这就是所谓的“虚短”假设。由于IN-点的电压在充电过程中不变，②式中iR=Ux/R是常数。式②代入式①，一个常数的积分是常数乘△t，所以△u=-1/C×Ux/R×△t。
　　
　　电压变化量与时间变化量之间呈线性关系，是一条斜线。见下图右上角的波形图。
　　
　　Sl接通持续时间tl是固定的，即“定时积分”。我们的实验中设为1000个时钟脉冲。到tl末期充电电压大小与C电容量成反比，与电阻成反比，与Ux成比，△Uoc-Ux/RC。输入Ux越大△U（绝对值）越大。当然和时钟的快慢也有关，时钟慢，tl大，△U会很大，反之就小。为了便于观测，“慢动作”时，我们降低时钟，使Sl长达20s，为了避免△U太大超过放大器线性范围，必须增大R或C，由于R过大，漏电影响太大，只能加大C。输入IN-与输出△U极性相反，注意前面的“-”号。下图右上角的波形图实线对应输入+0.5v虚线对应输入+0.25V。左边斜线的斜率不同，电压越大斜率越陡。
　　
　　当电子开关Sl关断、S2接通时，电容C通过电阻R向基准电压UN放电。相对模拟地，Ux与UN的极性必须相反，才能有充放电。既然Ux为+O—lV，UN设为固定-1V。
　　
　　iR=UN/R是固定的，单位时间内△U电压（绝对值）下降的速率相同，所以叫“定值反积分”。下图中实线Ux为+0.5V．UN-1V情况。虚线Ux为+0.25V，UN-1V情况。下图中在S2=1段虚线的斜率与实线相同。放电到0的时间t2两者差一倍。比较器在放电到O后因为IN->IN+，输出=0，停止计数。计数值通过数字显示成为与放电时间t2成正比的“读数”，t2与△U成正比，△U=-Ux/RCxtl，因为R、C、tl是固定的，因此与输入Ux成正比。
　　
　　当电子开关Sl、S2均关断、S3接通时，电容C被电子开关短路而充分放电，积分器接成跟随器，OUT=IN-跟随IN+，三者电平均等于模拟地。这段时间内我们不刷新显示，给观测者看读数保留一点时间，与实际数字电压表结构不同。
　　
　　实际电压表在S3期间锁存读数，Sl，S2期间看不到计数器递减递加过程的。

本文关键字：转换器  变换电路，单元电路 - 变换电路