Розвиток схемотехніки інтегруючих АЦП

Abstract

Виконано аналіз АЦП, що використовується в прецизійних вольтметрах Solartron моделей 7065, 7071 і 7081, які мали рекордні для свого часу параметри по точності. Отримані рівняння перетворення, що описують процес формування вихідного коду, на основі баланса зарядів на інтеграторі. Показано, що такий баланс важко досягнути в усіх випадках, тому що для цього необхідні певні умови. Виведені основні рівняння для визначення похибок, що зумовлені неідеальністю елементів АЦП. Показано, що процесс перетворення вхідної напруги у вихідний код відбувається циклічно і має ітераційний характер, тобто після зміни вхідної напруги вихідний код змінюється від циклу до циклу за законом геометричної прогресії. Отримані вирази для знаменника геометричної прогресії та наведені графік залежності знаменника геометричної прогресії від вхідної напруги, а також осцилограми напруг у характерних точках схеми. Визначено, як значення знаменника геометричної прогресії впливають на характер процесу перетворення. Досліджено збіжність цього процесу.

An analysis of the ADC used in precision voltmeters Solartron models 7065, 7071 and 7081, which had record-breaking accuracy parameters for its time, was performed. The obtained transformation equations describing the process of formation of the output code based on the balance of charges on the integrator. It is shown that such a balance is difficult to achieve in all cases, because certain conditions are necessary for this. The main equations for determining the errors caused by the non-ideality of the ADC elements are derived. It is shown that the process of converting the input voltage into the output code occurs cyclically and has an iterative nature, that is, after the input voltage changes, the output code changes from cycle to cycle according to the law of geometric progression. The obtained expressions for the denominator of the geometric progression and the graph of the dependence of the denominator of the geometric progression on the input voltage, as well as the voltage oscillograms at the characteristic points of the circuit, are given. It is determined how the values of the denominator of the geometric progression affect the nature of the transformation process. The convergence of this process was investigated.