Устройство для измерения функции распределения случайной погрешности аналого-цифровых преобразователей Советский патент 1986 года по МПК H03M1/10 

динены с шинами 16, 17 и 18 устройства, после чего с выхода источника 1 кадибро ванных напряжений на вход преобразователя 19 подается напряжение Uj (а + 05). На первом такте управляемый генератор 7 переходит в рабочий режим, а на выходе блока 15 управления появляется уровень логической единицы, блокирующий рабету распределителя 5 импульсов и счетчик 8 и управляющий делителем 14 таким образом, что выход преобразователя 3 код-напряжени подключается к второму входу аналогового сумматора 2 через меньший коэффициент деления. Пос ле первого запуска аналого-цифрового преобразователя 19 и сравнения его выходного кода h с опорным кодом а в блоке 4 сравнения кодов блок 15 управления фиксирует первое из появившихся подтверждений соотношения кодов, если h а, то сигнал поступает на суммиИзобретение относится к контрольно-измерительной технике и может . использоваться в экспериментальных исследованиях на этапах НИР, ОКР, а также в ходе технологического и выходного контроля при разработке и производстве аналого цифровых преоб- .разователей (АЦП) и цифровых вольтметров (ЦВ) .

Цель изобретения - повьш1ение точности.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - схема реализации блока управления.

Устройство для измерения функции распределения случайной погрешности аналого-цифровых преобразователей содержит -источник 1 калиброванных напряжений (ИКН), аналоговый сумматор 2, преобразователь 3 код-напряжение (ПКН), блок 4 сравнения кодов (БСК), распределитель 5 импульсов, блок 6 памяти (БП), управляемый генератор 7, счетчик 8, пересчетньй блок 9, реверсивный счетчик 10, первый 11 и второй 12 сумматоры, регист

руюш;ий, а при Ь, а - на яычитлющие входы реверсивного счетчика 10. Появление подтверждения сигнализирует, что першый этап закончился. Одновременно ргмпульс с второго выхода блока 15 разрешает перепись кода в регистр J3, а по заднему фронту сбрасывает счетчик 10 в исходное состояние. На втором этапе код поправки, запомнен- ный в регистре 13, подается через второй сумматор 12 на вход источника

1калиброванных напряжений и, если разрешающая способность цепи обратной связи на первом этапе вьпие, чем у источника 1, то младшие разряды кода поправки с вторых выходов регистра 13 подаются на первый сумматор 11. Счетчик 8 формирует код,управляющий заполнением блока 6 памяти, в ячейках которого формируется оценка функ- Щ1И распределения.. 1 з. п. ф-лы,

2ил.

13, управляемый делитель 14, блок 15 управления, выходные шины 16 и 17 и входную шину 18. Контролируемый аналого-цифровой преобразователь обозначен позицией 19.

Блок 15 управления содержит третий 20, второй 21 и первьгй 22 RS- триггеры, первый 23 и второй 24 элементы И, элемент 25 ИЛИ, элемент 26 задержки.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы соответствующие выводы преобразователя 19 объединяются с шинами 16-18 устройства, с выхода источника 1 на вход АЦП 19 подается напряжение U q„ х X (а + 0,5), соответствующее номинальному значению перехода между (а-«-1)лл квантами (ц„ номинальный размер кванта ПЦА 19). В исходном состоянии регистр 13, счетчики 8 и 10 и блоки 6 и 9 сброшены в нулевое состояние по цепям сброса (не показаны). На выходах блока 15 управления установлены

уровни логического нуля, имиу. с выхода генератора 7 не поступают.

Работа пpeдлaгae roгo устроГгства осуществляется в два лтапа. В течение первого этапа осуществляется отработка смещения уровней квантовя- ния - выход на рабочую точку. В течение второго этапа измеряется искомая функция . Первый этап начинается появлением сигнала Пуск на соответствующей шине. При этом генератор 7 переходит в рабочий режим генерации импульсов, а на первом выходе блока 15 управления появляется уровень логической единицы, блокирующей работу распределителя 5 и счетчика 8 и управляющей делителем 14 таким образом, что выход ПКН 3 подключается к второму входу аналогового тора 2 через меньший коэффициент деления. Таким образом, на первом этапе не работает часть схемы, обеспечивающая измерение функции распределения,- а преобразователь 3 работает на грубом пределе, при котором диапазон обратной связи перекрывает возможные значения смещения уровней квантования.

После первого запуска АЦП 19 и сравнения его выходного кода h с опорным кодом а в бло-ке 4 блок 15 фиксирует первое из появившихся подтверждений соотношения кодов h и а : h : а или h а. Процесс формирования оценки смещения уровней квантования и его компенсации на входе преобразователя 19 в известном и предлагаемом устройствах происходит одинаково, т.е., после каждого-опроса АЦП 19 импульсы подтверждения соотношения h а поступают на суммирующий, а при h а - вычитающий вход реверсивного счетчика 10. Выходной- . код последнего преобразуется ПКН 3 в изменяющееся напряжение, подаваемое совместно с U на вход преобразователя 19.

Появление подтверждения соотношения кодов Ни а отлиуного от первоначального, сигнализирует, что пер вьм этап закончился и измеритель вышел в район рабочей точки, т.е. на выходе цепи обратной связи, образованной блоками 4, 10. 11, 3 и 14, сформирована грубая оценка смещения уровня квантования. При этом на первом выходе блока 15 появляется уро- йень логической единицы, разрешающий

463704

работу распределителя 5 и счетчика 8 и 11Р.реклкп1ающей делитель 14 на бплт.- iiiinl коэффимиент деления. Одновременно импульс с вгорого выхода блока 13 5 управления по переднему (-Ьронту разрешает р-. -рспись кода, сформированного в течение первого этапа на выходе реверсивного счетчтгка 10, в регистр 13, а по заднему фронту сбрасывает 10 счетчик 10 в исходное состояние.

После этого начинается второГ этап - измерение функции распределения. Код поправки, запомненный регистром 13, подается на второй cy fмaтop 12 на (5 вход источника 1 и, если разрешающая способность указанной ранее цепи обратной связи на первом э-тапе выше, чем у источника 1, то младшие разряды кода поправки с вторых выходов 20 регистра 13 подаются на сумматор 11. Поправка, отработанная на первом этапе, позволяет значительно умень- шить на втором этапе рабочий диапазон измерителя и, следовательно, повысить 25 разрешающую способность и точность оценки функции распределения и смещения. Код поправки подается в течение второго этапа не в младшие разряды счетчика 10, так как при этом цепь Q .обратной связи работает на мпадшем пределе. В остальном работа устройства на втором этапе аналопмна работе. известного устройства - счетчик 8 формирует код, .управляющей заполне- нием блока 6 памяти, в ячейках которого формируется оценка функции распределения. Одновременно код с выхода счетчика преобразуется ПКН 3 в сканирующее вспомогательное воздействие, д равномерно распределенное в пределах, не намного превышающих размах контролируемой, случайной погрешности. Цепь обратной связи, образованная блоками 10, 11, 3. и 14, позволяет на j втором этапе уточнить значение отрабатываемого смещения и компенсировать нестабильность уровней квантования в пр эцессе измерения функции р ас преде- ле ния.

0 При реализации блока 15 управления согласно фиг. 2 по сигналу Пуск триггеры сбрасываются в нулевое сое- . тояние. После первого опроса АЦП 19 импульс подтверждения h а или h а

5 переводит соответственно триггеры 20 или 21 в единичное состояние, триггеры 20 и 21 управляют прохождением повреждений, отличных от первоначал-1Ь

НО заполненных (т.е. h а, - h а) , на S - вход триггера 22. Последний

управляет режимом работы измерителя: вькод в рабочую точку при нулевом состоянии и измерение искомой функ- j цйи при единичном состоянии. Элемент 26 задержки определяет длительность импульса, формируемого на выходе.элемента ИЛИ 25. Необходимо отличать смещение, обрабатываемое на первом 10 и уточняемое на втором этапе,и нестабильность, компенсируемую на втором этапе. Смещение, величина которого может значительно превышать размах искомой случайной погрешности, выз- 15 вано неточностью подгонки и регулировки АЦП 19. Реальные знач-ения нестабильности уровней квантования преобразователя 19 за время обработки (200-1000 тактов опроса АЦП 19.) не 20 превьш1ает размаха случайной состав- ляющрй инструментальной погрешности. Эта нестабильность обусловлена временными, температурными и т.д. дрейфами АЦП 19, 25

Компенсация смещения обеспечивает выход устройства в рабочую точку, компенсация нестабильности - получение искомой оценки функции распределения, не искаженной дрейфами уровней 30 квантования.

Таким образом, отличия предлагаемого устройства от известного, позволяющие повысить точность определения функции распределения, за- ., ключаются в двухэтапности работы и возможности сужения рабочего диапазона в процессе измерения искомой функции.

Разделение времени отработки сне- 40 щения и времени измерения функции распределения позволяет избежать искажения оценки последней в процессе формирования напряжения, компенсирующего смещение. Сужение рабочего диа-45 пазона (а следовательно, повышение разрешающей способности) при измере- , НИИ функции распределения достигается за счет выхода измерителя в ра- бочую точку, осуществляемого на пер- 50 вом этапе.

Формула изобретения

1, Устройство для измерения функции 55 распределения случайной погрешности аналого-цифровых преобразователей, содержащее источник калиброванного

напряжения, выход которого соединен с первьп входом аналогового суммато- ра, выход которого является первой выходной шиной, вторая выходная шина объединена с входом счетчика и подключена к выходу управляемого генератора., первый вход которого является шиной Пуск, а второй вход соединен с. вькодом пересчетного блока, вход которого соединен с первым выходом счетчика, вторые выходы которого сое- .динены с первыми входами распределителя импульсов и первого сумматора, причем выходы последнего соединены с вход-г1ми преобразователя код-напряжение, а вторые входы- с выходами реверсивного счетчика, первый вход которого соединен с первым выходом блока сравнения: кодов, первые входы которого являются входной шиной, а вторые входы - с шиной опорного кода, второй выход блока сравнения кодов подсоединен к вторым входам реверсивного счетчика и распределителя импульсов, вьрсодь последнего их которых соединены с соответствующими входами блока памяти, отличаюш;ее с я тем что, с-целью повьшения точности, в него введены второй сумматор., регистр упраЕ:ляемый делитель и блок управления, первый вход которого подключен к шине Пуск, а второй и третий соответственно - к первому и второму выходам блока сравнения кодов, первьй выход блока управления соединен с треть.им входом реверсивного счетчика и первым входом регистра, вторые входы которого соединены с выходами первого сумматора, третьи входы которого соединены с первыми выходами регистра, вторые выходы которого подсоединены к первым входам второго сумма-- тора, вторые входы которого являются шиной опорного кода, а выходы соединены с входами источника калиброванного напряжения, причем выход преобразователя код-напряжение подключен к пepвo ry входу управляемого -делителя , выход которого соединен с вторым Е;ХОДОМ аналогового сумматора, а второй вход объединен с вторым входом счетчика, третьим входом распределителя импульсов и подключен к второму выходу блока управления.

2. Устройство по п. 1, о т л и- чающееся тем, что блок управления выполнен на трех RS-триггерах, элементе задержки, двух элемента И, элементе ИШ, выход которого соеди712463

нен с иходом элемента задержки и является первым выходом блока управления, вторьп выходом которого является прямой выход первого RS-триггера, инверсный выход которого соединен с j первыми входами первого и второго элементов И, второй вход последнего из которых соединен с прямым выходом второго КЗ-триггера, S-вход которого объединен с вторым входом первого 10 элемента И и является третьим входом блока управления, вторым входом которого является S-вход третьего.RS708

триггера, объединенный с третыгм входом второго элемента И, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, третий вход которого соединен с прямым выходом третьего RS-триггера, R-вход которого объединен с R-BXO- дами первого и второго RS-триггеров и является первым входом блока управления, S-вход первого RS-триггера соединен с выходом элемента эа- держки.

Изобретение относится к конт рольно-измерительной технике и может использоваться для выходного и технологического контроля при разработке и производстве аналого-цифровых преобразователей. В устройстве, с целью повьшения точности, выводы контролируемого преобразователя 19 объеФиг

h7a

Пуск

/I4f7

На упр. 8ход регистра « вход сброса PC Ю

На 6ходы блокир, Р&С 8 и ij пр. в ход tfltЧ

Редактор В. Петраш

Составитель И. Романова

Техред В.КадарКорректор М. Демчик

Заказ 4022/56

Тираж 816

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг. 2

Подписное