向“老鸟”请教：双积分型AD转换电路的工作原理
来源：碳中和网
时间：2021-05-29 21:01:26
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向“老鸟”请教：双积分型AD转换电路的工作原理?
1）开始工作，首先将开关S2闭合，将积分电容C中的电放掉，然后再打开，为积分做好准备。
2）开始对信号源进行积分（第一次积分），将开关S1扳到输入模拟电压端。积分器输出小于0，使比较器反转为高电平，从而打开与非门，使时钟脉冲得以进入二进制计数器，计数器开始计数，当计数器满了的时候，就产生一个进位信号，同时，计数器清零。
3）利用那个进位信号作为控制信号，控制开关S1转向基准电压。开始对基准电压进行积分（第二次积分），由于输入模拟电压与基准电压是相反的，所以，积分器的输出电压是往回（0伏的方向）走，清零后的计数器，继续从0开始，重新计数。
4）当积分器对基准电压进行一段时间的积分后，积分器的输出电压会回到0伏。比较器翻转，与非门被关掉，时钟脉冲无法继续进入计数器，计数器停止计数。计数器所计的数值即为模数转换的结果。
由于第二次积分是对基准电压的积分，这个电压不变，所以第二次积分的斜率就是固定的。
模拟电压高，第一次积分的结果积分器输出电压就高，第二次积分的时间就长，计数器所计的数值就多。反之亦然，模拟电压低，第一次积分的结果积分器输出电压就低，第二次积分的时间就短，计数器所计的数就少。这就是双积分模数转换的原理。
5）无论是运算放大器，还是比较器，无论是同相输入端，还是反相输入端，都不是电源。你可以温习一下运算放大器的结构，就知道了。内部不论是npn管,还是pnp管，两个输入端通常都是基极，而不是电源。
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6）.第一.那个定时器你还没讲啊?
——：那个定时器，就是一个单稳态电路，因为计数器输出的进位脉冲宽度比较宽，不适合直接拿来控制开关S1必须把它变成一个窄脉冲。然后才能驱动逻辑控制门。这个定时器，就是把比较宽的脉冲变为一个窄脉冲。
7）第二我看过运放的内部图啊.这个正输入端接地.那电源是会和地短路的啊.?还有就是为什么要接地呢?接地和不接地有什么区别么?
——：您把这个“+”理解错了，一个运算放大器至少有5的脚，一个输出端，一个电源+，一个电源-。还有两个输入端：
a.同相输入端，说的是这个输入端与输出端的相位是相同的，通常把同相输入端标注为：“+”。
b.反相输入端，说的是这个输入端与输出端的相位是相反的，通常把这个反相输入端标注为“-”。
运算放大器放大的是这两个输入端之间的差（模）信号。接地，表示把地作为一个参考点。放大的是信号源与地之间的信号。
在运算放大器的电路中，通常，地，即不是+电源，也不是-电源，而是正负之间的中点。这样说，可能您就明白了。
8）第三.时钟输入的那个与非门.?有点难懂啊.与非门是两个1出0的啊?这里因该用非门才对呀？
——：与非门的两个输入端同为1的时候，输出才是0。当其中一个输入端为0的时候，另一个输入端无论是什么电平，输出都为1。对吗？？？
那好，当比较器的输出端为低点平“0”的时候，无论CP端的时钟脉冲是高还是低，与非门输出端始终为高电平1，也就是：时钟脉冲无法通过与非门抵达计数器。
同理，当比较器输出高电平“1”的时候，CP端输入高电平，与非门就输出低电平。CP端输入低电平，与非门就输出高电平，也就是时钟脉冲通过了与非门，抵达了计数器的输入端，只不过相位反了一下而已。
所以，这个与非门就相当于一个脉冲开关，当比较器输出高电平的时候，开关打开，时钟脉冲得以通过。反之，当比较器输出低电平的时候，开关关断，时钟脉冲不能通过与非门抵达计数器的输入端。
而您所说的非门，仅仅有一个输入端，显然无法完成这个控制脉冲通断的工作。
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9）写错了.不好意思.我因该讲的是.那个输入控制与非门.因改用与门才对的.用与非门.好像不正确....用与门不就很简单么?
——：作为控制脉冲的通断，与门，和与非门在这里的作用是一样的，都可以控制脉冲的通与断，因为计数器通常是脉冲前沿触发，而且仅仅是计数，因此“非”与不“非”，没有什么区别。究竟用那个，要结合电路的其它构成，什么有富余，就用什么，这样，比较经济。
但是，有些对逻辑电平有严格要求的时候，就必须确定一种门，而不可以随意用。
10）为什么要用窄脉冲控制S1呢?是不是控制积分时间？
——：窄脉冲一方面控制第一次积分的结束时间（第二次积分的时间不受控制），另一方面窄脉冲不是仅仅控制S1，而是触发逻辑控制门，逻辑控制门分别去控制诸如：S1，S2，数据总线输出门，和数据总线三态门等等。大量的门，在这个原理图中并没有画出来，仅仅由一个“逻辑控制门”的框图概括了。
2）开始对信号源进行积分（第一次积分），将开关S1扳到输入模拟电压端。积分器输出小于0，使比较器反转为高电平，从而打开与非门，使时钟脉冲得以进入二进制计数器，计数器开始计数，当计数器满了的时候，就产生一个进位信号，同时，计数器清零。
3）利用那个进位信号作为控制信号，控制开关S1转向基准电压。开始对基准电压进行积分（第二次积分），由于输入模拟电压与基准电压是相反的，所以，积分器的输出电压是往回（0伏的方向）走，清零后的计数器，继续从0开始，重新计数。
4）当积分器对基准电压进行一段时间的积分后，积分器的输出电压会回到0伏。比较器翻转，与非门被关掉，时钟脉冲无法继续进入计数器，计数器停止计数。计数器所计的数值即为模数转换的结果。
由于第二次积分是对基准电压的积分，这个电压不变，所以第二次积分的斜率就是固定的。
模拟电压高，第一次积分的结果积分器输出电压就高，第二次积分的时间就长，计数器所计的数值就多。反之亦然，模拟电压低，第一次积分的结果积分器输出电压就低，第二次积分的时间就短，计数器所计的数就少。这就是双积分模数转换的原理。
5）无论是运算放大器，还是比较器，无论是同相输入端，还是反相输入端，都不是电源。你可以温习一下运算放大器的结构，就知道了。内部不论是npn管,还是pnp管，两个输入端通常都是基极，而不是电源。
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6）.第一.那个定时器你还没讲啊?
——：那个定时器，就是一个单稳态电路，因为计数器输出的进位脉冲宽度比较宽，不适合直接拿来控制开关S1必须把它变成一个窄脉冲。然后才能驱动逻辑控制门。这个定时器，就是把比较宽的脉冲变为一个窄脉冲。
7）第二我看过运放的内部图啊.这个正输入端接地.那电源是会和地短路的啊.?还有就是为什么要接地呢?接地和不接地有什么区别么?
——：您把这个“+”理解错了，一个运算放大器至少有5的脚，一个输出端，一个电源+，一个电源-。还有两个输入端：
a.同相输入端，说的是这个输入端与输出端的相位是相同的，通常把同相输入端标注为：“+”。
b.反相输入端，说的是这个输入端与输出端的相位是相反的，通常把这个反相输入端标注为“-”。
运算放大器放大的是这两个输入端之间的差（模）信号。接地，表示把地作为一个参考点。放大的是信号源与地之间的信号。
在运算放大器的电路中，通常，地，即不是+电源，也不是-电源，而是正负之间的中点。这样说，可能您就明白了。
8）第三.时钟输入的那个与非门.?有点难懂啊.与非门是两个1出0的啊?这里因该用非门才对呀？
——：与非门的两个输入端同为1的时候，输出才是0。当其中一个输入端为0的时候，另一个输入端无论是什么电平，输出都为1。对吗？？？
那好，当比较器的输出端为低点平“0”的时候，无论CP端的时钟脉冲是高还是低，与非门输出端始终为高电平1，也就是：时钟脉冲无法通过与非门抵达计数器。
同理，当比较器输出高电平“1”的时候，CP端输入高电平，与非门就输出低电平。CP端输入低电平，与非门就输出高电平，也就是时钟脉冲通过了与非门，抵达了计数器的输入端，只不过相位反了一下而已。
所以，这个与非门就相当于一个脉冲开关，当比较器输出高电平的时候，开关打开，时钟脉冲得以通过。反之，当比较器输出低电平的时候，开关关断，时钟脉冲不能通过与非门抵达计数器的输入端。
而您所说的非门，仅仅有一个输入端，显然无法完成这个控制脉冲通断的工作。
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9）写错了.不好意思.我因该讲的是.那个输入控制与非门.因改用与门才对的.用与非门.好像不正确....用与门不就很简单么?
——：作为控制脉冲的通断，与门，和与非门在这里的作用是一样的，都可以控制脉冲的通与断，因为计数器通常是脉冲前沿触发，而且仅仅是计数，因此“非”与不“非”，没有什么区别。究竟用那个，要结合电路的其它构成，什么有富余，就用什么，这样，比较经济。
但是，有些对逻辑电平有严格要求的时候，就必须确定一种门，而不可以随意用。
10）为什么要用窄脉冲控制S1呢?是不是控制积分时间？
——：窄脉冲一方面控制第一次积分的结束时间（第二次积分的时间不受控制），另一方面窄脉冲不是仅仅控制S1，而是触发逻辑控制门，逻辑控制门分别去控制诸如：S1，S2，数据总线输出门，和数据总线三态门等等。大量的门，在这个原理图中并没有画出来，仅仅由一个“逻辑控制门”的框图概括了。
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