A/D转换器的制作方法

本新型涉及电力电子，更具体地涉及一种A/D转换器。

背景技术：

在数字式显示仪表中，为了实现数字显示，需要把连续变化的模拟量转换成断续的数字量(即A/D转换)，它是数字式显示仪表的核心部件。模-数转换一般先要将模拟信号离散化，再用一定的量化单位将其整量化。离散化通过采样实现，即对于连续变化的模拟量按照确定的时间间隔定时取样，对取进的模拟量通过模/数转换器进行数字化。两次采样之间的时间间隔称为采样周期。由于过程变量的经常变化，而采样过程又是在短时间内完成的，因此，采样周期越小，数字量越接近于连续量本身的值。目前常用的A/D转换器为逐位比较型转换器，其是基于电压比较原理进行工作的，其采用逐渐累积、步步逼近的原则，实现转换，但其电路复杂，抗干扰能力较差，要求精密元件多。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本新型提供了一种A/D转换器。

一种A/D转换器，其包括前置放大器、模拟开关、积分器、过零鉴别器、A/D逻辑控制器、计数器和译码显示器，所述前置放大器通过模拟开关与所述积分器连接，所述积分器的输出端连接过零鉴别器，所述A/D逻辑控制器分别与模拟开关、计数器以及过零鉴别器的输出端连接，所述译码显示器与所述计数器连接，所述模拟开关包括三个相互并联连接的开关，其中第一开关SW1与前置放大器连接，第二开关SW2与负基准电压E相连，第三开关SW3与积分器相连。

其中，前置放大器采用跟随型前置放大器，其包括第一放大器A1，第一放大器A1的同相输入端作为信号输入端，其输出端一路与电阻R1的一端连接，另一路连接第一开关SW1，电阻R1的另一端分别连接第一放大器A1的反向输入端和电阻R2的一端，电阻R2的另一端接地。积分器包括第二放大器A2，第二放大器A2的同相输入端接地，其反向输入端通过电阻R3与模拟开关相连，电容C1并联于第二放大器A2的反向输入端与输出端之间。过零鉴别器由第三放大器A3构成，第三放大器A3的反向输入端与积分器相连，同相输入端接地。。

本新型的有益效果是：通过本新型的转换器可以将50mV的电压转换为5000个脉冲，转换器的精度达到了0.01mV，具有电路结构简单，转换精度高，转换速度快的优点。

附图说明

图1是本新型转换器的结构示意图；

图2是转换器件个部件的状态表。

具体实施方式

为使本新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本新型的具体实施方式做详细的说明，使本新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按比例绘制附图，重点在于示出本新型的主旨。

本新型的A/D转换器的结构如图1所示，其包括前置放大器、模拟开关、积分器、过零鉴别器、A/D逻辑控制器、计数器和译码显示器，所述前置放大器通过模拟开关与所述积分器连接，所述积分器的输出端连接过零鉴别器，所述A/D逻辑控制器分别与模拟开关、计数器以及过零鉴别器的输出端连接，所述译码显示器与所述计数器连接，所述模拟开关包括三个相互并联连接的开关，其中第一开关SW1与前置放大器连接，第二开关SW2与负基准电压E相连，第三开关SW3与积分器相连。

其中，前置放大器采用跟随型前置放大器，其包括第一放大器A1，第一放大器A1的同相输入端作为信号输入端，其输出端一路与电阻R1的一端连接，另一路连接第一开关SW1，电阻R1的另一端分别连接第一放大器A1的反向输入端和电阻R2的一端，电阻R2的另一端接地。积分器包括第二放大器A2，第二放大器A2的同相输入端接地，其反向输入端通过电阻R3与模拟开关相连，电容C1并联于第二放大器A2的反向输入端与输出端之间。过零鉴别器由第三放大器A3构成，第三放大器A3的反向输入端与积分器相连，同相输入端接地。

本新型的A/D转换器首先把被测电压信号转换成时间信号，再把时间信号转换成脉冲数字信号。每次转换分3个阶段：第一阶段为采样阶段，被测输人信号Uin经前置放大器放大后，通过模拟电子开关SW1，对积分电容C1充电。充电时间固定为100ms，因而信号越大，C1上的充电电压便越高。100ms的时间是由A/D逻辑控制器控制的。当该控制器同时收到100KHz时钟脉冲和采样时间控制脉冲时，便发出启动脉冲(清零脉冲)信号，一方面去闭合SW1，切断SW2和SW3,另一方面启动二一十进制计数器计数，当计满10000个脉冲，即l00ms时计数器便回零并发出溢出脉冲，于是转换进人第二阶段，即比较阶段。

在第二阶段，通过A/D逻辑控制电路，切断开关SW1，打通SW2，同时二一十进制计数器继续从零开始计数。此时积分器与基准电压E相连，它的极性与前置放大器输出极性相反，因而积分电容向基准电源放电，放电时间决定于第一阶段时的充电电压，也即决定于输入电压。在放电过程中，过零鉴别器输出的是高电平，当放到电压为零的瞬间，鉴别器便发出过零信号，于是转换进入第三阶段，即休止阶段。它通过A/D逻辑控制电路，一方面去切断SW2、闭合SW3，使积分器自身闭环；另一方面关闭脉冲控制门，使二—十进制计数器停止计数。与此同时，二—十进制计数器将所得的计数脉冲通过译码器、数字显示器件显示出与输入信号相对应的数字。在采样、比较、休止三个阶段中，各模拟开关的通断情况和各电压的变化情况如图2所示。

如果输入电压Uin＝50mV，负基准电压E＝-6V，采样时间Ti＝100ms，时钟脉冲频率f＝100KHz，则前置放大器的输出电压Uo1为：

采样结束时的积分器输出电压Uo2为：

比较时间T2为：

二—十进制计数器脉冲数n为：

可见，通过本新型的转换器可以将50mV的电压转换为5000个脉冲，转换器的精度达到了0.01mV，而转换时间基本上由采样时间决定，转换时间略大于100ms(约105ms)，具有电路结构简单，转换精度高，转换速度快的优点。

在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本新型。但是以上描述仅是本新型的较佳实施例而已，本新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本新型不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本新型技术方案的内容，依据本新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本新型技术方案保护的范围内。