«Двухтактный АЦП «напряжение–код» (двухтактного интегрирования)

А считывание после прохождения цикла запуска. Перед измерением счетчик необходимо обнулить. 2.

2. Моделирование RCгенератора.

Переключение ОУ из положительного насыщения в отрицательное и обратно происходит, когда напряжение на инвертирующем входе достигает положительного и отрицательного порогов срабатывания, равных + bUнас и — bUнас соответственно. Здесь b — коэффициент обратной связи: b = R1/ R1 + R2. При R1 = R2 период колебаний T 2.2R3C.Рисунок 8. Модель RCгенератора и встроенный генератор на 800 Гц. В качестве ОУ выбранLM212. Напряжение питания микросхемы 3.6 В. Рисунок 8. Генерируемые импульсы с RCгенератора (зеленые) и генератора Мicro-Cap.

2.3. Моделирование интегратора.

Одной из наиболее важных частей АЦП является интегратор. От интегратора зависит как точность работы АЦП. Стандартный интегратор содержит на рисунке 9 цепь R1 иС1. Рисунок 9. Модель интегратора с повторителем на входе. Для создания идеального интегратора необходимы прецизионные ОУ. Большое сопротивление R1 приводит к смещению напряжения на входе интегратора. Наличие смещения приводит к тому, что интегратор может переходить в насыщение. Чтобы этого не происходило, введена отрицательная связь на R4 для уменьшения коэффициента усиления интегратора. Требования входного сопротивления больше 1 МОм, требует введения повторителя на вход АЦП. Повторитель и инвертор собраны на прецизионном ОУ MAX4282.

Моделирование показало, при отсутствии сигнала генератора, на выходе есть смещения около 2 мВ для данной схемы. При подаче меандра на вход инвертора с периодом 0.64 секунды и амплитудой 1 В, на выходе интегратора можно наблюдать треугольные импульсы. Положение импульсов относительно нуля может быть различным и зависит от идеальности меандра. Небольшая несимметричность приводит к существенным изменениям положения меандра. Рисунок 10. Меандр на входе и выходе интегратора. Идеальность меандра влияет на точность. По сравнению cпростой RCцепью, идеальность выше за счет использования усилителя на ОУ. Ошибка интегрирования такой схемы составляет [8]: δ=50*τ*t/(1+A)=50*0.18*0.64/29=0.

19%, гдеτ=R1*C1, A- коэффициентусиленияR4/R1. Чем больше коэффициент усиления ОУ тем меньше погрешность. Для увеличения коэффициента усиления необходимо уменьшить R1, однако при этом должна возрастать емкость С1, что нежелательно. Диапазон входных напряжений ограничен напряжением отсечки ОУ. Поэтому максимальное значение на входе интегратора должно полностью умещаться в максимальную амплитуду на выходе ОУ. 2.4 Выбор логических элементов схемы АЦПВ качестве счетчика выберем микросхему К155IE19 включающую из двух четырехразрядных счетчика. Данная схема удобна для применения и отладки. Выберем RS триггеры на микросхеме К555ТР2. Логический элемент 2И из микросхемы К155LI1.

В качестве компаратора выбираем AD856. Микросхема обладает малым током потребления и высокой стабильностью, напряжение питания от 3 В. В качестве переключателя микросхему MAX 4717 состоящей из двух ключей и двух выводов управления. Поскольку напряжение питания цифровых микросхем 5 В, то выберем напряжение питания 2.5 В для схем управления и счета. Напряжение выбрано двухполярным так как диапазон измерений входного напряжения начинается от нуля.

Заключение

и выводы.

Разработан АЦП двухтактного интегрирования в с диапазоном входного напряжения 0−1000 В с погрешностью менее ≤ 1,0%; и входным сопротивлением более 1 МОм по стандартной структурной схеме АЦП двухтактного интегрирования. Проведено моделирование основных узловв программе Micro-Cap: — RCгенератора Шмита;

— интегратора на ОУ. Напряжение питание для генератора RCи интегратора на ОУ выбрано 3.6 В. Напряжение цифровых схем и логических элементов управления выбрано 2.5 В. Для увеличения входного напряжения интегратора введен повторитель на прецизионном ОУ.

Литература

1. Разработка электрических функциональных устройств. Методические указания для курсового проектирования. Омский государственный технический университет.

2. Вольфганг Райс. Журнал «Компоненты и технологии», № 3'2005 с.

6.3. Губарев Ф. А. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Курс лекций. 2013.

Электронный ресурс. 4. Уолт Кестер. Какие АЦП подходят для вашей задачи. Современная электроника. № 3. 2008, с.14−21.

5. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. В 3-х т: Т. 2. Пер. с англ.

— 4-е изд., перераб. и доп.— М.: Мир, 1993. — 371 с. 6. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы. Справочник / С. В. Якубовский, Л. И. Ниссельсон. Кулешова и др.: Под ред.

С.В. Якубовского -М.: Радио и связь. 1990.-496с.

7. Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы. — Металлургия 1988. — 352 с.

8. Справочник по схемотехнике для радиолюбителя. Под. Ред. Боровского В. П. Киев. 1987. -432c.