Устройство для измерения функции распределения случайной погрешности анолого-цифрового преобразователя Советский патент 1979 года по МПК H03K13/02 

реверсивный счетчик и сумматор, причем прямой выход элемента сравнения ходов соединен .с входом коммутатора и с вычитающим входом реверсивного счетчика, а инверсный выход элемента сравнения кодов соединен с суммирующим входом осверсивного счегчика, выходы старщих разрядов которого .подключены к 1входу с мматора, к второму входу которого подключен выход счетчика, а 1выход сумматора подключен к входу лреобразователя код- напряжение, -выход счетчика подключен к управляющему входу коммутатора, выходы котораго подключены к соответствующим зходам блока .памяти. На чертеже показана структурная схема устройства, содержащая источник / налиброванного напряжения, блок 2 суммирования напряжений, аналого-цифровой преобразователь 5, элемент 4 сравнения кодоз, коммутатор 5, блок 6 ламяти, управляемый генератор 7, счетчик 8, пересчетный блок 9, реверсивный счетчик 10. Выход источника / калиброванного на пряжения соединен с входом блока 2 суммирования нанряжении, к второму входу которой подключен выход преобразователя // код-напряжения, а выход блока 2 соединен с входом контролируемого преобразователя 3, выход которого соединен с входом элемента 4 сравнения кодов, №а второй вход которой поступает с клеммы 12 опорный код. Выход управляемого генератора 7 подключен к входу «Запуск контролируемого преобразователя 3 и к .входу счетчика 8, выход переполнения которого подключен к входу пересчетного блока 9, выход которого подключен к входу «Стоп у.правляемОго генератора 7. Выходы элемента 4 сравнения подключены к вычитающему и суммирующему входа.м реверсивного счетчика 10, а прямой выход соединен с входом коммутатора 5. Выходы коммутатора 5 соединены с соответствующим.и входами блака памяти. Выходы старших разрядов реверсивного счетчика 10 соединены с входом сумматора 3, другой вход которого соедиг ен с выходом счетчика 5. Выход сумматора J3 соединен с входом преобразователя ,11 код-напряжение. На вход управляемого генератора 7 поступает с клеммы 14 сигнал «Пуск. КоДО|ВЫЙ .выход счетчика 8, -кроме сумматора 13, подключен также К управляющему входу коммутатора 5. Для того, чтобы -при исследовании инструментальной погрешности можно было пользоваться методами исследования стационарных случайных процессов, необходимо провести нестационарную по математическому ожиданию процесс-инструментальную погрещность к стационарной, что можно достичь, если одновременно с определеБием функции распределения находить текущие значения математического ожидания и производить центрирование процесса В большинстве случаев закон распределения А я-вляется симметричным, что позволяет определять значение оценки математического ожидания как такое значение оценки, вероятность превыщевия которого равна 0,5. Если при исследовании АЦП в точке .V квантованной щкалы, т. е. в точке, соответствующей переходу между Л и (.V-i-l)-M квантами, на вход АЦП подать напряжение, соответствующее ном-инальному значению данного перехода, то вероятности появления кодов N и (yV+l)-ro будут равны между собой. Если среднее значение границы перехода изменилось, то это отразится на вероятности .появления кодов, причем в зависимости от того, вероятность появления какого кода возросла, можно определить направление изменения положения математического ожидания границы между Л и (Л-f 1)-м квантами. На этом принципе можно построить автоматическую следящую систему, которая поддерживала бы сигнал на входе контролируемого АЦП таким образом, чтобы вероятность появления Л и (iV-fl)-ro квантов была бы одинаковой. Такая система обеспечивает центрирование инструментальной погрещности, и, что самое главное, нриводит данный процесс к стационарному. С этой целью в устройство введен реверсивный счетчик. При исследовании распределения А на вход АЦП необходимо задавать некоторое дополнительное воздействие, так называемые уровни анализа. Наличие дополнительного воздействия на вход АЦП препятствует осуществлению одновременно1го эксперимента, поскольку следящая система будет стремиться скомпенсировать дополнительное воздействие, что приведет к искажению оценки математического ожидания, а также к изменению значений уровней анализа, что, в свою очередь, приведет к погрещности в определении функции распределения. Однако, если дополнительное входное воздействие сделать центрированным и периодическим, прИчем с периодом значительно меньщ-им, чем время, в течение которого находится оценка текущего значения математического ожидания инструментальной погрещности, то влияние дополнительного входного воздействия на оценку значений математического олсидания будет лренебрежимо мало, что позволяет осуществить одновременное олределение значений функции распределения и текущих значений математического ожидания инструментальной погрещности. Сокращение периода входного воздействия уюжно достичь, если на каждом вновь заданном уровне анализа производить не п изменений, как ппоисхотит в известном устройстве, а одно, и затем задавать следующий уровень анализа. Таким образом, задаются все m уровней анализа, весь цикл повторяется п раз (см. фиг. 2). Поскольку при такой организации процесса измерения функции распределения необходимо помнить значения ординат измеряемой функции распределения в устройство вводится .ко.ммутатор и блок .памяти. Кроме того, одновременно с центрироваиием процесса необ.ходимо задавать уровни анализа, для этого в устройство .введен сум.матор, на один в.ход которого .поступают коды текущих значений оценки математического ожидания, а на другой вход - коды, соответствующие уровням анализа. На вход преобразователя код-напряжение с (выхода сумматора поступает код, равный сум.ме кода текущего значения оценки математического ожидания и .кода соответствующего некоторо.му уровню анализа. Устройство работает следующим образом. С выхода источника калиброванного н .пряжения через блок 2 на вход исследуемого прео.бразователя 3 подается напряжение, соответствуюн1ее номинальному значению границы .между Л и (/V-f 1)-м кванта.ми. По сигналу «Пуск начинает работать управляемый генератор 7, который осуществляет запуск преобразователя 3. В силу наличия случайной погрещностп на выходе преобразователя 3 будут появляться коды, соответствующие либо Л-му, либо (jV-f 1)-му кванTaiM. Элемент 4 сравнения кодов сравнивает код, поступающий от -преобразователя 3, с опорны.м кодом (yV+l) и выдает на своем прямом выходе сигнал логической единицы в случае совпадения кодов и сигнал логического нуля в противном случае. Далее сигнал с вы.хода элемента сравнения кодов одновременно поступает на коммутатор 5, где этот сигнал используется для построения функции распределения, и на входы реверсивного счетчика 10, где используется для определения текущих значений математического ожидания. Если среднее значение напряжения на входе АЦП, равное номинально.му значению границы между Л и (/V-f 1)-м квантами, не соответствует действительному значению границы, то вероятности появления кодов Л и (/V-+-l)-ro квантов не равны между собой, что вызовет преобладание счетных ситналов либо на сум.мирующем, либо на вычитающем входах ревер:сивного счетчика 10. В счетчике будет накапливаться либо положительный, либо отрицательный код, старщие разряды которого через су.мматор 12 управляют .преобразователем У/ код- напряженно. Напряжение с выхода преобразователя код-напряжение су.ммируется блоком 2 суммирования напряжений с сигналом источника калиброванного иапряжеп.ия таким образом, что вероятность появления кодов N и (Л/-f 1)-го стала бы одинаковой. Одновременно с этим по каждому сигналу с выхода управляемого генератора 7 заносится единица в счетчик 8, .код счетчика 8 суммируется с кодом реверсивного счетчика 10, и сумма поступает на преобразователь код-напряжение. С выхода преобразователя 11 код-напряжение поступает напряжение, равное сумме текущего значения оценки математического ожидания и ступенчатого напряжения развертки (именно поэтому ранее говорилось не о напряжении, поступающем на вход преобразователя 5, а о среднем значении этого напряжения). Напряжение на входе преобразователя 3 равно сумме трех составляющих: напряжения источника калиброванных напряжений 17 „Ki;, напряже 1Ия V , равного текущему значению оценки математического ожидания инструментальной погрещности, и ступенчатого напряжения - уровней иу. (см. фиг. 3). Таким образом, уровни анализа всегда задаются симметрично относительно математического ожидания инструментальной погрещности, и тем -самым устраняется искажающее влияние изменяющегося математического ожидания процесса, что эквивалентно исследованию процесса с постоянным математическим ожиданием, равны.м нулю. Формула изобретения Устройство для измерения функции распределения случайной погрешности аналого-цифрового преобразователя при наличии дрейфера, содержащее источн)1к калиброванного напряжения, блок суммирования напряжений, элемент сравнения кодов, управляемый генератор, счетчик, пересчетный блок, выход источника калиброванного напряжения подключен к блоку суммирования напряжений, к другому входу которого подключен выход преобразователя .код-напряжение, выход блока су.ммирования напряжений соединен с входом контролируемого аналого-цифрового преобразователя, выход которого Соединен с элементам сравнения кодов, другой вход которого соединен с клеммой опорного кода, выход управляемого генератора подключен к входу «Запуск контролируемого аналого-цифрового преобразователя и к входу счетчика, выход переполнения которого подключен к входу пересчетного блока, выход которого подключен к входу «Стоп правляемого генератора, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измереиия, в него .введены коммутатор, блок памяти, реверсивный счетчик и сумматор, причем прямой выход элемента сравнения кодов соединен с входом коммутатора .и с вычитающим входом реверсивного счетчика, а инверсный выход элемента сравнения кодов соедине) с входом реверсивного счетчи7ка, выходы старших разрядов которого подключены к входу сумматора, к второму входу которого подключен выход счетчика, а выход сумматора подключен к входу преобразователя код-напряжение, выход 5 счетчика подключен к управляющему входу коммутатора, выходы которого подключены к соответствующим входам блока памяти. 8 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство СССР № 399059, кл. Н 03 К 13/02, 21.07.71. 2. Авторское свидетельство СССР № 319065, кл. Н 03 К 13/02 08.06.70.

U-J . L,

-J

г

н-ц

- Г Tl i-

Г i

7|Г

1

О