Устройство для измерения функции распределения погрешности аналого-цифровых преобразователей Советский патент 1987 года по МПК H03M1/10 

1

Изобретение, относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для использоЕания в экспериментальных исследова.ниях,, технологическом и выходном ко НТроле при разра- ботке и производстве аналого-цифровьп преобразователей (АЦП) и цифровых: вольтметров.

Цель изобретения - расширение динамического и рабочего диа хазона путем обеспечения возможности определения (и компенсации) смещения суммарной погрешности, превьшающего амплитуду вспомогательного воздейст- вия и возможности определения смещеНИН с-у 1марной погреиности уменьшенных квантов.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник 1 калиброванного напряжения, блок 2 суммирования напряжен -гй, преобразователь 3 код-напряжение j блок 4 сравнения кодов 5 коммутаторы 5 и 6, управляемый генератор 7, счетчик 8 пе- ресчетньш блок 9р накопитель 10; сумматор 11, блок 12 памяти,, перекгаоча- тель 13,, первую 14 и вторую 15 выходные гаины, входную 1нину 16, шины 17 Пуск и 18 образцового кода а.

Устройство работает следующим образом.

Аналоговый вход,, запускаюпщй вход и кодовые вьЕсоды 19 подктпочаются соответственно к шинам 14, 15 и 16 устройства. В исходном состоянии с выхода источника 1 через блок 2 на вход А1Щ 19 поступает образцовое напряжение Ug q. a, соответствующее

номинальному значен1-1ю центра контролируемого кванта5 импульсы с выхода управляемого генератора 7 не поступают. Счетчик 8, пересчетньш блок 9, накопитель 10 и блок 12 памяти установлены в нулевое (исходное) состояние по цепям сброса. При этом напряжение на выходе преобразователя код-напряжение равно нулю. С шины 18-на соответствующие входы блока 4 поступает образцовый код а, По сигналу Пуск, поступающему с шины 17 на стартовьм вход управляемого генератора 7, на выходе последнего начинают генерироваться импульсы, по переднему фронту которьк срабатьша- ет счетчик 8, а по заднему фронту запускается контролируемый преобразователь 19. Код WB;, формируемъш на

13

10

- 5 п:

20в45

ооо о3224742

выходе счетчика 8,, преобразуется преобразователем 3, код-напряжение в сканиру1оп;ее ступенчато изменяющееся воздействиемJ равномерно распределенное в пределах, несколько пере- крьшагощшс размах контролируемой суммарной погреиности (состоящей из ре- альной Погрешности квантования и случайной составляющей инструментальной погрешности А1Щ 19). Код кроме того, управляет коммутатором 5 и поступает через коммутатор 6 на вход накопителя 10.

Оценка г }ункции распределения суммарной погрешности, в ячейках блока 12 памяти формируется импульсами . подтверждения равенства , поступающими с соответствующего выхода блока 4 сравнения кодов, аналогич-. но формированию оценки в известном устройстве. Оценка смещения суммарной погрешности в предлагаемом устройстве осуществляется накоплением в в накопителе 10 кодов, проклапаниро- ванных коммутатором 6. Это обеспечивает получение оценки весовым (или численным) методом.

Принципиальное отличие предлагаемого устройства заключается в организации сигнала, управляющего работой коммутатора 6. Если в известном устройстве коды Ng. поступают на вход накопителя 10 при появлении сигнала подтверждения равенства на соот- 35 ветству101дем выходе блока 4, то в предлагаемом устройстве прохождение кода Ngj через коммутатор 6 разрешается при выполнении соответствуюидих условий при SgnNg; сО и h j 21 а или при SgnNg; 0 и h; а, где - знак кода К,; . Логическое умножение этих условий осуществляется переключателем 13; при SguNg,; 0 выход переключателя 13 объединяется с выходом

30

55

hba блока 4, а при Sgn О - с выходом h иг а.

Использование в предлагаемом устройстве событий и h Э: а при организации клапаннирования кода Ng- позволяет формировать оценку сме- к(ения как при больших значениях смещения, так-и при уменьшенных (вплоть до пропадания) размерах конт- ролируемглх квантов. В обоих случаях (даже при отсутствии исходов ра- венств ) неравенства или позволяют судить о направлении изменения на выходе накопителя

10 вплоть до момента динамического равновесия в цепи, образованной АЦП 19, блоком 4, переключателем 13 коммутатором 6, накопителем 1 О, сумматором I1, преобразователем 3 код- напряжение и блоком 2 суммирования напряжений, представляющей замкнутую систему с общей отрицательной обратной связью. Равновесие в этой цепи описьгоается выражением

N,, У;

1 при Sgn Nj. О и h;

0при Sgn Ng, О

1при Sgn Ng; О и h;

N.

а:

Y

О при Sgn Ng. О

При этом код на выходе накопите- ля 10 соответствует значению смещения суммарной погрешности (т.е. смещения реального центра контролируемого кванта относительно номинального значения этого центра). При отсутствии контролируемого кванта (случай пропадания или вырождения кванта) код на выходе накопителя 10 соответствует точке шкалы АЦП 19, в которой появление кода h а наиболее вероят

но.

В устройстве пересчетный блок 9

подсчитьюает количество кодов Ng. , прошедших через коммутатор 6,нормируя тем самым оценку функции распределения, формируемую в ячейках памяти блока 12 памяти.

Таким образом, устройство для измерения функции распределения погреш ности АЦП позволяет расширить динамический и рабочий диапазон путем обеспечения возможности определения функции распределения суммарной погрешности при значительном превьш1ении смещением этой погрешности амплитуды вспомогательного воздействия. Кроме того, предлагаемое устройство

Составитель И.Романова Редактор И.Горная Техред Л.Кравчук Корректор М.Демчик

Заказ 2878/55 Тираж 901Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113033, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

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

1322474

позволяет выделять смещение суммарной погрешности при уменьшении реаль- : ного размера контролируемого кванта (вплоть до его пропадания).

Формула изобретения

Устройство для измерения функции распределения погрешности аналого-циф,

20

30

35

-40

fO

25

ровых преобразователей, содержащее источник калиброванного напряжения, выход которого подключен к первому входу блока суммирования напряжения, второй вход которого соединен с вы- f5 ходом преобразователя код-напряжение, а выход является первой выходной шиной устройства, вторая выходная шина которого объединена с входом счетчи-. ка и соединена с выходом управляемого генератора, выходы счетчика объединены с соответствующими первыми входами сумматора, первого коммутатора и через второй коммута/ор и накопитель соединены с соответствующими вторыми входами сумматора, выходы которого соединены с соответствующими входами преобразователя код-напряжение, входной шиной устройства являются первые входы блока сравнения кодов, вторые входы которого являются шиной образцового кода, а выход соединен с вторым входом первого коммутатора, выходы которого соединены с соответствзтощими входами блока памяти, выход пересчетного блока соединен с первым входом управляемого генератора, второй вход которого яв- ляется шиной Пуск, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью расширения динамического и рабочего диапазона, в него введен переключатель, первьй вход которого соединен с вторым выходом счетчика, второй и третий входы - с вторым и третьим выхо- 5 дами блока сравнения кодов соответственно, а выход - с входом пересчетного блока и вторым входом второго коммутатора.

Изобретение относителен контрольно-измерительной технике и предназначено для использования в экспериментальных исследованиях, технологическом и выходном контроле при разработке и производстве аналого-цифровых преобразователей и цифровых вольтметров. Изобретение позволяет расширить динамический и рабочий диапазон при измерении смещения и функции распределения суммарной погрешности аналого-цифровых связей. Контролируемый аналого-цифровой преобразователь 19 подключают к шинам 14, 15 и 16 устройства, причем его выходной код h сравнивается блоком сравнения кодов 4 с образцовым кодом а. Воздействие на входе аналого-цифрового преобразователя 19 определяется суммой образцового (соответствующего коду а) уровня, задаваемого источником калиброванного напряжения 1, оценки смещения, код которой формируется на выходе накопителя 10, и вспомогательного сканирующего воздействия, код которого формируется счетчиком 8. / Оценки функции распределения накапливаются в блоке 12 памяти. 1 ил. (Л /б 4;аь