Устройство контроля аналого-цифровых преобразователей Советский патент 1991 года по МПК H03M1/10 

СЯ

СО

J го ел

Изобретение относится к аналоге- цифровой и информационно-измерительной технике.

Цель изобретения - повышение точ- ности контроля.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства, на фиг.2 - теневое изображение выходного кода АЦП на экране осциллографа, иллюстрирующее принцип построения изображения с использованием модуляции луча по яркости ; на фиг.З и 4 - функциональные схемы соответствующих блоков.

Устройство содержит преобразова- тель 1 параллельного кода в последовательный, первую Входную шину 2 устройства, генератор 3 пилообразного напряжения, осциллограф 4, источник 5 напряжения, сумматор 6, первую вы- ходную шину 7 устройства, делитель 8 напряжения, счетчик 9, формирователь 10 импульсов запуска, синхронизатор 11, преобразователь 12 напряжений и генератор 13 тактовых импульсов, про- веряемый аналого-цифровой преобразователь 14,

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый АЦП 14 подключается с помощью входной шины аналогового сигнала к выходной шине устройства, с помощью входной шины тактовых им- пугьсов - к выходной шине устройства а выходы АЦП 14 соединяют с первыми входами преобразователя 1.

Контроль и измерение параметров (разрешающей способности и дифференциальной нелинейности) АЦП 14 осу- ществляется по растровому изображению на экране осциллографа 4. На экране осциллографа 4 с помощью специальной развертки и модуляции яркости луча создается растровое изображе-- ние, в котором одновременно содержится информация как о разрешающей способности АЦП 14 при нескольких соседних кодовых комбинациях, так и о значениях этих комбинаций. Измеряемая величина (разрешающая способность) отображается геометрически - высотой определенного элемента изображения, что облегчает сравнение соседних элементов при определении дифференци- альной нелинейности.

На вход контролируемого АЦП 14 с выхода сумматора 6 подается напряже-

ние сложной формы, представляющее собой сумму постоянной регулируемой составляющей,образующейся на выходе 2 источника 5 напряжения и низкочастотной переменной составляющей (симметричной пилообразной формы), формирующейся на выходе генератора 3 пилообразного напряжения (ГПН). Величина пилообразного напряжения на входе сумматора 6 определяется коэффициентом деления делителя 8 напряжения. Частота повторения циклов преобразования (т.е. частота преобразования входного сигнала), задаваемая с помощью генератора 13 тактовых импульсов, во много раз превышает частоту пилообразного напряжения на вы- ходе ГПН 3, поэтому в течение Любого одного цикла преобразования входное напряжение АЦП 14 практически не успевает существенно измениться. Код с выхода АЦП 14, соответствующих этому напряжению, преобразуется в последовательную форму (фиг.2а) в преобразователе 1 , а затем после привязки в синхронизаторе 11 выводится на экран осциллографа 4 через третий вход (канал 2 управления яркостью).

Развертка осциллографа 4 запускается одновременно с началом выдачи последовательного кода, для чего в формирователе 10 из сигналов счетчика 9 вырабатывается импульс запуска, передний фронт которого перед поступлением на вход синхронизации осциллографа 4 выравнивается в синхронизаторе 11 с передним фронтом первого разряда последовательного кода.

Последовательный код, поступая на вход, модулирует яркость луча при его движении вдоль линии развертки по горизонтали, лээтому любая кодовая комбинация отображается сочетанием светлых и темных отрезков горизонтальной линии. Эти линии периодически перемещаются по вертикали под действием пилообразного осциллографа 4, Поскольку вертикальные перемещения линий развертки производятся одновременно с изменением входного напряжения АЦП 14, которое вызывает соответствующее изменение кода на выходах АЦП 14, преобразователя. 1 и преобразователя 12, на экране осциллографа 4 получается растровое изображение, показывающее связь между входным напряжением и кодом на выходе АЦП 14 (фиг. 26). Если отношение частот горизонтальной развертки и пилообразного напряжения достаточно великоs отдельные линии растра сливаются и перестают различаться. Полученное изображение можно представить состоящим из ряда горизонтальных полос, отображающих ряд кодовых комбинаций. Высот какой-либо полосы пропорциональна величине шага квантования, соответствующего отображаемой комбинации, т.е высота полосы геометрически отображает разрешаемую способность АЦП 14 при определенном коде на выходе. Количество одновременно наблюдаемых на экране полос зависит от размаха пилообразной составляющей напряжения на входе АЦП 14 и может быть выбрано любым (по усмотрению оператора) с помощью изменения коэффициента деления 8 напряжения. При измерении величины разрешающей способности количеств полос обычно выбирается не более б. В любом случае порядок отображения отдельных разрядов кода сохраняется неизменным, поэтому в изображении также видны столбцы, которые соответствуют отдельным разрядам и сохраняют свое расположение при любых изменениях входного напряжения АЦП 14

Приведенное на фиг.26 изображение соответствует лишь небольшому участку статической характеристики, Возможность контроля любых участков характеристики обеспечивается плавной регулировкой постоянной составляющей входного напряжения АЦП 14. Для регулировки постоянной составляющей оператор подает управляющий сигнал, изменяющий сигнал источника 5 напряжения в нужную область напряжений. Поиск требуемого участка характеристики АЦП 14 облегчается тем, что изображение предстг. ,я- ет собой характерный узор из прямоугольников, закономерность построения которых обнаруживается достаточно просто, а также тем, что величина отображаемого участка также регулируется оператором. Любые нарушения закономерности построения узора, вызываемые нелинейностью характеристики, легко отмечаются оператором и для их обнаружения не требуется обращаться к таблицам или производить расчеты.

Использование изобретения позволяет повысить точность контроля, таких важнейших характеристик АЦП, как

разрешающая способность и дифференциальная нелинейность благодаря тому, что точность измерения не зависит от формы пилообразного напряжения, от его размаха и частоты и определяется лишь точностью калибровки осцилло- гсафа 4 и целителя 8 напряжения. Минимальная величина шага квантования,

g поддающаяся измерению с помощью устройства, ограничивается лишь собст- венаыми шумами АЦП 14 и величиной внешних помех, проникающих в цепь формирования входного сигнала АЦП 14

5 и не зависит от шумов в узлах осциллографа 4. поэтому предлагаемое устройство хорошо приспособлено для контроля многоразрядных АЦП. При необходимости с помощью цифрового вольтметра, контролирующего величину регулируемой постоянной составляющей входного напряжения АЦП 14, можно измерить координаты той точки статической характеристики, которой

5 соответствует код, отображаемый на средней линии развертки (проходящей через центр экрана), т.е. можно измерить величину абсолютной погрешности в любой точке характеристики.

0

30

Формула изобретения

Устройство контроля аналого-цифровых преобразователей, содержащее преобразователь параллельного кода в последоватепькый, первые входы которого являются первыми входами устройства, генератор пилообразного напряжения , первый выход которого соединен с первым входом осциллографа, источник напряжения, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход которого является первым выходом устройства, о гличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, введены делитель напряжения, счетчик, формирователь импульса запуска, синхронизатор, преобразователь напряжений, генератор тактовых импульсов, выход которого является вторым выходом устройства и соединен с первым входом синхронизатора и входом счетчика, выходы которого подключены к соответствующим вторым входам преобразователя параллельного кода в последовательный и соответствующим входам формирователя импульса запуска, выход которого соединен с вторым входом синхронизатора, третий вход

которого подключен к выходу преобразователя параллельного кода в последовательный, первый выход - к второму входу осциллографа, а второй выход через преобразователь напряжений - к третьему входу осциллографа, второй выход генератора пилообразного напряжения соединен с первым входом делителя напряжения,, второй вход которого является первкг входам установки ,

выход подключен к второму входу сумматора, вторым входом установки является вход источника напряже- ни я.

Изобретение относится к аналогоцифровой и информационно-измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности контроля за счет того, что в устройство, содержащее преобразователь 1 параллельного кода в последовательный, генератор 3 пилообразного напряжения, осциллограф 4, источник 5 напряжения, сумматор 6, введены делитель 8 напряжения, счетчик 9, формирователь 10 импульса запуска, синхронизатор 11, преобразователь 12 напряжений и генератор 13 тактовых импульсов. Это позволяет исключить нестабильность изображения на экране осциллографа, а также исключить влияние собственных шумов последнего на результаты контроля. 4 ил. о SS (Л

ftj И

п

u-J

0$8Т б54зг 10

Разряды #-&Ј а3#ave#cs&

to 9 Ј7 6 S 4 3 2 / О

Л лх а

;

Q/n&fQXQ. $

Л лх а

WMfffSff/ - // //////// 7

fttSfftftW/

Smtfrff/GV MMiVffty №-f-tf/f &Ґ0 ftf/MMfOOf

KfffO#Ј //

От f/roAfa / От Ј/ro#Q /0

От &fox(Z /3

О/л u/t/#& 2

O/n &wra 9

Фиг. 4LJ