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. 电子测量技术大作业 班 级: 学 号: 姓 名: 专 业: 指导老师: 二零一三年十二月 . 电子测量技术大作业 电子测量技术大作业 PAGE PAGE 10 第一题： 一．研究题目： 4-19：在 Multisim 环境下，设计一种多斜积分式 DVM，给出原理图和仿真实验结果。 二．积分型 A/D 转换电路 双积分型A/D 转换电路 双积分型ADC 是 1 种V—T 型A/D 转换器，原理电路如图 12.2.2-1(a)所示， 由积分器、比较器、计数器和部分控制电路组成。工作过程如下： （1）平时（即 A/D 转换之前），转换控制信号 v =0，计数器和触发器 FFc 被清零， C 门 G1、G2 输出低电平，开关 S 0 闭合使电容 C 完全放电，S 1 掷下方，比较器输出 v =0，门 G3 关闭。 B （2）v =1 时，开关 S  断开，开关 S  掷上方接输入信号 V ，积分器开始对 V  积分， C 输出电压为 0 1 v ? ? 1 ? tV I V dt ? ? I t I (2.1) O RC 0 I RC 显然 v O 是 1 条负向积分直线，如图 12.2.2-1(b)中 t=0～T 1 段实线所示。与此同 时，比较器输出 v =1（因v 0），门 G3 开启，计数器开始计数。 B O （3）当积分到 t=T =2nT 时（其中 T 是时钟 CP 的周期），n 位计数器计满 2n 复 0， 1 cp cp FFc 置 1，门G2 输出高电平，开关S 掷下方接基准电压（－V ），积分器开始对 1 （－V ）进行积分。 REF REF 设 t=T 时，v 下降到 v =V ，由式（3.1） 1 O O O1 V V ? ? I T  （2.2） O1 RC 1 1 2 3 D □ 位位位位位 V I -V REF S 1 R 位位 ∞ 位 C v O 位位位位位 ∞ 位 位 v B G1 G2 位 S0□ 位位 位位位位 S 0 □ 位位 位位 位位位 n 位 位位位 G3 FF C CP 1 T Q C1 R 1 T Q C1 R 1 T Q C1 R 1 T Q C1 R C v C d 0 d 1 d n-1 位位位位位 (a) v O T 1 T 2 2 T 1 0 B t V O1 V O2 (max) (b) A (a) 原理电路 (b)输出电压波形Size B  Number R 因为（－V  ）为负值，所以从 V Date: File: 开始向相反方向积分，即 4-Oct-2000 D:\T_sdn\t_sdn122201.sch Sheet of Drawn By: REF 1  v ? V ? 1 ? t 01 (?V 2 )dt ? V  V REF (t ? T ) 3 （2.3） O O1 RC T1 REF O1 RC 1 v 波形如图 3.5(b)中 t=T ～（T +T ）段实线所示。 O 1 1 2 （4）当 t=T +T 时，v 上升到 v =0V，v =0，门 G3 被关闭，计数器停止计数， 1 2 O O B 此时计数器中保存下来的数字就是时间 T 。由图可知，输入信号 V 越大，|V | 2 I O1 越大，T 就越大。将式（3.2）、t=T +T 和 v =0V 代入式（3.3）中，得 2 1 2 O V V v ? ? I T ? REF T ? 0 （2.4） O RC 1 RC 2 从而有  V VT ? I T V 2 1 REF  （2.5） 显然，计数器中的数字 d d …d d 与输入信号 V 成正比。 n-1 n-2 1 0 I 例如当设 10 位双积分型A/D 转换器的基准电压V =8V，时钟频率 f =1MHz， 请问输入电压 V =2V 时 I T V V REF cp D ? 1 (10) T CP I V REF ? 2n (V I ) REF V 2 D ? 2n ( I ) ? 210 ( ) ? 256 =0100000000B (10) V 8 REF 三斜积分式A／D 转换器 图 2.2 三斜积分式A／D 转换器的原理图 图 2.2 是一个三斜积分式 A／D 转换器的原理图。它由基准电压-V 、、积 分器、比较器和由单片机构成的计数控制电路组成。 REF 转换开始前，先将计数器清零，并接通 S 0 使电容 C 完全放电。转换开始， 断开 S 。整个转换过程分三步进行： 0 首先，令开关 S 1 置于输入信号 U i 一侧。积分器对 U i 进行固定时间 T 1 的积分。 积分结束时积分器的输出电压为： 可见积分器的