Устройство для контроля цифроаналогового преобразователя Советский патент 1988 года по МПК H03M1/66 

to

СХ)

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может быть использовано для контроля циф- роаналоговых преобразователей. Цель изобретения - повышение точности контроля. Устройство для контроля цифроаналогового преобразователя содержит двоичный счетчик 1, индикатор 2, генератор 3 пилообразного напряжения, задающий генератор 4, блок 5 сравнения аналоговых сигналов, ана- логовьш сумматор 6 и цифроаналого- вьй преобразователь 7. Введение в устройство одноразрядного цифроаналогового преобразователя 7 и аналогового сумматора 6 с соответствующими связями позволяет повысить точность контроля линейности цифроана- логовых преобразователей. 2 ил.

фие.1

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и предназначено для контроля цифроаналоговьгх преобразователей как при производстве, так и в процессе эксплуатации.

Цель изобретения - повышение точности контроля цифроаналогового преобразователя ЦАП. путем обеспечения регистрации отклонения линейности характеристики меньших, чем наименьший шаг преобразования.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для контроля ЦАП (фиг„ содержит двоичный счетчик 1, индикатор 2, генератор 3 пилообразного напряжения, задающий генератор 4, блок 5 сравнения аналоговых сигналов аналоговый сумматор 6 и одноразрядный цифроаналоговьй преобразователь/

Устройство работает следующим образом.

Контролируемый ЦАП 8 преобразует выходные сигналы (кроме младшего разряда) двоичного счетчика 1 в аналоговый сигнал, поступающий на второй вход аналогового сумматора б, на выходе которого формируется сигнал 10 (фиг.2), представляющий собой сумму (Сигнала 11 на вьшоде контролируемого ЦАП 8 и сигнала 12 на выходе генератора 3 пилообразного напряжения ГПН с коэффицнента И суммирования Kj и К соответственно. Изменяя амплитуду сигнала 10 при изменении сигнала 11 на выходе контролируемого 11Ш В вследствие увеличения содержимого счетчика 1 на единицу не превышае величины где 4п() минимальный шаг преобразования контролируемого ЦАП 8. Указанное условие выполняется, если при совпадении направления изменения сигнала на выходе ГПН 3 с направлением изменения сигнала контролируемого ЦАП 8 при переключении двоичного счетчика 1 коэффициенты К и К противоположны по знаку (т.е. происходит вычитание сигналов), а при несовпадении - коэффициенты К совпадают по знаку (т.е. происходит суммирование сигналов). Диапазон изменения сигнала на выходе аналогового сумматора 6 при максимальном и минимальном уровнях сигнала на выходе ГПН 3 перекрывает диапазон из

10

5

0

5

0

5

0

5

0

5

менения того же сигнала (на выходе аналогового сумматора 6) за счет изменения сигнала на выходе контролируемого ЦАП 8. Указанное соответствует тому, что в общем случае коэффициенты Ц и Kj должны удовлетворять условиям:

(KKC ЦХ1П I

К fUyvt i c (. цлп 1

HiMHrnH Члннвд Чпошс ти макс и,ла минимальные и максимальные значения

уровней напряжения выходных сигналов контролируемого ЦАП 8 и ГПН 3, причем эти условия должны выполняться при всех возможных в процесс работы устройства изменениях сигналов на выходах контролируемого ЦАП 8 и ГПН 3, возникающих вследствие температурного и временного дрейфа, чем и обеспечивается независимость результатов контроля от .изменения нулевого уровня на выходе контролируемого ЦАП 8.

На фиг. 2 приведены временные диаграммы работы устройства при К K, 1. С- выхода аналогового сумматора 6 сигнал 10 поступает на первьй вход блока 5 сравнения аналоговых сигналов, на второй вход которого поступает сигнал 9 с выхода одноразрядного ЦАП 7. Уровни и и и сигнала 9 удовлетворяют условиям. . ту + + K UWKKC цлп и , и К, rnu+ + KrjU, (,, т.е. уровни сигнала 9 должны находиться внутри диапазона изменения сигнала 10.

Кроме того,

Е Е + К лр . где Е - напряжение порога срабатывания блока 5 сравнения аналоговых сигналов. Блок 5 сравнения аналоговых сигналов может быть реализован на двух компараторах, источнике опорного напряжения Е и элементе ЗИ- Когда напряжение сигнала 1 О будет находиться между уровнями и-2.и Uj-f Е, то в момент поступления на вход стро- бирования блока 5 сравнения аналоговых сигналов импульса сигнала 14 с выхода задающего генератора 4 (момент t)Ha выходе блока 5 сравнения аналоговых сигналов формируется импульс сигнала 15, переключающий младший разряд двоичного счетчика 1, выходной сигнал 16 которого переключает передним фронтом следуюп;ий разряд двоичного счетчика 1, и сигнал 10 изменяется на величину К Д (р . Одновременно одноразрядный ЦаП 7,

3, 1

управляемый выходным сигналом младшего разряда двоичного счетчика 1 , измеряет сигнал 9 на своем выходе до Уровня и . Если уровень сигнала 10 после момента t находится между уровнями и и и + Е, то в момент tj прихода следующего импульса сигнала 14 младший разряд двоичного счетчи- ка1 переключится и уровень сигнала 9 снова примет значение U.j.Чтобы указанное переключение было возможным, необходимо,;чтобы уровень сигнала 10 в момент t превьшал уровень и сигнала 9, из чего следует усло-«- вие для скорости изменения сигнала 12 на вьпсоде ГГШ 3: . 2/)игп„К;/Т Е + где т - период сигнала 14;

(и,-и,).

ли

гпи

- величина изменения сигнала

1 2 за время Т . Уровень и поддерживается на выходе одноразрядного ЦАП 7 до момента t, затем процесс повторяется. Если в момент t уровень сигнала 10 будет меньше U (сигнал 17), то напряжение Ц на выходе одноразрядного ЦАП 7 не изменяется (сигнал 13) и переключения двоичного счетчика 1 прекращаются на период Т сигнала 12 на выходе ГПН 3. Таким образом, в процессе работы устройство производит сравнение всех шагов сигнала 10 (которые соответствуют шагам сигнала 1 1 на выходе контролируемого ЦАП 8 с уровнем и сигнала 9, т.е. осуществляет контроль характеристики ЦАП 8. После того, как в течение одного периода Т сигнала 12 контролируемый ЦАП 8 безошибочно сформирует все уровни выходного сигнала 11, двоичный счетчик 1 за счет переполнения перейдет в начальное состояние и в следующем периоде Т сигнала 12 цик контроля повторяется. Равенство периодов переключения старшего разряда двоичного счетчика 1 и сигнала 12 на выходе ГПН 3 регистрируется индика

тором 2, что свидетельствует об от- сутствии ошибок в формировании сиг- нала контролируемым ЦАП 8. Если хотя бы один из уровней сигнала 11 сформирован с ошибкой, переключение двоичного счетчика 1 прекращается на время Т и период переключения стар- шего разряда двоичного счетчика 1 не совпадает с периодом сигнала на выходе ГПН 3, что регистрируется индикатором 2 и свидетельствует о

наличии нарушений монотонности или линейности характеристики контролируемого ЦАП 8. Величина ошибки 4(«4. формирования одного из уровней сигнала 11 определяется превьшением сигналом 9 уровня сигнала 10 в момент t и удовлетворяет условию

Е+(„р -а

4 Ц

гпи

от

Ж ч--у-к,и,-и

-2

откуда -i- Е+К.Д JU,

гпц

тГ

- к,.

с 0 5

0

25 30 35

40

45

5Q gg

Как видно из приведенного соотношения, величина ошибки формирования шага преобразования, регистрируемой в устройстве, не ограничена величиной шага преобразования как в прототипе, и может быть уменьшена при соответствующем выборе параметров элементов . В частности при Е + + 1 Sm- и точность устройства определяется только скоростью изменения сигнала 12 на выходе ГПН 3 и коэффициентами суммирования К и К, в аналоговом сумматоре 6, т.е. не зависит от величины напряжения порога срабатьшания Е в устройстве 5 сравнения аналоговый сигналов и величины шага преобразования и по контролируемого ЦАП 8, чем обеспечивается повьпиение точности контроля.

Формула изобретения

Устройство для контроля цифро- аналогового преобразователя, содержащее двоичный счетчик, выходы которого, кроме выхода младшего разряда, являются выходной шиной, генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен к первому входу индикатора, второй вход которого соединен с выходом старшего разряда двоичного счетчика, счетный вход которого подключен к выходу блока сравнения аналоговых сигналов, вход строЗкрования которого соединен с выходом задающего генератора, о т- личающее ся тем, что, с целью повыаения точности контроля,

в него введены одноразрядный цифро-f . аналоговый преобразователь и аналоговый сумматор, первый вход которого является входной шиной, второй вход соединен с выходом генератора пило , 14102786

образного напряжения, а выход подклю- соединен с выходом одноразрядного мен к первому информационному входу цифроаналогового преобразователя, Плока сравнения аналоговых сигналов, вход которого соединен с выходом млад- кторой информационный вход которого шего разряда двоичного счетчика.

а и..

i