1．轉(zhuǎn)換方式
V-T型間接轉(zhuǎn)換ADC。

2. 電路結(jié)構(gòu)
圖11.11.1是這種轉(zhuǎn)換器的原理電路，它由積分器(由集成運放A組成)、過零比較器(C)、時鐘脈沖控制門（G）和計數(shù)器（FF₀～FF_n）等幾部分組成。

圖11.11.1 雙積分A/D轉(zhuǎn)換器

(1)積分器
積分器是轉(zhuǎn)換器的核心部分，它的輸入端所接開關(guān)S₁由定時信號Q_n控制。當Q_n為不同電平時，極性相反的輸入電壓v_I和參考電壓 V_REF將分別加到積分器的輸入端，進行兩次方向相反的積分，積分時間常數(shù)τ=RC。

(2)過零比較器
過零比較器用來確定積分器的輸出電壓v₀過零的時刻。當v₀≥0時，比較器輸出v_C為低電平；當v₀<0時，v_C為高電平。比較器的輸出信號接至時鐘控制門(G)作為關(guān)門和開門信號。

(3)計數(shù)器和定時器
它由n+1個接成計數(shù)器的觸發(fā)器FF₀～FF_n-1串聯(lián)組成。觸發(fā)器FF₀～FF_n-1組成n級計數(shù)器，對輸入時鐘脈沖CP計數(shù)，以便把與輸入電壓平均值成正比的時間間隔轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號輸出。當計數(shù)到2ⁿ個時鐘脈沖時，F(xiàn)F₀～FF_n-1均回到0態(tài)，而FF_n翻轉(zhuǎn)到1態(tài)，Q_n=1后開關(guān) S₁從位置A轉(zhuǎn)接到B。

(4)時鐘脈沖控制門
時鐘脈沖源標準周期T_c，作為測量時間間隔的標準時間。當v_C=1時，門打開，時鐘脈沖通過門加到觸發(fā)器FF₀的輸入端。
3.工作原理
雙積分ADC的基本原理是對輸入模擬電壓和參考電壓分別進行兩次積分，將輸入電壓平均值變成與之成正比的時間間隔，然后利用時鐘脈沖和計數(shù)器測出此時間間隔，進而得到相應(yīng)的數(shù)字量輸出。由于該轉(zhuǎn)換電路是對輸入電壓的平均值進行變換，所以它具有很強的抗工頻干擾能力，在數(shù)字測量中得到廣泛應(yīng)用。
下面以輸入正極性的直流電壓v_I為例，說明電路將模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的基本原理。電路工作過程分為以下幾個階段進行，圖中 各處的工作波形如圖11.11.2所示。

(1) 準備階段
首先控制電路提供CR信號使計數(shù)器清零，同時使開關(guān)S₂閉合，待積分電容放電完畢后，再使S₂斷開。
(2) 第一次積分階段
在轉(zhuǎn)換過程開始時（t=0），開關(guān)S₁與A端接通，正的輸入電壓v_I加到積分器的輸入端。積分器從0V開始對v_I積分，其波形如圖11.11.2斜線O-V_P段所示。 根據(jù)積分器的原理可得
（其中τ＝RC）

由于v_O<0，過零比較器輸出為高電平，時鐘控制門G被打開。于是，計數(shù)器在CP作用下從0開始計數(shù)。經(jīng)2ⁿ個時鐘脈沖后，觸發(fā)器FF₀～FF_n-1 都翻轉(zhuǎn)到0態(tài)，而Q_n=1，開關(guān)S₁由A點轉(zhuǎn)接到B點，第一次積分結(jié)束，第一次積分時間為t=T₁=2ⁿT_c 令V_I為輸入電壓在T₁時間間隔內(nèi)的平均值， 則由式 可得第一次積分結(jié)束時積分器的輸出電壓為V_p

圖11.11.2雙積分A/D轉(zhuǎn)換器各處工作波形

(3) 第二積分階段
當t=t₁時，S₁轉(zhuǎn)接到B點，具有與v_I相反極性的基準電壓-V_REF加到積分器的輸入端；積分器開始向相反方向進行第二次積分；當t=t₂時，積分器輸出電壓v₀≥0，比較器輸出v_C=0，時鐘脈沖控制門G被關(guān)閉，計數(shù)停止。在此階段結(jié)束時v₀的表達式可寫為

設(shè)T₂=t₂-t₁，于是有 設(shè)在此期間計數(shù)器所累計的時鐘脈沖個數(shù)為λ，則 T₂=λT_c

可見，T₂與V₁成正比，T₂就是雙計分A/D轉(zhuǎn)換過程中的中間變量。
上式表明，在計數(shù)器中所得的數(shù)λ(λ=Q_n-1···Q₁Q₀),與在取樣時間T₁內(nèi)輸入電壓的平均值V_I成正比的。只要V_I<V_REF，轉(zhuǎn)換器就能正常地將輸入模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并能從計數(shù)器讀取轉(zhuǎn)換的結(jié)果。如果取V_REF=2ⁿV，則λ=V_I，計數(shù)器所計的數(shù)在數(shù)值上就等于被測電壓。
由于雙積分A/D轉(zhuǎn)換器在時間內(nèi)采的是輸入電壓的平均值，因此具有很強的抗工頻干擾的能力。尤其對周期等于T₁或幾分之一的對稱干擾（所謂對稱干擾是指整個周期內(nèi)平均值為零的干擾），從理論上來說，有無窮大的抑制能力。即使當工頻干擾幅度大于被測直流信號，使得輸入信號正負變化時，仍有良好的抑制能力。由于在工業(yè)系統(tǒng)中經(jīng)常碰到的是工頻（50Hz）或工頻的倍頻干擾，故通常選定采樣時間T₁總是等于工頻電源周期的倍數(shù)，如20ms或40ms等。另一方面，由于在轉(zhuǎn)換過程中，前后兩次積分所采用的同一積分器。因此，在兩次積分期間（一般在幾十到數(shù)百毫秒之間），R、C和脈沖源等元器件參數(shù)的變化對轉(zhuǎn)換精度的影響均可忽略。
最后必須指出，在第二積分階段結(jié)束后，控制電路又使開關(guān)S₂閉合，電容C放電，積分器回零。電路再次進入準備階段，等待下一次轉(zhuǎn)換開始。

4.特點
(1)計數(shù)脈沖個數(shù)λ與RC無關(guān)，可以減小由RC積分非線性帶來的誤差。
(2)對脈沖源CP要求不變，只要在T₁＋T₂時間內(nèi)穩(wěn)定即可。
(3)轉(zhuǎn)換精度高。
(4)轉(zhuǎn)換速度慢，不適于高速應(yīng)用場合。
單片集成雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器有ADC-EK8B(8位，二進制碼)、ADC-EK10B(10位，二進制碼)、MC14433(7/2位，BCD碼)等。