Устройство для автоматического измерения характеристики преобразования быстродействующих аналого-цифровых преобразователей Советский патент 1983 года по МПК H03K13/02 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и используется для поверки и метрологической аттестеадии аналого-цифровых npeoftразователей.

Известны устройства для автома- тического измерения характеристик преобразования аналого-цифровых преобразователей, применяющие прецизионные цифроаналогрвые{ преобразователи с характеристикой, которая строго обратна идеальной характеристике исследуемого аналого-цифрового преобразователя flj и Г23.

Недостатки указанных устройств низкая точность и ограниченные функциональные возможности.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для автоматического измерения характеристики преобразоваНИН быстродействующих аналого-цифровых преобразователей, содержащее аналоговый интегратор напряжения,, цифровой интегрирующий вольтметр, блок задания кодов, цифровой элемент сравнения, первый вход которого соединен с входной шиной устройства, а второй вход - с выходом задания кодов, биполярный коммутатор напряжения, первый и второй входы которого соединены с выходами цифрового элемента сравнения, а выход - с входом аналогового интегратора напряжения Сз.

Недостатком известного устройства является то, что оно обеспечивает измерение характеристики преобразования аналого-цифрового преобразователя тольков в статическом режиме.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройст ва.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для автоматического измерения характеристики преобразования быстродействующих аналогоцифровых преобразователей, содержаще аналоговый интегратор напряжения, цифровой интегрирующий вольтметр, блок задания кодов, цифровой элемент сравнения, первый вход которого соединен с входной шиной устройства, а второй вход - с выходом блока задания кодов, биполярный коммутатор напряжения, первый и второй входы которого соединены с выходами цифрового элемента сравнения, а выход - с входом аналогового интегратора напряжения, введены линия задержки, дискриминатор, нуля, сумматор напряжений и генератор периодического сигнала с нулевым средним значением, выход которого соединен с входом линии задержки и входом дискриминатора нуля, выход которого подключен к первой выходной шине устройства, при этом выход линии Задержки соединен с первым входом сумматора напряжений, второй вход которого подключен к выходу аналогового ин- . тегратора напряжения, а выход соединен с входом цифрового интегрирующего воль тметра и с второй выходной шиной устройства.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройстваj на фиг. 2 - временная диаграмма напряжений на выходах соответствующих блоков.

Устройство содержит генератор 1 периодического сигнала с нулевым средним (значением), выход которого соединен с входом линии 2 задержки и входом дискриминатора 3 нуля, выход которого подключен к первой выходной шине устройства, аналоговый интегратор 4 напряжения, сумматор 5 напряжений, испытуемый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) б, цифровой интегрирующий вольтметр 7, цифровой элемент 8 сравнения, биполярный коммутатор 9 напряжений, блок 10 задания кодов, входную шину 11 устройства, первую и вторую выходные шины 12 и 13 устройства, соединенные с выходами дискриминатора нуля и сумматора напряжений соответственно, шины 14-16 испытуемого аналого- цифрового преобразователя б.

Перед началом поверки шины 14-16 АЦП б соединяются соответственно с шинами 11-13 устройств.а.

Устройство работает следующим образом.

Выходной сигнал генератора .1 периодического сигнала с нулевым средним (например, синусоидальный сигнал) поступает на дискриминатор 3 нудя, формирующий импульсы в моменты пересечения выходным сигналом генератора 1 нулевого уровня. Эти импульсы подаются на вход запуска испытуемого аналого-цифрового преобразователя 6 и осуществляют запуск циклов преобразования. Одновременно выходной сигнал генератора 1 периодического сигнала с нулевым средним поступает на линию 2 задержки, величина задержки которой выбрана равной задержке срабатывания дискриминатора 3 нуля за вычетом задержки распространения сигнала по первому входу сумматора 5 напряжения. Таким образом, на выходе сумматора 5 напряжений и соответственно на входах цифрового интегрирующего вольтметра 7 и испытуемого аналого-цифрового преобразователя 6 действует сумма выходного сигнала генератора 1 периодического сигнала с нулевым средним и выходного напряжения аналогового интегратора 4 напряжения, причем в моменты запуска аналого-цифрового преобразователя б мгновенное значение напряжения на его входе равнотекущему значению напряжения на выходе аналогового интегратора 4 напряжения. Последнее-представляет собой медленно изменяющееся пилообразное напряжение, с размахом в пределах одного кванта шкалы испытуемого аналого-цифрового преобразователя, формирующееся следукицим образом. На вход цифрового элемента 8 сравнения с выхода блока 10 задания кодов подан код, соответствукндий номеру измеряемой точки характеристики преобразования. Если выходной код испытуемого аналого-цифрового преобразователя б, полученный в результате очередного цикла преобразования, не равен выходному коду блока 10 задания кодов (например, меньше его), соответствующий выходной Сигнал цифрового элемента 8 сравнения переключает биполярный коммутатор 9 напряжения таким образом, что выходное напряжение аналогового интегратора 4 начинает возрастать. Когда оно достигнет значения, при котором выходной код испытуемого аналого-цифрового преобразователя 6 превышает код, установленный в блоке 10 задания кодов, выходной сигнал цифрового элемента 8 сравнения подключает с помощью биполярного коглмутатора 9 напряжений на (вход аналогового интегратора 4 напряжение противоположной полярности, и выходное напряжение аналогового интегратора начинает уменьшаться. Описанный процесс циклически повторяется, при этом напряжение на выходе аналогового интегратора 4 напряжения пилообразно изменяется в пределах кванта с номером, соответствующим значению кода, установленного в блоке 10 задания кодов.

Среднее значение выходного напряжения сумматора 5 напряжений, состоявшего из суммы периодического сигнала с нулевым средним и пилообразного сигнала с выхода аналогового

интегратора 4 напряжений, измеряется цифровым интегрирующим вольтмет- , ром7 в течение большого числа циклов изменения пилообразного напряжения. Таким образом, в результате

измерения на табло цифрового интегрирующего вольтметра индицируется напряжение, соответствующее середине выбранного кванта шкалы испытуемого аналого-цифрового преобразоваO теля (0 на фиг. 2). После регистрации результата измерения блок 10 задания кодов устанавливает код, соответствукхций номеру следующей измеряемой точки шкалы, и циклы из5 мерения повтЬряются до получения полной, информгщии о всех заданных точках характеристики преобразования испытуемого аналого-цифрового преобразователя.

Q Предлаз аемое устройство по сравнению с прототипом имеет расширен,вне,функциональные возможности, так как позволяет измерить характеристику преобразования в динамическом

5 режиме при быстроменяющемся входном сигнале, причем параметры динамического режима могут быть выбраны индивидуально для каждого типа аналогоцифрового преобразователя путем установки соответствующих значений

0 амплитуды и частоты периодического сигнала с нулевым средним. Возможность измерения характеристики преобразования в статическом режима также сохраняется, так как при отсоеди5 нении выхода линии задержки от первого входа сумматора напряжений динамическая компонента сигнала на входе испытуемого аналого-цифрового преобразователя исчезает. Таким

0 образом, обеспечивается возможность аттестации испытуемого аналого-цифрового преобразователя раздельно по статическим и динамическим характеристикам с помощью одного и того

5 же устройства в одинаковых условиях эксперимента, что noBHiuaeT достоверность оценки взаимосвязи этих характеристик.

kkkU.iUUK .

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ БЫСТРОДЕПСТВУЮЩИХ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ, I содержащее аналоговый интегратор I напряжения, .цифровой интегрирующий вольтметр, блок задания кодов, цифровой элемент сравнения, первый вход которого соединен с входной шиной устройства, а второй вход -с выходом блока задания кодов, биполярный коммутатор напряжения, первый и второй входы которого соединены с выходами цифрового элемента сравнения, а выход - с входом аналогового интегратора напряжения, отличающееся тем,, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены линия задержки, дискриминатор нуля, сумматор напряжений и генератор периодического сигнала с нулевьам с| едним значениям, выход которого соединен с входом линии задержки и входом дискриминатора нуля, выход которого подключен к первой выходной шине устройства, 9 при этом выход линии задержки соединен с первымвходом сумматора напряжений, второй вход которого под ключен к выходу аналогового интегратора напряжения, а выход соединен с входе цифрового интегрирующего вольтметра и с второй выходной шиной устройства. ел 00 о 4; з СХ)