	Уровень:

Интегрирующие аналого-цифровые преобразователи

Общие особенности

АЦП данного типа осуществляют преобразование в два этапа.

На первом этапе входной аналоговый сигнал интегрируетися и это проинтегрированное значение преобразуется в импульсную последовательность. Частота следования импульсов в этой последовательности или их длительность бывает промодулирована проинтегрированным значением входного сигнала.
На втором этапе эта последовательность импульсов преобразуется в цифровой код - измеряется ее частота или длительность импульсов.

Общие достоинства

АЦП данного типа нечувствительны к импульсным помехам.
АЦП данного типа нечувствительны к периодическим помехам если их период в целое число раз меньше периода интегрирования.
В результате, АЦП данного типа являются наиболее точными - типичная точность - 4...6 десятичных знаков, что соответствует 14...20 двоичным разрядам.
При работе АЦП данного типа в составе микропроцессорной системы возможна программная реализация части измерительной процедуры, а именно второго этапа - измерения временных характеристик последовательности импульсов, что упрощает преобразователь.

Общие недостатки

Преобразователи данного типа являются наименее быстродействующими из всех - типичное время преобразования - 1 - 1000 мс.

Программная реализация части преобразовательной процедуры

Как уже отмечалось, при работе АЦП данного типа в составе микропроцессорной системы возможна программная реализация части измерительной процедуры, а именно второго этапа - измерения временных характеристик последовательности импульсов. Это измерение возможно как чисто программно при отсчете времени по счетчику команд или циклов, так и с использованием таймеров. В частности, для данных целей очень хорошо подходит устройство PCA, входящее в состав расширенных вариантов микроконтроллеров семейства MCS-51.

Классификация и примеры построения

АЦП данного типа классифицируются, как правило, по типу преобразователя напряжение - импульная последовательность. Бывают преобразователи напряжение-частота (ПНЧ) либо - напряжение-время (ПНВ). Кроме того возможно построение преобразователей с постоянным тактом, циклом, зарядом или напряжением. Рассмотрим два варианта построения интегрирующих АЦП

АЦП с двойным интегрированием

Это двухтактный преобразователь с заданной длительностью первого такта.

В течении первого такта происходит заряд интегрирующего конденсатора. Напряжение на нем в конце такта пропорционально интегралу входного напряжения.

Во время второго такта преобразования происходит разряд конденсатора заданным током до нулевого напряжения. Длительность этого такта и есть выходной сигнал преобразователя.

Достоинством данного варианта построения интегрирующего АЦП является не зависимость результата преобразователя от емкости интегрирующего конденсатора и пропорциональное изменение длительности второго такта при изменении длительности первого. Это позволяет снизить требования к точности тактовой частоты. В результате именно этот тип преобразователя используется в большинстве цифровых измерительных приборах.

Дельта-сигма преобразователь с уравновешиванием заряда

Данный тип интегрирующего преобразователя является наиболее простым при достаточной точности.

Он является преобразователем с заданным зарядом. В первом (очень кратковременном) такте в интегрирующий конденсатор вносится заданный электрический заряд. Во время второго - происходит компенсация этого заряда зарядом проинтегрированного входного тока преобразователя. Поскольку длительность первого такта мала то на выходе преобразователя измеряют длительность (или частоту) всего цикла.