Способ коррекции погрешностей аналого-цифрового преобразователя Советский патент 1992 года по МПК H03M1/10 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для метрологического обеспечения прецизионных цифровых информационно-измерительных систем и комплексов, использующих преобразование аналоговых сигналов в цифровой код, которые предусматривают исключение влияния на результат измерения погрешности нелинейности и погрешностей, связанных с изменением параметров функции преобразования измерительного устройства.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

На фиг.1 приведена блок-схема устройсгва, реализующего предлагаемый способ коррекции погрешностей аналого-цифрового преобразования; на фиг.2 - иллюстрация предлагаемогоспособа коррекции погреш. ностей аналого-цифрового преобразования.

Устройство, реализующее способ, содержит управляющий вычислительный комплекс с оперативным запоминающим устройством (УБК), магистраль 2 типа общая шина, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 3, входной коммутатор 4 аналоговых сигналов, сумматор 5 аналоговых сигналов, задатчик б аналогового обрезцовогосигнала,точный

цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 7, ,/|Сточник 8 измеряемого сигнала. Управление измерительными преобразователями 3-7 осуществляется от УВК 1 через магистраль 2, обмен информацией между УБК 1 и измерительными преобразователями 3 и 7 также осуществляется через магистраль 2.

Сущность способа заключается в следующем.

Первоначально производят аналогоцифровое преобразование исходного сигнала хист, в результате чего получают выходной код yi, который путем цифроаналогового преобразования, полагаемого идеальным, преобразуют в аналоговый сигнал Уэталон F(yi) yi. Затем полученный сигнал Уэталон суммируют с образцовым сигналом К и осуществляют аналого-цифровое преобразование сигналов Уэталон и (Уэталон + К) С получением выходных сигналов соответственно у2 и у2 Первый скорректированный результат находится на пересечении линии решений у yi и прямой (ВЙ ). Уравнение прямой, проходящей через две точки В (xi, yi) и в {х2, У2), имеет вид

(. У2-У1 Лх+fyi- xiY2) Х2-Х1 Х2-Х1

Учитывая, что Х2 - xi Е, xi yi, для первого скорректированного результата имеем

.L(,, „

-Р-

(3)

Полученный результат, а также сумма (хкор + Е) вновь подвергаются аналого-цифровому преобразованию, в итоге которого получаются выходные сигналы уз и уз соответственно. Второй скорректированный результат ищется на пересечении линии решений у у1 и прямой {DD).

По аналогии с (3) имеем

ъ-.),

KOp-....

(4)

Для п-го скорректированного результата

V rn-t n(

)

где уп+1. Уп+1 результаты аналого-цифрового преобразования (п-1)-го скорректированного результата Хкор и суммы (хкор + К) соответственно.

Очевидно, что при достаточно малом значении Е предлагаемый способ реализует метод Ньютона. Погрешность нахождения истинного значения преобразуемой величины Хист, не превышает в п-м такте полуразности двух последних скорректированных результатов

п -1

V

Хкор

(6) о

и может быть сведена к сколь угодно малой величине за конечное число тактов. На практике в подавляющем большинстве случаев удовлетворительная точность достигается на 3-5-м шаге коррекции результата преобразования.

Указанная в предлагаемом решении совокупность признаков является новой.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом.

В lepaoM цикле измерений исходная аналоговая величина хист от иcтoчниka 8 через коммутатор 4 подается на вход АЦП 3, который производит цифровое измерение исходной аналоговой величины хист и выдает в магистраль 2 код результата yi, который запоминается в ОЗУ УВК 1, а также поступает на вход ЦАП 7, который осуществляет обратное преобразование поступившего кода в аналоговый сигнал Уэталон. Этот сигнал поступает на вход сумматора 5. где суммируется с аналоговым образцовым сигналом К, генерируемым задатчиком 6. Затем на вход АЦП 3 через коммутатор 4 поочередно подаются сигналы иэталон с выхода ЦАП 7 и (иэталон + К) с выхода сумматора 5, результаты преобразований которых У2 и у2 через магистраль 2 поступают в УВК 1, где происходит вычисление первого скорректированного результата измерений в цифровой форме Хкор по выражению (5). На этом первый цикл-измерений заканчивается,

Второй, а также все последующие циклы измерений производятся аналогично первому с той лишь разницей, что на вход ЦАП 7 поступает сигнал хкор , полученный в предыдущем цикле.

В конце каждого цикла, начиная с второго, УВК 1 производит проверку точности результата согласно выражению (6), и в случае достижения требуемой точности УВК 1 прекращает итеративную процедуру и выдает последний скорректированный результат Хкор в качестве окончательного.

Для пояснения фиг.2, иллюстрирующей предлагаемый способ, укажем, что прямые (ВЙ ), (DD), (GG)-3TO секущие реальной функции преобразования, точки С, Е, Н -это соответственно точки пересечения этих секущих с линией решения у yi, абсциссы которых Xкop хкор и Хкор представляют собой последовательность скорректированных результатов преобразования сигнала Хист. Точка А (хист и yi) отображает истинное аналого-цифровое преобразование.

Формула изобретения Способ коррекции погрешностей аналого-цифрового преобразования, заключающийся в формировании кода, пропорционального входному аналоговому сигналу, с последующим его запоминанием, осуществлении п-циклов коррекции, в первом из которых формируют первый промежуточный аналоговый сигнал, пропорциональный запомненному коду, с последующим формированием кода, пропорционального первому промежуточному аналоговому сигналу, и его запоминанием, вычисляют скорректированный код по кодам, пропорциональным входному аналоговому сигналу и первому промежуточному аналоговому сигналу, запоминают его и сравнивают скорректированный код с наперед заданным кодом, в случае превышения последнего над скорректированным кодом формируют выходной код, равный скорректированному коду, в противном случае, осуществляют последующий цикл коррекции, в котором первый промежуточный аналоговый сигнал формируют пропорциональным запомненному в предыдущем цикле коррекции скорректированному коду, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, после формирования первого промежуточного аналогового сигнала формируют второй промежуточный аналоговый сигнал путем добавления к первому промежуточному аналоговому сигналу образцового сигнала с последующим формированием кода, пропорционального второму промежуточному аналоговому сигналу, а скорректированный код вычисляют по формуле

(v..b

yl

У2

где yi - код, пропорциональный входному аналоговому сигналу;

У2 - код, пропорциональный первому промежуточному аналоговому сигналу;

У2 - код, пропорциональный второму промежуточному аналоговому сигналу;

К- код величины образцового сигнала;

X - скорректированный код.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для метрологического обеспечения прецизионных цифровых информационно-измерительных систем и комплексов, использующих преобразование аналоговых сигналов в цифровой код, которые предусматривают исключение влияния на результат измерения погрешности нелинейности и погрешностей, связанных с изменением параметров функции преобразования измерительного устройства. Цель изобретения - повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в способе коррекции погрешностей аналого-цифрового преобразования, включающем прямое преобразование исходного сигнала, обратное и прямое преобразование промежуточных сигналов с корректировкой их в процессе преобразования на величину образцового сигнала, а также осуществляют обратное преобразование результата прямого преобразования исходного сигнала, последующее прямое преобразование полученного сигнала, затем суммирование полученного сигнала с образцовым сигналом и прямое преобразование полученной суммы сигналов, после чего первый скорректированный результат преобразования исходного сигнала определяют по формулеX =КY!j-Y2(Y1-Y2 +Y^-Y2 КYl)где YI - результат аналого-цифрового преобразования исходного сигнала; Ya - результат аналого-цифрового преобразования значения цифроаналогового преобразования величины YI; Y2 - результат аналого- цифрового преобразования суммы значения цифроаналогового преобразования величины YI и значения К; К - величина образцового сигнала, затем осуществляют прямое преобразование полученного скорректированного результата, а также суммирование полученного результата с образцовым сигналом и прямое преобразование суммы этих сигналов, после чего вычисляют следующий скорректированный результат преобразования исходного сигнала по указанной формуле, в которой Y2 - результат аналого-цифрового преобразования предыдущей скорректированной величины; Y2 - результат аналого-цифрового преобразования суммы значений предыдущей скорректированной величины и образцового сигнала, и так далее до получения результата преобразования исходного сигнала с заданной точностью. 2 ил.^^ 00о00>&