Устройство для измерения функции распределения погрешности аналого-цифровых преобразователей Советский патент 1984 года по МПК H03K13/02 

1 Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может использоваться для экспериментальных исследований, технологического и выходного контроля аналого-цифровых преобразователей(АЦП/и цифровых, вольтметров ЦВ). Известно устройство для автоматического измерения статистических характеристик случайных погрешностей аналого-дискретных преобразователей содержащее образцовый преобразователь кода в напряжение, блок цифровой установки, устройство управления исследуемый цифровой преобразователь цифровую схему сравнения и арифметическое устройство. Работа устройства основана .на определении вероятно ти непревышения погрешности контроли руемых преобразователей некоторых наперед задаваемых уровней напряжения EI. Недостатком этого устройства является невозможность непосредственного определения функции распред ления суммарной погрешности АЦП или ЦВ. . Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения функции распределения случайной погрешности аналого-цифрового преобразователя, которое содержит последовательно соединенные источник калиброванного напряжения, блок суммирования напря жений, аналого-цифровой преобразова тель , блок сравнения кодов, коммута тор, блок памяти, а также последова тельно соединенные управляемый гене ратор, счетчик, пересчетный блок, выход которого соединен с вторым входом управляемого генератора, . первый вход которого соединен с шиной Пуск, реверсивный счетчик, первый и второй входы которого соединены с вьп одами блока сравнени кодов, а выход - с первьм входом сумматора, второй вход которого соединен с вторым выходом счетчика и вторым входом коммутатора, а выход через преобразователь код напряжение - с вторым входом блока суммирования напряжений, управляющий вход аналого-ци(|фового преобразователя соединен с вьгходом управляе.мого генератора . Недостатком известного устройств .является недостаточное быстродейст32вне за счет вьщеления знаковым ме.тодом. Целью изобретения является повышение быстродействия устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения функции распределения погрешности аналого- цифровых преобразователей, содержащее блок сравнения кодов, .первые входы которого соединены с входной шиной устройства, вторые входы - с шиной опорного кода, а выход - с первым входом первого коммутатора, выходы которого соеди- нены с входами блока памяти, управляемый генератор, первый вход которого соединен с шиной Пуск второй вход - с выходом пересчетного блока, а выход - с первой выходной шиной и с входом счетчика, выходы которого соединены с вторыми, входами первого коммутатора и первыми входами сумматора, выходы которого через преобразователь код - напряжение подключёны к первому входу блока суммирования напряжения, второй вход которого связан с выходом источника . калиброванных напряжений, а выход с второй выходной шиной, введены накопитель и второй коммутатор, первые входа которого подключены к выходам счетчика, второй вход - к выходу блока сравнения кодов и входу пересчетного блока, а выходы через накопитель соединены с вторбми входами сумматора. На фиг. представлена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - график, поясняющий принцип действия устройства; где )( входной сигнал контролируемого АЦП, m ov - реальное, а «V(NO +0,5 )- номинальное значения границы перехода от кванта Nj к NO +1. Аналогично и (HO -0,5), m и реальное и номинальное значения соответственно границы квантов. Np-j и N и центра кванта М . Р,азность А si Ng-tn o) характеризует смещенность реального центра кванта N, относительно его номинального значения.2 (t), (t) случайная составляющая инструменталь ной погрешности АЦП в точках, соответствуищих границамN-f/N Ug - ступенчато изменяющееся вспомогательное воздействие,f {х -. функции плотности распределения суммар-ной погрешности АЦП на участке, соответствующем, кванту N . Устройство содержит источник I калиброванного напряжения, блок 2 суммирования напряжения, аналогоцифровой преобразователь 3, блок 4 сравнения кодов, коммутатор 5, блок 6 памяти, управляемый .генератор 7, счетчик 8, перс счетный , накопитель 0, преобразователь II код - ю кода

напряжение, шину 12 опорного кода, сумматор 13, шину 14 Пуск, коммутатор 15, входную шину 16, вторую выходную шину 17, первую выходную шину 18.

Выход счетчика 1 калиброванного напряжения соединен с входом блока 2 суммирования напряжения, к второму входу которого подключен выхрд преобразователя 11 код - напряжение Выход блока 2 связан с второй выходной шиной I7, входная шина 16 соединена со входом блока 4 сравнения кодов, на второй вход которого пост5шает с шины 12 опорный код. Выход блока 4 объединен с входом пересчетного блока 9, управляющим входом коммутатора 15 и входом коммутатора 5, выходы которого соеди нены с соответствующими входами блока 6 памяти. Первый вход управляёмого генератора 7 соединен с шиной 14 Пуск, второй вход с выходном пересчетного блока 9 (сигнал Стоп). Выход управляемого генератора 7 связан с управляющим входом преобразователя 3 и входом счетчика 8, объединенного выходом с первым входом сум1-1атора ,13., управляющим входом коммутатора 5 и входом коммутатора 15, выход которо го подключен к входу накопителя 10. Старшие выходные разряды накопителя 10 соединены с вторым входом сумматопа 13, выход которого соединен с входом преобразователя 11 код напряжение . Устройство работает следующим образом. Аналогично известному устройству с выхода источника 1 калиброванного напряжения через блок 2 на вход исследуемого.преобразователя 3 подается напряжение , , соответствующее номинальному значению центра кванта N. По сигналу Пуск начинает работать управляемый генератор 7, зяпускаювдий преобразователь 3 и подающий счетные импульсы на 11.28

записьшается в соответствующие ячейки памяти блока 6 пймяти. При многократ-ном повторении разверток

(Jg в ячейках памяти накапливается с оценка частоты появления равенства

, в точках шкалы, т.е. оценка функции распределения f Д (х) соотЛ2. ..

ветствующая i - уровня анализа и-р. Условие нормирования оценки обеспе- . чивается пересчетным блоком 9, оста0навливающим управляе1Ф1й генератор 7 при наборе определенного числа равенства .

Основным отличием предлагаемого , устройства является использование численного метода для определения ; ЛС , что в сравнени со знаковым методом, применяемьгм в известном. 4 вход счетчика 8, который формирует код Mg , преобразуемый преобразователем 1I в двухполярное ступенчато изменяющееся напряжение Uj , суммируемое с 0 в блоке 2. Блок 4 сравнивает выходной код А1Ц1 3N с опорным NO . nt)H вход коммутатора 5 поступает счетный импульс, который в зависимости от Ng управлякщего коммутатора дает значительное преимущество в быстродействии.определения оценки смещенности tl3. Необходимость компенсации смещенности обуславливается возможностью уменьшения размаха развертки Ug , что при постоянном количестве ступеней позволяет повысить точность определения функции распределения. При на выходе накопителя 10 формируется код смещенности, который, суммируясь в сумматоре 13 с кодом вспомогательного ВЬздействия , компенсирует аналогично известному устройству на входе контролируемого АЦП 3 смещенность центра кода NO относительно номинального значения. При равенстве коммутатор i 5 разрешает прохождение на вход накопителя 10 кода Ngj . За одну развертку Ug на выходе накопителя 10 формируется код, пропорциоНальный значению 11„.. ij .,; ,где I J J 91-1 компенсирующая смещенность напряжения, отработанная за предьщущие развертки. В известном устройстве за одну развертку выходной код реверсивного счетчика изменяется на +1 ед. младшего разряда, Технико-зкономический эффект заключается в повьшении быстродейст-.

ВИЯ предлагаемого устройства в сравнении с известным/ что обусловлено более быстрой сходимостью получения оценки смещенности 4с Кроме того определение t(x) с

йомощью известного устройства осущаств яетсЯуКак ъшнннум в два раза медленее за счет необходимости раздельного опре деления характеристик (la (х|, т)1каждрй из Границ контролируемого кванта.

-( tk i/ f&M j /y.//f,;(i;