Устройство для контроля функционирования аналого-цифровых преобразователей в динамическом режиме Советский патент 1991 года по МПК H03M1/10 

Изобретение относится к электроизмерительной и вычислительной технике и может быть использовано при построении устройств для поверки сверхвысокочастотных (СВЧ) аналого- циЛровых преобразователей (АЦП) в динамическом режиме при быстроизменяю- щемся входном сигнале„

Цель изобретения - расширение области применения путем обеспечения возможности контроля сверхбыстродействующих аналого-цифровых преобразователей и возможности измерения времени преобразования

На фиг о 1 представлена структурная схема устройства для контроля функционирования СВЧ АЦП в динамическом режимео

Устройство содержит генератор 1 гармонического сигнала, генератор 2 тактовых импульсов, исследуемый АЦП 3, формирователь 4, делитель 5 частоты, управляемый элемент 6 задержки, блок 7 параллельных стробоскопических преобразователей, блок 8 памяти, коммутатор 9, счетчик 10 адресов, блок 11 обработки результатов измерений, включающий буфер 12 канал электронно-вычислительной машины (ЭВМ)„

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 вырабатывает близкий к идеальному синусоидальный тестовый (гармонический с малым содержанием побочных гармоник) сигнал частоты Fftx Частоту тактирования Ртак генератора 2 тактовых импульсов выбирают близкой к кратной частоте входного сигнала F в по Формуле

(1)

где Кц

такт 1 Я

l,-,-J,O

K,FBX+ Af,

- коэффициент кратности частоты татирования к частоте входного сигнала АЦП;

if - разница между частотой тактирования и частотой, I кратной частоте

входного сигнала

Разницу частот &f выбирают такой, чтобы значение кода исправного АЦП иэменялось на величину не большую, чем величина наименьшего значащего разряда (НМЗР) при каждом последующем запоминании,мгновенных значений

0

5

0

выходного кода АЦП (при максимальной скорости нарастания входного сигнала)„ Таким образом, запоминаемая серия кодов представляет отрезок оцифрованно- го тестового гармонического сигнала.

Трансформацию спектра высокочастотных выходных сигналов АЦП в низкочастотные осуществляют с помощью стробоскопического способа преобразования временного масштаба повторяющихся электрических сигналов, заключающегося в сжатии их спектра (временного расширения) без искажения Формы сигналов.

Трансформация спектра в устройстве реализована следующим образом„ Импульсы с частотой Ртдетс выхода генератора 2 тактового импульса через формирователь 4 поступают на тактовый вход АЦП 3. Также эти импульсы поступают на делитель 5 частоты, который имеет коэффициент деления К-. На выходе делителя 5 получают импульсы с частотой

5

0

5

0

5

0

5

Frni,t/Kfl.

(2)

зоп i -nm/ixa С приходом задержанного управляемой линией 6 задержки стробирующего импульса с делителя 5 частоты на блок 7 происходит фиксация мгновенного значения выходного кода АЦП 3 до прихода следующего стробирующего импульса. Интервал времени между двумя стробим- пульсами можно выразить

т - 1 - ЈЈ - v т

1етр F F Ttur г гзап гтакт (з)

Зафиксированные выходные кодовые импульсы МЩ расширяются по времени в Ґу раз по сравнению с длительностью импульса, поступающего от АЦП на стробпреобразователь. Если Кг выбран большим (Кг 10.. .100) , то даже при высокой частоте Ртактчастота записи зафиксированного значения выходного кода АЦП в блок 8 памяти будет низкой. Выбор режима Запись/ считывание блока 8 памяти осуществляется сигналом Ввод/вывод, поступающим от ЭВМ через буфер 12 канала ЭВМ. Адресация блока 8 памяти имеет два режима. В режиме накопления информации (запись) адресация происходит по информационному каналу коммутатора 9 от счетчика 10 адресов, счетный вход которого подключен к выходу делителя 5 частоты. В режиме извлечения информации (считывание) из блока 8 ламяти в ЭВМ адресация

происходит по информационному каналу коммутатора 9 от ЭВМ через буфер 12 канала ЭВМ (порт установки адреса ячеек памяти). Выбор канала коммутатора 9 осуществляется тем же сигналом что и выбор режима блока 8 памяти.

Измерение времени преобразования происходит следующим образом. Интервал времени от момента прихода тактирующего импульса в А1Щ 3 и момента прихода стробирующего импульса в стробпреобразователи 7, Фиксирующего мгновенное значение выходного кода А1Ш, меняют с помощью управляемого элемента 6 задержки Управление осуществляется от ЭВМ через буфер 12 канала ЭВМ (порт установки задержки). Если этот интервал времени становится меньше времени преобразования АЦП 3, то в блок 8 памяти записываются смешанные коды, полученные в результате действующего и предыдущего тактов преобразования, и получаются искажения выходного сигнала

Таким о,бразом, уменьшая время задержки, т.е„ интервал времени между тактовым и стробирующим импульсами при помощи управляемого элемента 6

-,Частоты генераторов 1 и 2, разница частот ДЈ, а также коэффициент кратности К и коэффициент К выбираются исходя из структуры исследуемого АЦП, максимальной частоты его работы и быстродействия имеющихся элементов запоминающих устройств. На пример, для полностью параллельной схемы шестиразрядного АЦП, работающего с тактовой частотой 1000 МГц, основные параметры устройства следующие: коэффициент кратности частот тактирующего и входного тестового си налов АЦП К| 2; коэффициент деления частоты К Ј 200, разница частот

задержки от некоторой начальной вели- 30 uf - + 12 кГц, частота стробирования

и записи информации в блок памяти 5 МГц, нестабильность частоты генераторов 1 и 2 не хуже 10

чины, заведомо превышающей время преобразования до величины, при которой искажения выходного сигнала АЦП, полученные путем расчета на ЭВМ по формулам, превышают допустимый уровень, проводят отсчет времени преобразования.

Устройство работает под управлением ЭВМо В начале ЭВМ выполняет программу обслуживания (управления) устройства, т.е0 устанавливается количество отсчетов N, код максимально задержки для управляемого элемента 6 задержки. Затем под управлением ЭВМ происходит смена выбранного канала коммутатора 9 и смена режима блока 8 памяти с записи на считывание. С этого момента адресация блока 8 памяти ведется от ЭВМ через буфер 12 канала ЭВМ (порт установки адреса ячейки памяти) и начинается загрузка данных с блока 8 памяти в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) ЭВМ. После окончания загрузки ЭВМ выполняет программу обработки данных согласно алгоритму, а остальная часть устройства работает в режиме заполнения блока 8 памяти новыми данными (при другой установленной задержке)

-7

35

Формула изобретения

Устройство для контроля функционирования аналого-цифровых преобразователей в динамическом режиме, со4Q держащее генератор тактовых импульсов генератор гармонического сигнала, выход которого является новой выходной шиной, последовательно соединенные блок памяти и блок обработки резуль45 татов измерения, управляющий выход которого соединен с управляющим входом блока памяти, отличают, е J& с я тем, что, с целью расширения области применения путем обеспечения

5Q возможности поверки сверхвысокочастот ных преобразователей и измерения времени преобразования, введены блок параллельных стробоскопических преобразователей, делитель частоты, формирователь, управляемый элемент эадерж-

55

ки, коммутатор и счетчик адреса, выходы которого соединены с соответствующими первыми информационными входами коммутатора, выходы которого сое

5

0

5

Потом снова происходит загрузка да№- ных в ОЗУ ЭВМ, и, как видно по алгоритму, процесс многократно повторяется до тех пор, пока не будет установлено: годен или бракованный исследуемый АЦП в динамическом режиме (функциональнии контроль); время преобразования исследуемого АЦП; динамическая нелинейность в наименьших значащих разрядах (НМЗР) при любых, заданных, оператором, значениях задержки стробимпульса относительно тактирующего импульса.

-,Частоты генераторов 1 и 2, разница частот ДЈ, а также коэффициент кратности К и коэффициент К выби- раются исходя из структуры исследуемого АЦП, максимальной частоты его работы и быстродействия имеющихся элементов запоминающих устройств. Например, для полностью параллельной схемы шестиразрядного АЦП, работающего с тактовой частотой 1000 МГц, основные параметры устройства следующие: коэффициент кратности частот тактирующего и входного тестового сигналов АЦП К| 2; коэффициент деления частоты К Ј 200, разница частот

0 uf - + 12 кГц, частота стробирования

амя час

-7

35

Формула изобретения

Устройство для контроля функционирования аналого-цифровых преобразователей в динамическом режиме, содержащее генератор тактовых импульсов, генератор гармонического сигнала, выход которого является новой выходной шиной, последовательно соединенные блок памяти и блок обработки результатов измерения, управляющий выход которого соединен с управляющим входом блока памяти, отличают, е J& с я тем, что, с целью расширения области применения путем обеспечения

возможности поверки сверхвысокочастотных преобразователей и измерения времени преобразования, введены блок параллельных стробоскопических преобразователей, делитель частоты, формирователь, управляемый элемент эадерж-

ки, коммутатор и счетчик адреса, выходы которого соединены с соответствующими первыми информационными входами коммутатора, выходы которого сое716443788

динены с соответствующими адреснымитактовых импульсов и входу формировавходами блока памяти, а вторые ин-теля, выход которого является второй

формационные входы - с соответствую-выходной шиной, выход управляемого

щими первыми информационными выходами,элемента задержки соединен с управблок обработки результатов измерения,лякицим входом блока параллельных стровторые информационные выходы которогобоскопических преобразователей, инсоединены с соответствующими управля-формационные входы которого являются

юшими входами управляемого элементавходной шиной, а выходы соединены с

задержки, информационный вход кото- 10соответствующими информационными вхорого объединен со счетным входомдами блока памяти, управляющий вход

счетчика адреса и подключен через ,которого объединен с управляющим входелитель частоты к выходу генераторадом коммутатора.

Изобретение относится к электроизмерительной и вычислительной технике и может быть использовано при построении устройств для поверки сверхвысокочастотных аналого-цифровых преобразователей (АЦП) в динамическом режиме„ Изобретение позволяет расширить функциональные возможности устройства путем обеспечения возможности контроля СВЧ АЦП в динамическом режиме и измерения времени преобразования за счет введения в устройство, содержащее генератор 1 гармонического сигнала, генератор 2 тактовых импульсов, АЦП 3, блок 8 памяти, блок 11 обработки результатов измерений, формирователя 4, делителя 5 частоты, блока 7 стробоскопических преобразователей, управляемого элемента 6 задержки, коммутатора 9, счетчика 10 адресов. Преимущество устройства заключается в том, что оно позволяет провести трансформацию спектра выходных сигналов преобразователя из области сверхвысоких частот в область низких частот, в результате чего появляется возможность записывать выходные сигналы преобразователя в блок памяти, не предъявляя к нему высоких скоростных требований, а также измерять известным для низкочастотных преобразователей методом время преобразования поверя- , емого объекта (АЦП) t ил. % 4 00 J 00