Способ контроля нелийности цифроаналоговых преобразователей Советский патент 1989 года по МПК H03M1/10 H03M1/66 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля нелинейности прецизионных цифроаналоговых преобразователей .(ЦАП) .

Цель изобретения - повышение точности контроля.

На чертеже приведена схема уст- ройства, реализующего данный способ.

Устройство содержит преобразователи 1, 2 ток - напряжение, переключатели 3 - 10, вольтметр 11 и шины 12, 13 опорного напряжения. Объектами контроля явJiЯютcя ЦАП 14, 15.

Перед началом контроля производят калибровку масштабов обоих ЦАП, для чего на них подаются коды, соответствующие включению всех разрядов. Переключатели 3-8 и 10 устанавливают в верхнее положение, а переключатель 9 - в нижнее. При этом на входы предварительно подстроенных преобразова(Л

талей 1,2 поступают токи, равные соответственно i,(N) + I ,(N) и I.i(N) + + I,j(N), где I ,, I - прямые, a I, , I - инверсные аналоговые сигналы. 5 Изменением напряжений Uon, (шина 12) или Ufln (шина 13) добиваются ну- . , левых показаний вольтметра 11. После этого на ЦАП 14, 15 подают коды, соответствующие выключению всех разрядов, и определяют начальные погрешности линейности Л1,(00...00). Для ЦАП 14 устанавливают переключатели 3 и 7 в верхнее положение, подают на инвертирующий вход преобра10

15

зователя 1 ток 1, а токи I,, Т

отключают от входов преобразователей 1 и 2 установкой переключателей 4-6 в нижнее положение. Показания вольтметра 1 1 ли,(00...00) при этом про- : . порциональны току 1ДОО...ОО):

Ли,(00...0) Rdl,(00...0).

ел

СП

оэ

00

со

L Аналогично определяют величину Йелинейиости ЦАП 15:

4Uj(00...0) R4l2(00...0).

Контроль нелинейности ЦАП начина- |от с кодов, соответствующих включе- ию их старших (первых) разрядов, причем контроль ЦАП 14 и 15 на дан- iOM коде проводят последовательно, aчинaя, например, с 11АП 14. Для этого сначала на ЦАП 14 подают код, со- этветствующий включению старшего разряда, а на ЦАП 15 - код, соответствующий выключению всех разрядов. 1ереключатели 3, 4, 5, 7 устанавливают, в верхнее положение, переключатели 6, 8, 9 - в нижнее, что обеспечивает подачу на вход преобразователя тока .Ij(10,..00), а на вход преобразователя 2 - суммы токов ,(10...00) и 1(00...00). Вольтметр 11 регистрирует разность сигналов dU,(10...00), равную5

ли,(100...0) Rrii(100...0) - - I/000...0) - I,(00...0)J .

;; Для ВЫХОДНЫХ сигналов ЦАП выполни Ьтся условие

i

I Ion, II(N) + i,(N),

I on 1(Ю + i,(N).

Нелинейность ЦАП 14 при включении старшего разряда определяется выра- |кением

,1,(10...0). €lilOb-.0)

2R

. Л11(00...0) 2

Выполняя аналогичные действия для ЦАП 15, получим нелинейность dlj(10 :...00) при коде, соответствующем ,включению его старшего разряда.

После определения нелинейности ai/(10...00) и 4Ii(10...00) пере- .Ходят к контролю погрешностей на ко- pax, соответствующих включению второго разряда, для чего сначала на ЦАП 14 подают код, при которой включены два старших разряда, положение переключателей - аналогичное контролю погрешностей старшего разряда:

1,(110...0) , 417(100...0)

зи,(110...0) 2R

Затем на ЦАП 15 подают прежний код, на ЦАП 14 - код N(010...00), переключатели 3-5, 7, 9 устанавливают в верхнее положение, а переключатели 6, 8, 10 - в нижнее, что обеспечивает подачу на вход преобразователя 1 суммы токов 1(010...00) и 1(10...00), а на вход преобразова- теля 2 - токов 1(01...00).

Нелинейность ЦАП 14 при коде (010 ...00) равна:

20

.31, (010...0)

4U,(010...0) 2R

- 1(100...0) 2

25

30

Аналогично контролируют нелинейность 4Ii(110...00) и Л12(010...00) ЦАП 15 при кодах, соответствующих включению его второго разряда, при включенном и выключенном его старшем разряде, после чегр переходят к поочередному контролю погрешностей .линейности ЦАП 14, 15 при включенном третьем по старшинству разряде и всех возможных комбинациях включения

35 двух предыдущих старших разрядов, причем при включенном старшем разряде ЦАП 14 переключатели 3-10 устанавливают в положения, при которых на вход преобразователя 1 подается

О ток 1 , а на вход преобразователя 2 - сумма токов 1,и12, при этом на ЦАП 15 подают код (010...00), равный разности кодов (1010...00) и кода (011...00), а на ЦАП 15 - код (1010

З ...00). Нелинейность ЦАП 14 при включенном старшем разряде определяют по сумма полученного значения разности сигналов с выходов.преобразователей 1, 2 и нелинейности ЦАП 15

50 при коде 010...00, определенной в предыдущей стадии контроля.

При выключенном старшем разряде ЦАП 14 переключатели устанавливают 55 в положения, при которых на вход преобразователя 1 подается сумма токов 1 и 1, а на вход преобразователя 2-ток I,. При этом на ЦАП 15 подают код (110...00), равный

разности кода (1110...00) и кода Хр010...00). Нелинейность ЦАП 14 при этом определяется по разности полученного значения сигналов преобразователей 1, 2 и нелинейности ЦАП 15 при коде(110...00), определенной ранее.

По окончании контроля ЦАП 14 при /включенном третьем разряде и всех возможных комбинациях включения двух предыдущих старших разрядов повторяют ту же последовательность действий для ЦАП 15, а затем переходят к контролю нелинейности ЦАП при поочеред- ной подаче на них кодов, соответствующих последовательному включению оставшихся разрядов и перебору всех возможных комбинаций включения предыдущих старших разрядов.

Контроль продолжают до получения необходимого количества проконтролированных точек характеристики преобразования.

По значениям погрешности линейное ти в разрядных точках определяют максимальную нелинейность каждого из двух ЦАП.

Формула изобретения

Способ контроля нелинейности циф- роаналоговых преобразователей, зак- лючаюн1ийся в п-тактном цифроаналого- вом преобразовании цифровых сигналов для каждого из двух контролируемых цифроаналоговых преобразователей путем формирования выходных прямьк аналоговых сигналов, пропорциональных изменяющимся входным кодам, определении максимальной нелинейности каждого цифроаналогового преобразователя по значениям погрешности их ли- нпйности в разрядных точках, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения точности, до п-тактного цифроаналогового преобразования цифровых сигналов осуществляют формирование для каждого цифроаналогового преобразователя суммы, пропорциональных максимальному значению входных кодов прямого и р;нверсного аналоговых сигналов, а затем определяют разностный сигнал между указанными сум-

марными аналоговыми сигналами с последующим его уменьшением до нуля пу- тем изменения опорного напряжения одного из цифроаналоговых преобразователей, в первом такте п-тактного цифQo

5

о

5

5

0

роаналогового преобразования поочередно формируют для первого и второго цифроаналогового преобразователей пропорциональные минимальному значению входного кода прямые аналоговые :сигналы, являющиеся соответственно начальными значениями погрешностей линейности соответственно первого и второго цифроаналоговых преобразователей, во втором такте - поочередно для каждого контролируемого циф- роаналогового преобразователя определяют погрешность линейности в соответствующей разрядной точке - при включений первого (старшего) разряда путем формирования разностного сигнала между пропорциональным текущему значению входного кода включения первого разряда прямь1м аналоговым сигналом первого (второго) цифроаналогового преобразователя и суммой инверсного аналоговоро сигнала первого (второго) цифроаналогового преобразователя и пропорционального минимальному значению входного кода прямого аналогового сигнала второго (первого) цифроаналогового преобразователя и по сумме полученного значения разностного сигнала и начального значения погрешности линейности второго (первого) цифроаналогового преобразователя, полученного в первом такте, определяют значение погрешности линейности первого (второго) цифроаналогового преобразователя при коде, соответствующем включению его первого разряда, в каждом последующем i-м такте цифроаналогового преобразования, где i 3, 4,., ..., п, осуществляют поочередно для каждого контролируемого цифроаналогового преобразователя определение текущего значения погрешности линейности в соответствующих разрядных точках путем формирования выходных аналоговых сигналов, соответствующих текущим значениям кодов включения как j-ro разряда (j i - 1) контролируемого цифроаналогового преобразователя самостоятельно, так и совместно с разрядами с первого по (j - - 1)-й, причем число различных комбинаций - размещений с повторениями - для указанных (j - 1) разрядов равно 2 J , при этом для определения погрешности линейности первого (второго) цифроаналогового преобразователя при включенном первом разряде входного

lioAa формируют разностных сигналов между пропорциональным прямому Текущему значению входного кода пря- аналоговым сигналом первого (второго) цифроаналогового преобразовате jiH и суммой инверсного аналогового фигнала первого (второго) цифроана- jjroroBoro преобразователя и пропорционально текущему значению входно- го кода, равному разности прямого и инверсного значений кода первого (втрого) цифроаналогового преобразователя, прямого аналогового сигнала isToporo (первого) цифроаналогового преобразователя, а при выключенном lepnoM разряде входного кода формируют разностных сигналов меж- ду пропорциональным прямому текущем шачению входного кода инверсным аналоговый сигналом первого (второго) цифроаналогового преобразовате

ля и суммы прямого аналогового сигнала первого (второго) цифроаналогового преобразователя с пропорциональным текущему значению входного кода, равному разности прямого и инверсного значений кода первого (второго) цифроаналогового преобразователя , прямым аналоговым сигналом второго (первого) цифроаналогового преобразователя, причем значения погрешности линейности в соответствующих 2 разрядных точках первого (второго) цифроаналогового преобразователя в i-M такте определяют суммированием каждого из 2 полученных значений разностного сигнала и значения погрешности линейности второго (первого) цифроаналогового преобразователя, полученного в (i - 1)-м такте.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля нелинейности прецизионных цифроаналоговых преобразователей (ЦАП). Изобретение позволяет повысить точность контроля нелинейности ЦАП за счет уменьшения влияния погрешности суперпозиции на получаемый результат, так как в дан- ном способе контроля не используются зависимости между погрешностями контролируемого ЦАП на коде N и антикоде N. Т ил.

/У

л м

15

15