Интегрирующие АЦП
Недостатком рассмотренных выше последовательных АЦП является низкая помехоустойчивость результатов преобразования. Действительно, выборка мгновенного значения входного напряжения, преимущественно включает слагаемое в виде мгновенного значения помехи. Впоследствии при цифровой обработке последовательности выборок эта составляющая может быть подавлена, однако на это требуется время и вычислительные ресурсы. В АЦП, что розглянуты ранее, входной сигнал интегрируется или непрерывно, или в определенном временном диапазоне, длительность которого преимущественно выбирается кратной периоду помехи. Это позволяет во многих случаях подавить помеху еще на этапе преобразования. Платой за это является снижена быстродействие интегрирующих АЦП.
АЦП багатотактного интегрирования
Упрощенная схема АЦП, работающего в два основных такта (АЦП двухтактного интегрирования), приведена на рис. 10.
Рис.10 Упрощенная схема АЦП двухтактного интегрирования
Преобразование проходит в течение двух стадий: стадии интегрирования и стадии отсчета. В начале первой стадии ключ S 1 замкнут, а ключ S 2 разомкнутый. Интегратор И интегрирует входное напряжение U вх. Время интегрирования входного напряжения t 1 постоянный; как таймер используется счетчик с коэффициентом пересчета K л, так что
 | (6) |
К моменту окончания интегрирования выходное напряжение интегратора составляет
 | (7) |
где U вх.сер - среднее за время t 1 значение входного напряжения. По окончании стадии интегрирования ключ S 1 размыкается, а ключ S 2 замыкается и опорная напряжение U оп поступает на вход интегратора. При этом выбирается опорная напряжение, противоположное по знаку входном напряжении. На стадии отсчета выходное напряжение интегратора линейно уменьшается по абсолютной величине, как показано на рис. 11.
Рис.11 Временные диаграммы АЦП двухтактного интегрирования
Стадия отсчета заканчивается, когда выходное напряжение интегратора переходит через ноль. При этом компаратор К переключается и отсчет останавливается. Диапазон времени, в котором проходит стадия отсчета определяется уравнением
 | (8) |
Подставив значения U и (t 1) с (7) в (8) с урахуваннямм того, что
 | (9) |
где n 2 - содержимое счетчика
осле окончания стадии отсчета получим результат
 | (10) |
Из этой формулы следует, что отличительной чертой метода багатотактного интеграции является то, что ни тактовая частота, ни постоянная интегрирования RC не влияют на результат. Необходимо только требовать, чтобы тактовая частота течение времени t 1 + t 2 оставалась постоянной. Это можно обеспечить при использовании простого тактового генератора, поскольку существенные временные или температурные дрейф частоты происходят за время, которое больше, чем время преобразования.
При выводе выражений (6 )...( 10) мы видели, что в окончательный результат входят не мгновенные значения преобразований напряжения, а только значение, усредненные за время t 1. Поэтому переменное напряжение ослабляется тем сильнее, чем выше ее частота
Определим коэффициент передачи помехи Кп для АЦП двухтактного интегрирования. Пусть на вход интегратора поступает гармонический сигнал единичной амплитуды частотой f с произвольной начальной фазой j. Среднее значение этого сигнала за время интегрирования t 1 равна
 | (11) |
Эта величина достигает максимума по модулю при j = + / - p k, k = 0, 1, 2, ... В этом случае
 | (12) |
Рис.12 Частотная характеристика коэффициента подавления помех АЦП двухтактного интегрирования
С (12) следует, что переменное напряжение, период которой в целое число раз меньше t 1, подавляется вовсе (рис. 12). Поэтому целесообразно выбрать тактовую частоту такой, чтобы произведение K сч f такт был бы равным или кратным периоду напряжения промышленной сети
