Funktionsweise des A/D-Wandlers mit doppelter Rampe

Die analytische Beziehung der Zustellung, sowohl parametrisch als auch die Kenntnis der Spannung am Kondensator, die während des Ladens erworben wurde, ist die gleiche, die während der Entladung verloren geht. Es resultiert die Konstante k, sodass k · Td = Ve gilt. Dieser Ausdruck bestätigt die direkte Beziehung zwischen der Eingangsspannung Ve und der Entladezeit Td. Wenn der Wert 0 erreicht wird, ist die Entladung abgeschlossen. Der Detektor schaltet von 0 auf 2, was bedeutet, dass Vc = 1 ist, und ordnet die Übertragung des Zählerstandes an den Ausgang an.

Converter A/D mit doppelter Rampe

Das Prinzip basiert auf der Umwandlung von Spannung in Zeit. Sowohl die Eingangsspannung als auch die Referenzspannung werden in Zeitintervalle umgewandelt; das Verhältnis zwischen den beiden Bereichen ist gleich dem Verhältnis zwischen den beiden Spannungen. Der Kern der Schaltung ist der Operationsverstärker A1, der als negativer Integrator arbeitet.

Ladevorgang

Ursprünglich wird in der vorgegebenen Zeit T der Kondensator C linear über die Eingangsspannung Vi geladen. Der Wert des Integratorausgangs wird wie folgt berechnet:

• Da R, C und T konstant sind, ist der endgültige Wert von Vi, der nach der Zeit T erreicht wird, direkt proportional zur Spannung Ve.
• Die Steigung beim Laden mc wird größer, je höher Ve ist.

Entladevorgang

Nach der Zeit T steuert die kombinatorische Schaltung den Zähler auf 0 und schaltet auf Position 2. Nun wird die Referenzspannung VR an den Integrator angelegt. Das Vorzeichen dieser Spannung ist stets entgegengesetzt zur Eingangsspannung: Wenn Ve einen positiven Wert hat, ist Uf negativ und umgekehrt.

Daher entlädt sich der Kondensator C nun linear auf 0. Die Steigung der Entladung md ist immer identisch, da Vref, R und C invariante Parameter sind. Die Darstellung des Betriebs mit zwei verschiedenen Steigungen am Integratorausgang zeigt: Ve1 > Ve2.

Nachteile und Fazit

Der Nachteil ist, dass die Umwandlungszeit höher ist als bei einer einfachen Rampe. Die Entladezeit steigt mit dem Wert von Ve. Wir erhalten die analytischen Beziehungen zwischen den beiden Parametern, wohl wissend, dass die Kondensatorspannung während des Ladevorgangs derjenigen entspricht, die während der Entladung verloren geht. Da Vref und T Konstanten sind, beweist dies, dass Ve = K · Td gilt. Sobald der Wert 0 erreicht ist, ist die Entladung abgeschlossen und der Detektor schaltet den Zählerstand an den Ausgang.