检测系统数字化测试技术 教学课件 作者 姚敏第八章 8.3 双积分式.ppt

* * MC14433的主要外接元件及参数选择 数据刷新速率DUR的确定 ： * * 振荡器的定时电阻选择 在选定fck之后，一般可采用先由查表方法粗选后，再用实测方法来确定Rck 。 * * 积分电容C1的选定 积分电容 C1通常可选定为 0.lμF。 如果采样阶段时间超过100ms，可适当增加C1容量，如取用0.22μF或0.47μF。 * * 积分电阻R11的选定 R11应根据积分放大器在最大输入电压之下，采样阶段末不发生饱和为原则来选定，具体的计算公式为： * * 积分电阻R11的选定 式中之T1是采样阶段时间； ΔV的大小为： * * 积分电阻R11的选定 ΔV的大小选择问题： Vi ΔV VDD VINT * * 典型参数 取m=3，则： fck=66kHz Rck=300K VDD=5V C1=C0=0.1 μF R1=470K(2V) 或 R1=27K(200mV) * * “千”字位输出真值表 千字位代码 状态含义 Q3 Q2 Q1 Q0 0 × × × “千”位数1 1 × × × “千”位数0 × 1 × × 正极性 × 0 × × 负极性 × × × 0 量程合适 0 × × 1 量程不合适，溢出 1 × × 1 量程不合适，偏小(180) 字位选通信号波形图 千位数与极性控制电路 * * 采样阶段工作原理 对于校零，可考察两个方面：1：积分电容上有无积分电流；2：比较器的比较电平。 当Vi=0时，积分电阻两端的电压： * * 采样阶段工作原理 比较器的比较电平是-ΔV3，即回积到-ΔV3转换结束； 在采样开始，积分器的输出： * * 采样阶段工作原理 即积分器的输出从-ΔV3开始，到-ΔV3转换结束，消除了比较器的失调误差。 比较器的失调误差 t VINT * * ICL7135外接积分电阻和积分电容的计算原则 根据片内积分运算放大器输出电流在（5～40）μA范围中有较好的线性度，选取Io=20 μA。考虑到输入电压之满量程为±2V，则得RINT=2V／20 μA=100 kΩ。 由 7135的定时逻辑确定采样阶段下为 10000个cp周期。根据我国的市电频率为50Hz，若取T1=80ms，fcp=125kHz。考虑到积分放大器的最大输出幅值限制，取VINTmax=3.5V。按照： * * ICL7135外接积分电阻和积分电容的计算原则： 可得出： 即 CINT=0.475μF，一般选取 CINT=0.47μF。 * * ICL7135工作原理 对参考电压积分的回积阶段（DE）： SΣ和SDE(+)或SDE(-)导通，其余断开，此时的等效电路基本上与图7－21相同，唯一的区别是该电路的输入信号换成了CR上的存贮电压VR，而且与积分放大器(+)端相通的一端改接AGND。ICL7135的逻辑系统利用采样阶段结束时比较器的电平状态与输入模拟信号极性相关的关系去识别极性。进入回积阶段时，极性触发器建立的状态去控制换向开关SDE(+)或者SDE(-)的导通，就可以提供±VR，满足回积的要求。 * * V1 VA * * ICL7135工作原理 回积阶段的计数器读数就是转换结果， 此式表明，该A/D转换器也适用于作Vi/VR比值测量。如果 VR由外界稳压电路提供，VR=1V，则当输入Vi=1V时，显示 1.0000；当Vi=1.9999V时，显示1.9999。 * * ICL7135工作原理 积分器回零阶段（ZI） 。SΣ与SZI导通，其余断开。这个大闭环回路是个深度负反馈回路。它使积分电容CINT迅速放电复零。其实，在正常工作状态下，可不设置此阶段。因为回积结束时积分器输出已回到了零点。但是，当输入过量程时，逻辑控制系统会迫使回积阶段在计数器计满 20001个时钟脉冲时刻结束。当然，此时积分器输出可能远偏离于零点。 回零阶段等效电路 * * ICL7135工作原理 逻辑控制系统对积分器回零（ZI）阶段作如下处理：正常测量时，ZI只持续100～300个Tcp，ZI结束之后，立即输入自校零（AZ）阶段。AZ阶段长短不定，与回积阶段（DE阶段）的长度有关。不过 DE＋ZI＋AZ=30002×Tcp是不变的。 * * ICL7135工作原理 超量程工作时，ZI自动延长到 6200个Tcp，以此保证积分器复零。回零过程是积分器对比较器输出电压＋V3或一V3的积分过程。延长了ZI阶段，就自动缩短了AZ阶段。将AZ缩短到3800个Tcp。这样，ZI＋AZ等于10001个Tcp，使整个转换周期仍然保持40002个Tcp不变。 * * ICL7135逻辑电路 输出数字量：4?字位 输出采用动态字位扫描BCD