Измеритель дрейфа цифровых вольтметров Советский патент 1979 года по МПК H03K13/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для эксТ1ериментальных исследований и контроля точности аналого-цифровых преобразователей напряжения (АЦП).

Известны устройства для по.верки аналого-цифровых преобразователей напряжеH}ie - код. змеряюн1ие пх статические характержтики инструментальной ногрешности 1.

Недостаток этих устройств - ограниченные функциональные возможности.

Известен также излмеритель дрейфа цифро.вых вольтметров, содержандий источник образцового напряжения, суммирующий элемент, генератор импульсов, элемент сравнения кодов, делитель частоты, два преобразователя числа импульсов в напряжение, два пороговых элемента, реверсивный счетчик, нреобразователь .код - напряжение, .телитель напряжения и самопиН1уп111й вольтметр. При этом источник образцового нанряжения через суммирующуЕО схему подсоединен к входу поверяемого цифрового вольтметра, выход которого подключей к входу элемента сравнения кодов, соединенного своими выходами с преобразователями числа импульсов в напряжение, которые через пороговые элементы соединены: один с входом «Сложение реверсивного счетчика, другой - с входом «Вычитание. Выход реверсивного смотчика через преобразователь код - напрял ение подключен к самопишущему вольтметру и к делителю напряжения, выход делителя напряжения -- к второму входу суммирующего элемента. Кроме того, генератор «мпульсов соедц ен с входом «Пуск новеряемого цифрового вольтметра и через дел 1тель частоты со сбросовым; входа.ми преобразователей числа импульсов в напряжение 2.

Однако известное устройство нельзя использовать для исследования распределения погрешности аиа.того-цифрового преобразователя но шкале.

Целью изобретения является расширенне ф нкцг 0 1а.ьных возможностей устройства.

Предлагаемое устройство содержит образцовый преобразователь код - напряжение, суммируюцщй элемент, элемент сравнеция кодов, два нреобразователи числа ИМПУЛЬСОВ в напряжение, два пороговых элемента, реверсивный счетчик, .преобразователь код - напряжение, самопишущий вольтметр, генератор импу.тьсов, делитель частоты делитель напряжения. Выход образцового преобразовате.ля код - напряжение соединен с вхо.1ом суммирующего элемента, выход которого подсоединен к входу

контролируемого АЦП, а выход последнего подключен К входу элемОнта сравнения коДО.В, оба выхода которого соединены с входам соответстЕ Ю1цих лреобразователей числа импул 1сов и напряжение, а выходы каждого из них - с входами соответствующих пороговых элементов, выходы которых подключены: одного - к входу «Слойчение реверсивного счетчика, .второго - к входу «Вычитание реверсивного счетчика. Выход последнего соединен с входом преобразователя код - напряжение, чей выход через аналоговое за.поминаюшее устройство соединен с входом самаипшуи;его вольтметра и через делитель наагряжения с вторым входом суммирующего элемента. Кроме того, выход генератора кмпульсов соединен с входом «Пуск контролируемого АЦП и с входом делителя частоты, выходы которого подключены к входам «Сброс преобразователей числа и.мнульсов в напряжение.

Особенностью предлагае.мого устройсгва является то, что в него введены дог.э.лнктельиый делитель частоты, аналоговое запоминающее устройство и дополнителыплГ счетчик, вход которого соединен с выходом дополннтсл 5ного делителя частоты, вхоао.м «Сброс реверсивного счетчика и входом аналогового заио.минающего устройсгва, другой вход которого связан с выходо.м преобразователя код-на1Иряже1ше, а выход - с входом 1само;пищущего вольтметра. Вход дополнителы ого делителя частогы соединен с выходом делителя частоты, выход дополнительного счетчика - -с входом образпового источника напряжения, выполнениого в виде образпового преобр.азователя код - напряжение, и € дополнительным входом элемента сравнения кодов.

Па чертеже ириведена функциональная электрическая схе.ма устройства.

Устройство содержит образцовый преобразователь / код-напряжение, суммируюЩ-ий элемент 2, контролируемый преобразователь 3, элемент 4 сравнения, преобразователи 5 6 числа имиульсов в напрял ение, пороговые 7, 8, реверсивный счетчик Р, преобразователь 10 код-напряжение, аналоговое запоминающее устройство //, самопищущий вольтметр 12, делитель 13 напряжения, генератор 14 пмпульC01S, первый делитель 15 частоты, .второй делитель 16 частоты и двоичный счетчик 17.

Выход образцового преобразо:В|ателя / код-напряжение соединен с иервым входом еу.м.мирующего элемента 2, второй вход которОГО связан с выходом делителя 13 напряжения. Выход суммирующего элемента 2 подключен к входу контролируемого АЦП 3, вход виещнего запуска которого подсосдииеи к выходу генератора 14 нмпульео: выход контролируемого АЦП - к первому входу элемента 4 сравнения кодов, на второй вход которого постуиает опорный код с выхода счетчика /7.

Выходы элемента срав.нения кодов подключены к входа.м преобразователя 5 к 6 числа импульсов в напряжение, .выходы которых соединены соответственно с входами пороговых элементов 7 и 5. Выходы элементов 7 и 5 подключены к сум.мирующему и вычитаюп 1ему входам реверсивного счетчика 9, выход которого соединен с входом преобразователя 10 код-напряжение. Сигнал с .выхода преобразователя 10 код-папрял ение поступает на вход делителя 13 и па заломинающий вхо.д аналогового запоминающего устройства //, -выход которого подключен к входу -самопищущего вольтметра }2. Сигнал с выхода генератора J4 импульсов поступает на вход делителя 15 частоты, выход лереполпения которого подключен к делителю 16 частоты и входам «Сброс преобразователей 5 н 6 числа импульсов в напрялчбпие. Выход делителя 16 частоты соединен с входом «Сброс реверсивного счетчика 9, с синхронизирующим входом аналогОВого запо.минающего устройства // и со счетным входо.м счетчика 17, ВЫХОД которого подключен к второму входу элемента сравнения кодов и к входу образцового преобразователя / код-напряЖение.

До начала работы устройства все его счетчпки и делители частоты находятся в излевом состоянии. Образцовый преобразователь / код-лапряженле выдает } апряжение

Ui (1 + 0,5)д,

где I - целое число, определяелше состояние.м двоичного счетчика /7 и равное номеру контролируемой точки диапазона АЦП;

q - ступень Квантованпя АЦП.

В начальный момент вре.мени на вход АЦП постуиает напряжение Uo Q,5q, соответствующее но.мпнальной границе разделяющей нулевую и первую ступенп квантования АЦГ1.

С подключением генератора 14 импульсов к АЦП, последний с частотой генератора 14 подает на элемент 4 сравнения кодов результаты измерения в виде кода Л,-. Ца второй вход эле.меита сравнения кодов подается код, соответствующий коду счетчика /7. Ца первом 1выходе элемеита 4 сравнения кодов появляется единичный п.мп льсный сигнал, если значение кода N. меньще или равно /, а на втором - если .

Цнструментальная погрещность АЦЦ До в заданной точке ело шкалы является случайной величиной. Папряжеиие Uj оиределястся математическими ожиданиями случайных значений границ между г-й и г + 1-й ступенями квантования. В-еличина /7, Дс/ определяет систематическую инструментальн}ю погрещность АЦЦ в ;-й точке его диапазона. Для выделения среднего значения результаты сравнения кодов АЦП интегрируются с -помощью преобразователей 5 и 5 числа импульсов в напрял ен.ие и пороговых элементов 7 и 5. В течение этого времени интегрирования 7 на выходе преобразователей 5 и накапливается напряжение, пропорциональное количеству исходов сра;внения и Ni-:i. По окончании интервала времени Т -импульсом с делителя 15 частоты преобразователи 5 и б сбрасываются, а пороговые элементы 7 и 8, напряжение порога срабатывания которых равно половине максимально возможного напряжения на выходах преобразователей 5 и 6, оценивают напряжения на своих входах. Если разница между UQ и f/o существенна, то через .интервал времени Т импульс с соответствующего порогового элемента поступает на один из входов реверсивного счетчика 9, вызывает изменение напряжения на выходе преобразователя W код - нанряжение и делителя 13 на1прял ения. Папряжение с делителя 13, каждое нриращение которого соответствует известной доле ступени квантования контролируемого АЦП, представляет собой напряжение обратной связи в рассматриваемом устройстве. На элементе 2 оно суммируется с напряжением образцового источника калиброванных напряжений, стремясь довести разность между // и f/j до нуля. Через интервал времени /2-Л, который заведомо больше времени необходимого для компенсации -макси.мально возможной разности , с делителя 16 частоты на вход двоичного счетчика 17, управляющий вход аналогового запоминающего устройства 11 и на сбросовый вход счетчика 9 поступает сигнал. Устройство // запоминает напряжение с преобразователя 10 и самопишущий вольтметр 12 фиксирует это напряжение в течение следующего интервала времени з- 2Счетчик 17 изменяет свое состояние, преобразователь / подает на вход АЦП напряжение, равное номинальному значению следующей границы его шкалы, а элемент 4 сравнивает код АЦП с новым значением кода счетчика 17. Формула изобретения РЬмеритель дрейфа цифровых вольтметров по авт. св. Ло 494700, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены дополнительный делитель частоты, аналоговое запоминающее устройство и дополнительный счетчик, вход которого соединен с выходом дополнительного делителя частоты, входом «Сброс реверсивного счетчика и входом аналогового запоминающего устройства, другой вход которого соединен с выходом преобразователя код-напряжение, а выход - с входом самопишущего вольтметра, вход дополнительного делителя частоты соединен с выходом делителя частоты, выход дополнительного счетчика соединен с входом образцового источника напряжения, выполненного в виде образцового преобразователя код - напрял ение, и с дополнительным входом элемента сравнения кодов. Псточники информации, принятые во внимание при кспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР .ь 482700, кл. G 01 R 35/00, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР Ло 494700, кл. П 03 К 13/02, 1975.