Устройство контроля аналого-цифровых преобразователей Советский патент 1988 года по МПК H03M1/10 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля точ костных параметров аналого-цифровых преобразователей (АЦП).

Целью изобретения является расширение области применении за счет получения возможности оценки нестабиль14

4275652

значению нижнего уровня U зоны перехода кодов N /Ny-1 на выходе АЦП устанавливается код N/-1, блок 4 сравнения кодов возвращается в нулевое состояние по своему выходу. Тем са- Mbw на выходе блока 4 образуется импульс, длительность которого пропор- циональна значению гистерезиса в j-й

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля гистерезиса и дрейфа аналого-цифровых преобразователей. Цель изобретения - расширение области применения. Для этого в устройство, содержащее интегратор 2, блок 4 сравнения кодов, первый и второй счетчики 9, 11 импульсов, первый элемент И 12, первый и второй триггеры 24, 19, генератор 3 тактовых импульсов, введены третий счетчик 10 импульсов, мультиплексор 22, источник 1 постоянного напряжения, три коммутатора 15-17, Т-триггер 18, элемент И 20, формирователь 21 импульсов, что позволило осуществить оценку нестабильности аналого-цифровых преобразователей. 1 шт. с (С

Ности АЦП.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит источник 1 Постоянного напряжения, интегратор 2,

Генератор 3 тактовых импульсов, блок 15 переключает полярность опорного на4 сравнения кодов, входную шину 5, выходную шину 6, шину 7 опорного кода, входную шину 8 Пуск, счетчики 9-11 импульсов, элементы И 12-14, коммутаторы 15-17 Т-триггер 18, E.S- триггер 19, элемент ИЛИ 20, формирователь 21 импульсов, мультиплексор ;22 шину 23 управления, RS-триггер ;24, шину 25 Результат измерения.

пряжения на .входе интегратора 2, и процесс в дальнейшем повторяется, при этом на выходе блока 4 образуются импульсы, длительность которых 20 1. пропорциональна гистерезису Hj. в j-й точке характеристики АЦП

tl H /tgoL. С приходом импульса .с выхоУстройство работает cлeдyюш м об- 25 да блока 4 на счетный вход счетчика

разом.

Предварительно импульсом, поступающим на шину В Пуск, обнуляются счетчик 11 импульсов и через элемент ИЛИ 20 обнуляются интегратор 2-, Т- триггер 18 и счетчики 9 и 10 импульсов. На шине 7 опорного кода устанавливается код NJ j-й точки характеристики преобразования контролируемого АЦП, тем самым устройство подготавливается к режиму Измерение . По заднему фронту импульса обнуления интегратор 2 начинает интегрировать положительное опорное напряжение ис„

точника 1, поступающее на вход интег- д тельностью Т на выходе триггера 19. ратора 2 через, коммутаторы 15и17. . При этом напряжение на выходе интегратора 2 нарастает по линейному закону с углом наклона к оси времени t и соответствующим образом изменяется код N на выходе АЦП. При достижении выходным напрч;жением интегратора 2 верхнего уровня U зоны перехода кодов NJ/N/-1 на выходе АЦП обнуляется код . В этот момент вре45

Передний фронт этого импульса образуется по фронту импульса переполнения с выхода счетчика 9 импульсов, а задний - по переднему фронту импульса переполнения счетчика 10 импульсов, который в указанном интервале осуществляет счет импульсов, снимаемых; с выхода генератора 3 тактовых импульсов, имеюш;их постоянные период и длительность. Следовательно

мени срабатывает блок 4 сравнения интервал времени Т не зависит от

дов, устанавл 1вая RS-триггер 24 в единичное состояние и переключая с помощью коммутаторов -16 и 17 полярность опорного напряжения на входе интегратора 2, напряжение на выходе которого начинает уменьшаться со скоростью, также определяемой углом ,6 . В момент равенства этого напряжения

10 точке характеристики преобразования

. АЦП.

t, H,/tgJL. Нулевое состояние блока 4 вновь

пряжения на .входе интегратора 2, и процесс в дальнейшем повторяется, при этом на выходе блока 4 образуются импульсы, длительность которых 1. пропорциональна гистерезису Hj. в j-й точке характеристики АЦП

tl H /tgoL. С приходом импульса .с выхо0

9 импульсов последний переполняется, и сигнал переполнения с его выхода сбрасывает в нулевое состояние КЗ- триггер- 24, на прямом выходе которого тем самым образуется импульс, длительность которого Т, прямо пропорциональна среднему значению Н -f гистерезиса в j-й точке характеристики АЦП

Т. 2

2(2-11 t. ) Н;ср

tg(. 4 tg«.

iclх,-1

После формирования импулнса длительности. Т формируется импульс длительностью Т на выходе триггера 19. .

Передний фронт этого импульса образуется по фронту импульса переполнения с выхода счетчика 9 импульсов, а задний - по переднему фронту импульса переполнения счетчика 10 импульсов, который в указанном интервале осуществляет счет импульсов, снимаемых; с выхода генератора 3 тактовых импульсов, имеюш;их постоянные период и длительность. Следовательно,

интервал времени Т не зависит от

гистерезиса АЦП, а является строго постоянным, зависящим лишь от емкости счетчика 10 импульсов, которую можно сделать как угодно большой.

На время указанного интервала Т импульсом с прямого выхода триггера 19 с помощью коммутатора 15 интегратор 2 запоминает значение , соответствующее последнему срабатыванию блока 4 сравнения кодов.

За время Т может произойти смещение j-ro перехода АЦП за счет его собственного дрейфа, поэтому по истечении интервала Т происходит переключение коммутатора 15, а блок 4 сравнения кодов устанавливается в состояние, которое так устанавливает контакты коммутаторов 16 и 17, что выходное напряжение интегратора 2 устремляется к соответствующему значению U;,, Ut зоны гистерезиса. Это

время, наступающее после паузы (ин тервал ТА), и будет временем, пропорциональным нестабильности АЦП в соответствующей j-й точке характеристики преобразования. Далее процесс аналогичен процессу на интервале T/t .

По заднему фронту импульса д-пи- тельностью Т снова происходит установка в единичное состояние RS-триг- гера 24, если на начало паузы Tj ня- пряжение на выходе интегратора 2 сказывается больше, чем к концу этой паузы за счет дрейфа АЦП. Если наоборот то RS-триггер 24 устанавливается в единичное состояние с некот орой задержкой, определяемой уходом характеристики преобразования АЦП в противоположную сторону.

Положительный импульс на прямом выходе RS-триггера 19 образуется -в момент появления импульса переполнения с выхода счетчика 9 импульсов. Длительность Т этого импульса можно представить следующим образом

Тз Т,+Т,-HTj, Т

где

время, пропорциональное уходу контролируемого АЦП.

Указанные временные интервалы преобразуются в количество импульсов при помощи задающего генератора 3, элементов И 12 и 13. Таким образом, на выход элемента И 12 за время измерения проходит количество импульсов, пропорциональное Т, , т.е. гистерезису , а на выход элемента И 13 приходит количество импульсов, пропорциональное времени , т.е. сумме гистерезиса и дрейфа.

В зависимости от управляющего кода шины 23 мультиплексор 22 пропускает на вход счетчика 11 количество импульсов, пропорциональное либо интервалу времени Т, либо интервалу времени .

20

5

15 , 75Ь5.

Далее устройство возвращается в исходное состояние в момент появления на выходе счетчика 9 второго импульса переполнения. При этом КЗ- триггер 24 и Т-триггер 18 устанавливаются в нулевое состояние; по заднему фронту импульса на прямом выходе Т-триггера 18 формирователь 21 обра- 1Q зует импульс сброса для интегратора 2 и счетчиков 9 и 10.

По окончании этого импульса счетчик 10 в течение интервала Т. переполнения, устанавливая RS-триггер 19 в нулевое состояние.

Таким образом, для измерения гистерезиса и ухода j-ro перехода АЦП на шине 23 мультиплексора 22 устанавливают сначала код, соответствующий получению информации о гистерезисе, а затем с повторным запуском меняют на шине 23 управляющий код для получения информации о гистерезисе и уходе.

Окончательную информацию о нестабильности j-ro перехода АЦП полу1: а ют путем простого вычитания первого значения, записанного в счетчике 11 (, из второго.

Формула изобретения.

Устройство контроля аналого-цифровых преобразователей, содержащее интегратор, выход которого является выходной шиной., блок сравнения кодоз, два счетчика и :лульсов, два RS-триг-- гера, пердый элемент И и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом первого RS- триггера, R-вход которого соединен с выходом переполнения первого счетчика импульсов, счетный вход которого объединен с S-входом первого RS- григ- гера и подключен к выходу блока сравнения кодов, первые входы которого являются входной шиной, а вторые - шиной опорного кода, выходы второго счетчика импульсов являются выходной шиной Результат измерения, о т - личающееся тем, что, с целью расширения области применения за счет возможности оценки нестабильности аналого-цифровых преобразователей, введены источник постоянного напряжения, три коммутатора, мультиплексор, Т-триггер, второй и

третий элементы И, элемент ИЛИ, формирователь импульсов и третий счетчик импульсов, выход переполнения которого соединен с R-входом второго Ьз-триггера, вход установки в О объединен с входами установки в О первого счетчика импульсов, Т-триг- гера и интегратора и подключен к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого объединен с входом установки в О второго счетчика импульсов и является входной шиной Пуск, а второй вход через формирователь импульсов объединен с пер- вым входом второго элемента И и подключен к прямому выходу Т-триг- гера, инверсный выход которого подключен к третьему входу первого элемента И, выход которого соединен с первым информационным входом мультиплексора, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика импульсов, управляющий вход мультиплексора является входной шиной уп- равления, второй информационный вход подключен k выходу второго элемента И, второй вход которого соединен с

инверсным вькодом второго RS-тригге- ра, а третий вход объединен с первым входом третьего элемента И и подключен к выходу генератора тактовых импульсов, причем счетный вход третьего счетчика импульсов соединен с выходом третьего элемента И, второй вход которого объединен с управляющим входом первого коммутатора и подключен к прямому выходу второго RS- триггера, S-вход которого объединен с Т-входом Т-триггера и подключен к выходу переполнения первого счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с управлякнцими входами второго и третьего коммутаторов, первые и вторые входы которых попарно объединены и подключены к соответствующим выходам источника постоянного напряжения, при этом вы ход второго коммутатора соединен с первым входом первого коммутатора и является 1шной нулевого потенциала, выход третьего коммутатора соединен с вторым входом первого коммутатора, выход которого подключен к входу интегратора.