АЦП двойного интегрирования

Метод измерений, при котором интегрируется не только опор­ное, но и входное напряжение, иллюстрируется рисунке ----. В состоянии покоя ключи S₁ и S₂ разомкнуты, а ключ S₃ замкнут. Выходное напря­жение интегратора равно нулю.

Рисунок - АЦП двойного интегрирования

Рисунок – К принципу работы АЦП двойного интегрирования

Когда начинаются измерения, ключ S₃ размыкается, a S₁ замы­кается. Поэтому входное напряжение интегрируется. Время интегриро­вания входного напряжения постоянно; в качестве таймера использует­ся счетчик времени измерения. К моменту окончания интегрирования t₁ выходное напряжение интегратора составляет

где n₁ - число тактовых импульсов, определяемое счетчиком времени интегрирования,

Т- период тактового генератора,

τ – постоянная времени интегратора.

После окончания измерений для определения числового значения ключ S₁ размыкается и через S₂ опорное напряжение поступает на интегратор. При этом вы­бирается опорное напряжение, противоположное по знаку входному напряжению. Таким образом, выходное напряжение опять умень­шается, как показано на рисунке. С помощью компаратора и счетчика результата определяется интервал времени, по окончании ко­торого выходное напряжение становится равным нулю:

С учетом выше приведенных формул получаем результат

Из этой формулы следует, что отличительной особенностью ме­тода двойного интегрирования является то, что ни тактовая частота 1/Т,ни постоянная интегрирования τ не влияют на результат. Необходимо только потребовать, чтобы тактовая частота в течение времени t₁ + t₂оставалась постоянной. Это можно обеспечить при ис­пользовании простого тактового генератора. При помощи данного метода можно легко получить точность до 0,01%,

При выходе предыдущих выражений мы видели, что в окончательный результат входят не мгновенные значения измеряемого на­пряжения, а только значения, усредненные за время измерения t₁. По­этому переменное напряжение ослабляется тем сильнее, чем выше его частота. Переменное напряжение, частота которого равна целочислен­ному кратному от 1/t₁, подавляется совершенно. Поэтому целесообраз­но выбрать частоту тактового генератора такой, чтобы величина t₁ли­бо равнялась периоду колебаний сетевого напряжения, либо была кратна ему. В этом случае уничтожаются все сетевые наводки.

Так как с помощью метода двойною интегрирования просты­ми средствами можно обеспечить высокую точность и подавление помех, его предпочитают использовать в цифровых вольтметрах. От­носительно большие времена преобразования не препятствуют такому использованию.