Podręcznik

Całkowanie podwójne

W pierwszej fazie przetwarzania jest całkowane napięcie wejściowe w ściśle określonym czasie T₁. Po czasie T₁ napięcie na kondensatorze jest proporcjonalne do wartości średniej napięcia wejściowego co wynika ze wzoru (1). W drugiej fazie kondensator jest rozładowywany prądem ze źródła U_R o polaryzacji przeciwnej do napięcia wejściowego. Po czasie T2 napięcie na kondensatorze spada do 0. Ze wzoru (2) i po prostych przekształceniach otrzymuje się zależność (4), z której wynika, że czas rozładowania kondensatora w drugiej fazie jest proporcjonalny do wartości średniej napięcia wejściowego. Czas T2 nie zależy od parametrów układu RC, zatem nie nie ma on istotnego wpływu na wartość czasu, ale wpływa na błędy przetwarzania. Jeżeli czasy T₁ i T2 są mierzone cyfrowo to również dokładna wartość częstotliwości generatora wzorcowego nie wpływa na wynik pomiaru. 
Potencjalnym źródłem błędu wzmocnienia przetwornika może być napięcie wzorcowe U_R (co bezpośrednio wynika z zależności 5). Błąd przesunięcia zera może być spowodowany różnicą poziomu napięcia na początku fazy I i końcu fazy II (detekcja przejścia przez zero). Teoretycznie błąd ten powinien być eliminowany przez zastosowanie w obu fazach tego samego komparatora, ale przełączanie kluczy wejściowych może prowadzić do pojawienia się dodatkowego ładunku gromadzącego się na kondensatorze. Stąd występowanie dodatkowej fazy zerowania (faza Z) potrzebnej na całkowite rozładowania kondensatora. Liniowość układu całkującego zależy od jakości kondensatora i ulega pogorszeniu na skutek zjawiska absorpcji dielektrycznej, tzn. „pamiętaniu” ładunku w materiale dielektryka. Minimalizacja efektu absorpcji wymaga zastosowania kondensatora o odpowiednich właściwościach. 
Cyfrowy pomiar czasu T2 podlega takim samym zasadom jak w licznikach uniwersalnych. Błąd metody pomiaru wynosi ±1 impuls. Przy przetwarzaniu napięcia o wartości równej zakresowi przetwarzania UFS licznik zliczy Nm impulsów (wzór 6). Poprawa rozdzielczości nastąpi jeżeli wzrośnie N_m , co można uzyskać przez wydłużenie czasu całkowania napięcia wejściowego (wzrost N₁) lub przez zmniejszenie wartości U_R.  Zatem większa rozdzielczość jest konsekwencją wydłużenia czasu przetwarzania. 

Całkowanie potrójne

Metody potrójnego całkowania mają za zadanie eliminację wymienionych wad podwójnego całkowania związanych z wystąpieniem zakłóceń przy otwieraniu i zamykaniu przełączników i wydłużaniem czasu przetwarzania wymaganym dla poprawy rozdzielczości. Na rysunku poniżej przedstawiono przebiegi sygnałów dla dwóch wariantów metody potrójnego całkowania. 
Pierwszy wariant (rys. a) różni się od metody podwójnego całkowania dodaniem fazy całkowania napięcia o polaryzacji zgodnej z napięciem przetwarzanym. Przełączenie napięć następuje po ściśle określonym czasie T₁, następnie przez czas T2 jest całkowane napięcie +U_R. Napięcie –U_R jest całkowane przez czas T3 = T2 i dalej przez czas T4. Liczba impulsów zliczona w czasie T4 jest proporcjonalna do wartości średniej napięcia wejściowego. Zaletą takiego rozwiązania jest przełączanie napięć o różnych polaryzacjach (wtedy mogą powstawać duże oscylacje) przy wyższym poziomie sygnału. Ma to znaczenie szczególnie przy przetwarzaniu napięć wejściowych o małych wartościach. Większe znaczenie ma drugi wariant (rys. b), w którym rozładowanie kondensatora następuje w dwóch fazach. Najpierw jest załączane napięcie –U_R i kondensator jest rozładowywany relatywnie dużym prądem do ustalonej wartości napięcia (dodatkowy komparator o napięciu odniesienia –U_P). Czas rozładowania w tej fazie jest mierzony przez zliczanie impulsów w pierwszym liczniku (bardziej znacząca część wyniku). Następnie na wejście integratora jest dołączane napięcie    (––U_R / 2k), co powoduje rozładowywanie kondensatora prądem 2k razy mniejszym, a czas tej fazy jest mierzony przez zliczanie impulsów w drugim liczniku (mniej znacząca część wyniku). W efekcie czas po którym napięcie na kondensatorze jest równe 0 może ulec skróceniu, a detekcja tego stanu następuje przy małej prędkości zmian napięcia. Rozwinięciem drugiego wariantu metody potrójnego całkowania jest całkowanie wielokrotne.