Устройство для измерения доверительных интервалов Советский патент 1983 года по МПК H03K13/02 

Изобретение относится к контрольо-измерительной технике и может спользоваться для экспериментальых исследований и технологического контроля аналого-цифровых преобразователей или цифровых вольтметров.

Известен измеритель дрейфа цифовых вольтметров, содержащий источник образцового напряжения, блок равнения кодов, генератор импульсов, два преобразователя числа импульсов в напряжение, делитель частоты, два пороговых элемента, реверсивный счетчик, преобразователь код -.напряжение, самопишущий вольтметр, делитель напряжения и, суммирующую схему. Работа измерителя основана на выделении систематической составляющей из спектра инструментальной погрешности контролируемого преобразователя 1 .

Однако с помощью устройства невозможно измерять доверительные интервалы суммарной погрешности аналого-цифровых преобразователей (Ami)lJ.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому- является устройство для измерения доверительных интервалов, предназначенное для контроля АЦП, состоящее из последовательно соединенных источника образцового напряжения, блока суммирования АЦП, блока сравнения кодов, коммутатора, первого управляемого счетчика, -реверсивного счетчика, преобразователя код - напряжение, . второй вход реверсивного счетчика . соединен с выходом второго управляемого счетчика, а также переключателя полярности, делителя напряжения, самопишущего вольтметра, гене-: ратора импульсов, делителя частоты и контролируемого аналого-цифрового преобразователя, при этом входы двух управляемых счетчиков соединены с выходакм, регистра. Это устройство предназначено для определения интервала, в котором находится инструментальная погрешность АЦП зЗОднако известное устройство имеет ограниченньзе функциональные возможности, связанные с, использованием недостаточно информативных |Характеристик погрешности АЦП: определение доверительного интервала инструментальной, а не суммарной погрешности, поочередное (а не не-, прерывное, одновременное) определение границ доверительного интервала, что значительно снижает точность оценки, кроме того, невозможно определение такой важной характеристики погрешности АЦП как вариация.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем непрерывного определения доверительного интервала суммарной погрешности АЦП (или ЦВ) .

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для. измерения доверительных, интервалов, содержащее источник образцового напряжения выход которого через блок суммиро.вания соединен с входом контролируемого аналого-цифрового преобразоватля, выход которого подключен к первому входу блока сравнения кодов, второй вход которого подключен к шине образцового кода, первый выход коммутатора соединен через первые управляемые счетчики и суммирующим, а второй выход через второй управляемый счетчик - с вычитающими входам ревер.сивного счетчика, выход которого соединен с входом преобразователя код - напряжение, а первый -выход регистра подсоединён к управляющим входам.; первого и второго управляемых счетчиков, выход генератора имг пульсов соединен с вторым входом контролируемого аналого-цифрового преобразователя, а выход делителя . напряжения - с вторым входом блока суммирования, дополнительно введены два управляемых счетчикаj коммутатор, реверсивный счетчик, преобразователь код - напряжение, два пороговых элемента и генератор ступенчато изменяющегося напряжения, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход соединен с входами делителя напряжения и первыми входами пороговых элементов, вторые входы первого и второго пороговых элементов соответственно подключены к выходам преобразователей код- - напряжение, выход первого порргового элемента подключен к управляющему входу основного коммутатора, а выход второго порогового элемента подключен к управляющему входу дополнительного коммутатора, причем входы обоих коммутаторов объединены с выходом блока сравнения кодов, первый выход дополнительного коммутатора через первый дополнительный управляемый счетчик соединен с суммируквдим, а второй выход через второй дополнительный управляемый счетчик - с вычитгиощими школами дополнательного реверсивного. c4eT4i ka, выход которого подключен к входу дополнительного преобразователя код - напрйжение, при этом второй выход регистра подсоединен к упразэляющим входам первого и второго дополнительных управляемых счетчиков.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства на фиг. 2 - график функции распределения суммарной погрешности АЦП..

Устройство содержит источник 1 (фиг. 1 образцового напряжения, блок 2 су1Увлирования, «лок 3 сравнения кодов, коммутаторы 4 и 5, управляемые счетчики 6-9, регистр 10,

реверсивные счетчики 11 и 12, преобразователи 13 и 14 код - напряжение, делитель 15 напряжения, генератор 16 импульсов, пороговые элементы 17 и 18, генератор 19 ступенчато изменяющегося напряжения и контролируелий аналого-цифровой преобразователь 20.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы, все счетчики 6-9 сброшены/ с источника 1 образцового напряжения через блок 2 сум«шрования на вход контролируемого аналого-цифрового преобразователя 20 подается напряжение UQ q, NO, где N0 - некоторый код в диапазоне ; контролируемого АЦП 20, (J, - ступень квантойания. При включении генератора 16 устройство начинает работать-. При .этом на второй вход блока 2 сумт мирования через делитель 15 напряжения начинает поступать сигнал с генератора 19 ступенчато изменякадегося напряжения,;подаваемый также на входы двух пороговых элементов 17 и 18. Контролируелвдй аналого-цифровой преобразователь 20 выдает результаты измерений N с- частотой импульсов генератора 16. При равенстве К- образцовому коду NQ блок 3 сравне айя кодов вьщает импульс на входы крмедгтаторов 4 и 5, Устройство содержит д6 а канала, один из которых включает коммутатор 4, управляемые счетчики -6 и 7,: реверсивный счетчик 11, преобразователь 13 код напряже ние и пороговый элемент 17, второй - коммутатор 5;, управляелме счетчики 8 и 9, реверсивн1ай счетчик 12, преобразователь код - напряжение 14 и пороговый элемент 18. Один канал осуществляет отслеживание нижней, а второй канал - верхней гранида ис сомого доверительного интервала. Общим элементом обоих каналов, работа которых в принципе идентична, являеэгся регистр 10, задающий доверительную вероятность.

Рассмотрим работу канала, отслежнванлцего верхнюю границу искомого интервала. На фиг. 2 представлен график функции распределения Ьуммарной погрешности контролируемого АЦП 20, где Injj (t) - оценка матбма ического ожидания кванта, Рй.х оценка верхней и нижней границы.доверительного интервала суммарной погрешности. Доверительная вероятность определяется отношением площадейSII/5l-Stll причем

Sf SHtSlii 1. Оценка Т

формиPUZ

руётся на выходе преобразователя 13 код - напряжение и сравнивается со ступенчато изменяющимся напряжением UCT- с генератора 19 пороговым элементом 17, который упрмляет коммутатором.4 таким образом, что при выход блока 3 сравне ния кодов подключается, к входу управляемого счетчика 7, а при счетчика 6, При переполнении ; счетчика 6 импульс поступает на суммирующий, а при переполнении счетчика 7 - на вычитающий вход реверсивного счетчика 11. Регистр 10 управляет счетчиками 6 и 7 таким образом, чтобы их объемы соотносились как SiU и (St S К) соответственно. Объемы счетчиков 9 и 8 определяются, соответственно соотнотчени е и SH1 и (SV Sti или Si и SII i lhi. При равенстве объемов счетчиков-б и 7 или 8 и 9 соответствукйцих каналов возможно определение систематической составляющей суммарной погрешности ucrCt) контролируемого АЦП 20 в точке N. При подключении коммутатора 4 при ступенчато возрастающем, а коммутатора 5 при ступенчато убывающем напряжении UCT разница напряжений., формируемых н выходах преобразователей 13 и 14 код - напряжение, при равенстве объемов 6-9 определяет вариацию АЦП 20 в данной точке,.

Техническое преимущество предлагаемого устройства обусловлено расширением функциональных возможностей, заключающихся в определении доверительного интервала суммарной, а не инструментальной погрешности АЦП. Так квк инструментальная погрешность является составлякадей суммарной, .то используемая в данном устройстве характеристика более информативна. Кройе того, данное устройство позво ляет определять вариацию контролируемого АЦП, т.е. обладает более широкими функциональными возможностя- . ми по сравнению с известным.

г/

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДОВЕРИТЕЛЬНЫХ ИНТЕРВАЛОВ, содержащее источник образцового напряжения, выход которого через блок суммирования соединен с входом контролируемого аналого-цифрового преобразователя, выход.которого подключен к первому входу блока сравнения кодов, второй вход которого подключен к шине образцового кода, первый выход коммутатора соединен через первые управляемые счетчики с суммирующим, а второй выход через второй управляемый счетчик, -.с вычитающими входами реверсивного счет«1ика, выход которого соединен с входом преобразователя код - напряжение, а: первый выход регистра соединен с управляющими входами первого и второго управляемых счетчиков, выход генератора импульсов соединен с вторым входом контролируемого аналого-цифрового преобразователя, а выход делителя напряжения - с вторьш входом блока суммирования, отли. ......r--v г j I j i Tci. }.J вай Е гЩ:;: чающееся тем, что, с целью расширения функциональных возмож- , ностей, в устройство дополнительно введены два управляемых счетчика, коммутатор, реверсивный счетчик, преобразователь код - напряжение, .два пороговых элемента и генератор ступенчато изменяющегося напряжения, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход соединен с входами делителя напряжения и первы14и входами пороговых элементов, вторые входы первого и второго пороговнх элементов соответственно подключены к выходам преобразователей код - напряжение, выход первогс порогового элемента подключен к управляющему входу основного коммуW татора, а выход второго порогового элемента подключен к управляющему входу дополнительного коммутатора, причем входы обоих, коммутаторов объединены с выходом блока сравнения кодов, первый выход дополнительного комму татора через первый дополнительный управляемый счетчик соединен с суммирующим, а второй выход через со второй дополнительный управляемый .lib счетчик - с Считающими, входами Дополнительного реверсивного счетчика, выход которого подключен к входу 9: дополнительного преобразователя код - напряжение, при этом второй :х) выход регистра подсоединен к управляющим входам первого и второго до:полнительных ущ авляемых счетчиков. .

J7

I Sff

Ж

г

fl,,

Фг/г.г