УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРКИ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ Советский патент 1968 года по МПК H03M1/10 

Известен ряд устройств для поверки аналого-цифровых преобразователей (АЦП) напряжений одной полярности, основанных на том, что на вход АЦП подается постоянное напряжение или перепад напряжений и сравниваются показания индикаторных устройств преобразователей со значениями напряжений на входе.

Погрешность преобразования АЦП определяется совокупностью двух составляющих: статической и динамической погрешностей. Для быстродействующих АЦП, используемых при быстроменяющихся амплитуде и частоте сигналов, динамическая погрешность может быть сравнима со статической. Поэтому важно учесть при поверке быстродействующих АЦП все составляющие погрешности.

При поверке АЦП с помощью известных устройств учитываются не все составляющие погрешности, например не учитывается погрешность, возникающая благодаря изменению входной величины за время преобразования. Последнее весьма существенно, например, при использовании АЦП в системах автоматического регулирования с обратными связями.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что выход генератора образцового напряжения через формирователь подключен к одному входу схемы совпадения и через фазовращатель, умножитель частоты и формирователь - к другому входу схемы совпадения, а выход схемы совпадения через избирательный усилитель соединен с индикатором совпадений. Для учета всех составляющих погрешности на вход АЦП подается напряжение синусоидальной формы фиксированной частоты и с помощью поверяемого АЦП определяются мгновенные значения этого напряжения в определенные, наперед заданные моменты времени. При этом показания индикаторного устройства АЦП сравниваются с мгновенными значениями напряжения, соответствующими заданным моментам времени, полученным расчетным путем и приведенным в виде таблицы.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства, на которой приняты следующие обозначения: 1 и 2 - индикаторные устройства; 3 - генератор образцового синусоидального напряжения; 4 - поверяемый преобразователь; 5 - схема управления; 6 - образцовый прибор, измеряющий действующее значение синусоидального напряжения; 7 - низкочастотный формирователь; 8 - каскад совпадений; 9 - высокочастотный формирователь; 10 - избирательный усилитель; 11 - неградуированный фазовращатель; 12 - умножитель частоты с коэффициентом умножения, равным n; 13 - индикатор совпадений.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с частотой f от генератора 3 образцового напряжения синусоидальной формы поступает на входы поверяемого преобразователя 4, образцового прибора 6, низкочастотного формирователя 7 и неградуированного фазовращателя 11. С выхода фазовращателя 11 напряжение с частотой f поступает на умножитель частоты 12 и далее через высокочастотный формирователь 9 на каскад совпадений 8.

К другому входу каскада совпадений подводится напряжение с низкочастотного формирователя 7. В момент совпадения низкочастотных и высокочастотных импульсов с выхода каскада совпадений сигналы поступают на схему управления 5 и избирательный усилитель 10. Индикация совпадений импульсов осуществляется индикатором совпадений 13, который может быть инерционного или безынерционного типа. На второй вход схемы управления 5 подается с выхода умножителя частоты 12 последовательность импульсов с частотой следования импульсов nf.

Схема управления 5 выделяет два импульса, которые являются управляющими для АЦП и соответствуют моментам времени t₁ и t₂. Причем, выделяя различные по порядку импульсы, можно выбирать требуемые моменты времени t₁ и t₂ (фиг. 2). Двумя выходами схема управления связана с двумя индикаторными устройствами, а другие входы индикаторных устройств подсоединены к выходам АЦП.

После подачи на первый вход индикаторного устройства 1 командного импульса с выхода схемы управления 5 в нем производится запись результата преобразования напряжения U, соответствующего моменту времени t₁, а после подачи командного импульса на индикаторное устройство 2 - запись результата преобразования напряжения U+ΔU, соответствующего моменту времени t₂. Отсчет времени производится от момента времени t₀ (фиг. 2), но из-за временной задержки, возникающей в цепи формирования командных импульсов, имеет место погрешность в определении момента преобразования. Для устранения этой погрешности используется цепь, состоящая из низкочастотного формирователя 7, каскада совпадений 8, высокочастотного формирователя 9, избирательного усилителя 10, индикатора совпадений 13 и неградуированного фазовращателя 11. Низкочастотный формирователь 7 формирует из образцового синусоидального напряжения остроконечные импульсы. Высокочастотный формировать 9 формирует остроконечные импульсы из прямоугольных импульсов, получаемых на выходе умножителя частоты 12. Совпадение этих импульсов во времени фиксируется индикатором совпадений 13, а каскад совпадений 8 выдает командный импульс на схему управления 5. Для повышения точности определения момента совпадения импульсов применен избирательный усилитель 10, настроенный на к-ю гармонику. Для сдвига во времени последовательности импульсов на выходе умножителя частоты 12, используется неградуированный фазовращатель 11.

Использование избирательного усилителя позволяет отсчитывать начальный момент времени и моменты времени, соответствующие определенным значениям аргумента синусоиального напряжения с высокой степенью точности. Погрешность «временного» разбиения аргумента синусоиды не превышает сотых долей градуса.

Устройство для поверки аналого-цифровых преобразователей, содержащее генератор и измеритель образцового синусоидального напряжения, отсчетные устройства, блок управления, отличающееся тем, что, с целью определения, общей погрешности преобразования, выход генератора образцового напряжения через формирователь подключен к одному входу схемы совпадения и через фазовращатель, умножитель частоты и формирователь - к другому входу схемы совпадения, а выход схемы совпадения через избирательный усилитель соединен с индикатором совпадений.