Устройство для измерения динамических характеристик аналого-цифровых преобразователей Советский патент 1980 года по МПК H03K13/02 

(54) УСТРОЙСТВО для;:ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ

- . .

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и предназ-, начено для измерения характеристик .погрешности аналого-цифровых преобразователей (АЦП) в динамике.

Дляоценки ошибки, вносимой АЦП при кодировании широкополосных случайных или детерминированных сигналов, необходимо: знание погрешности преобразования в динамическом режиме, ее максимального или среднеквадратического значения взависимости от закона распределения, частотного спектра и вида корреляционной функции входного сигнала.

Известно устройство дЛя поверки АЦП в динамике. Оно содержит аналоговый генератор образцового синусоидального сигнала, поверяемый АЦП, блок управления, образцовый прибор для измерения дейст.вующего значения входного синусоидальйого сигнала, избирательный усилитель, фазовращатель, индикаторные устройства низкочастотный формирователь, каскад ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

ровпадений, умножитель частоты в дис- фетные моменты времени Г.

Это устройство имеет сложную структуру и низкое быстродей:;твие,так как все основные операции по.фазированию образцового сигнйла и управляющих| импульсов проводятся вручную, что очень трудоемко и малопроизвЬщза ельно,

Известно также устройство чэм©10рения динамических; характеристик АЦП, содержащее поверяемый АЦП, датчик псевдослучайнь1Х значений уровней, регистр уровней, цифроаналоговый преобразователь уровней; датчик псевдослучайных

Г5 значений скоростей, реверсивный счетчик, шфроаналоговый преобразователь скоростей, аналоговый йумматор, цифровой управляемый мультивибратор, кточ, регистр запоминания выходного кода, блок

iO обработки, первый и второй блоки вычитания, генератор импульсов, блок управления, блок временной задержки и логи1есР1й вдеменг ИЛИ 2} . В этом устройстве измерение динамических характеристик аналого-цифровых преобразователей более универсальное, оно полностью автоматизировано и позволяет измерять динамические погрешности АЦП при воздействии псевдослучайных входных сигналов с заданным законом рас пределения и заданной автокорреляционной функцией.. . Основной недостаток этого устройства состоит в том, что измерение погрешности АЦП в динамике проводится на псевдослу чайном входном сигнале с заданными за,конами распределения и автокорреляционной функцией, а это не позволяет произвести оценки динамической погрешности . АЦП при кодировании широкополосных случайных или детерминированных сигналов и определения, например, ее максимальнйго и среднеквадратического .значе НИИ в зависимости от закона распределения и вида корреляционной функции . , входного сигнала. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей при измерении динамической погрешности аналого-цифровых , преобразователей при кодировании случайно го опнала с любым законом распределения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор импульсов, вход которого соединен с шиной пуск, а выход - со входом блока управления и с запускаюшим входо л аналого-цифрового преобразователя, блок временной задержки, первый цифроана- лбговый преобразователь, выход которого соединен с первым входом аналогового сумматора, второй вход последнего подключен к выходу второго цифроанаЛого- вого преобразбвателя и ко входу аналого вого регистратора результатов измерения вход второго цифроаналогового преобразователя соединен с р.г,)ходом реверсивног счетчика и со входом цифрового индикато ра, дополнительно введены два сравниваю Ц1их устройства, аналоговый вычитатель, логический блок и генератор образцового случайного сигнала выход которого сое диНен с измерительным входом аналогоцифрового преобразователя и с первыми входами сравниваю1цих устройств, вторые входы которых подключены к выходам ан логового сумматора и аналоговОго вйчитателя соответственно, выходы/:равнивающих устройств соединены, соответствен но, с первым и вторым входа Mir логичес- кого блока, третиЯ вход последнего соединен с выходом блока управления, первый выход логического блока подключен шине сложения, а второй - к шине вычитания реверсивного счетчика, сигнальный вход которого через блок временной задержки соединен с первым выходом анаого-цифрового преобразователя и с синхронизируюш.им входом первого цифроанаогового преобразователя, информацион-. ный вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, а аналоговый выход -, с первым входом аналогового вычитателя, второй вход последнего соединен с выходом второго цифроаналогового преобразователя. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Оно содержит генератор 1 образцового случайного сигнала с заданными параметрами, испытуемый аналого-цифровой преобразователь 2, первый цифро-анало говый преобразователь 3, сравнивающие устройства 4 и 5,аналоговые сумматор 6 и вычитатель 7, блок 8 временной задер ки, генератор 9 импульсов, блок, 10 управления, логический блок 11,реверсивный счетчик 12, второй цифроаналоговый преобразователь 13, цифровой индикатор 14 и аналоговый регистратор 15 результатов измерений. v .-. ч Устройство работает следующим образом..... . Генератор 9 импульсов выдает на блок управления 10 и АЦП 2 тактовые импульсы, по которым испытуемый АЦП 2 производит преобразование случайного сигнала )- вырабатываемого генератором 1, в цифровой .эквивалент По окончании каждого цикла аналого-цифрового преобразования изменя юшегося во времени сигнала Uj(,Ct) с АЦП 2 по сигналу - конец преобразования в момент -fc, происходит обратное преобразование цифрового эквивалента Np(,-t,) в напряже- HHeUn5k,,(i.n ,) с помощью первого цифроаналогового преобразователя 3. Это напряжение Uj.(-t tn) суммируется в аналоговом сумматоре 6 и вычитается в аналоговом вычитателе 7 с дополнительным Напряжением Uo K-i-i % которое поступает от втррого цифроаналогового преобразователя 13, управляемого реверсивным счетчиком 12. Сравнивающие устройства 4 и 5 через логический блок 11 по сигналу Х, с блока задержки времени 8 производят следующие операции в реверсивном счетчике 12. При выполнении условий для сравнива|ющих устройств 4 и 5 соответственно x(4.((. Чu,(t),) ,Te.V-i или при выполнении условий . Ux(-t.-.(tj.a.. J,,.r.e.X, что для обоих сравнивающих устройств соответствует выражению (t,.t /iUn(-b,(V -vtn1-Un( текущая ошибка аналого-цифрового преобразования входного сигнала, импульсом с выхода 2 погичес кого блока 11 в реверсивный счетчик 12 добавляется единица и напряжение малораарядного преобразователя 13 кода в напряжение увеличиваетсяна один квант. При выполнении условий для сравниваю щих устройств 4 и 5 соответственно :Ux(.. JxftKi -tn J V& UoCtj.,,lixe.V что для обоих сравнивающих устройств соответствует выражению l nx 4 -tnM l lJoC Ki-.b импульсом с выхода Z , логй:ческого блока в реверсивном счетчике 12 вычитается единица и напряжение во йтором цифроа налоговом . преобразователе 13 уменьшается на один квант. При измерении среднеквадратического значения погрешност АЦП AUnv логический блок 11 открыт для сигналов от сравнивающих устройств упр)авлякщим сигналом Y с устройства Ю управления. При этом в процессе многоразовых циклов преобразования на выходе второго цифроаналогового преобразователя 13 не зависимо от первоначального состояния . устанавливается напряжение Uo) которое в среднёстатическом будет равно ошибке преобразования ли, . Это состояние соответствует равенству вероятностей .. Ь п Ь%П-Р 1 и,,1 1дио1. При измерении по модулю максималь ных значений погрешности A.U(,fy,oi jpeверсивный счетчик 12 работает щ сложение,начиная с нулевого исходного состоя ния, а логический блок 11 открыт для сигналов от рравнивающих устройств 4 и 5 управляющим сигналом с блока 10 уп-

-.736ISI равления. При этом в процессе многократных циклов преобразования на выходе второго цифроаналогового преобразователя 13 устанавливается напряжение, которое удовлетворяет неравенству ,; ,;1ЛЦ. n4WOl fc .+K:,X2)Y г 2 0При измерении максимальных знач еНИИ погрешности- -AUp Q или-ivUf, д реверсивный счетчик 12 также работает на сложение, начиная снуяёвого состояния, а логический блок 11 открыт для сигналов от одного из С{5авнивак)щих устройств 4, 5 управляющим сигналом X или в зависимости от режима. При этом в процессе многок ратных циклов прёг образования на выходе второго шфроакалогового преобразователя 13 устанавли;вается напряжение, которое яовлетворяет неравенства при измерении .max . г , , при измерении - д. U тс ,ахПрн2 --0 и Значения Д-пч.упа% в аналоговом виде регистрируются регистратором 15, а в цифровом виде - индикатором 14. Формула изобретения V Устройство для измерения йянамических характеристик аналого-цифровых преобразователей, с одержащее генератор импульсов, вход которого соединен с шиной пуск, а выход - со входом блока управления и с запускающим входом аналого-цифрового преобразователя, блок вре- -Менной задержки, первый цнфроаналрго- вый преобразователь, выход которого cpetЕдинен с первым входом аналогового сум- матора, второй вход последнего подалючен к выходу второго цифроаналогового преобразователя и ко входу аналогового регистратора результатов измерения, вход второго, цифроаналогового : преобразователя соединен с выходом реверси&ного счетчика и со входом цифрового индикатора,о т л и ч а ю ni е в с я тем, ;что, с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены два сравнивающих устройства, аналоговый вы итатель, логический блок и генератор образцового, случайного сигнапа, выход-которого соединен с йзмери Тельным входом аналого-цифрового пр©образователя и с первыми входами сравнивающих устройств, вторые входы которых подключены к выходам анапогового сумматора и а.напогового вычитатепя соответственно, выходы сравнивающих устройств соединены, соответственно, с первым и вторым входами логического блока, третий вход последнего соединен с выходом блока управления, первый выход логического блока подключен к шине сложения, а второй - к шине вычитания ревёрсивного счетчика, сигнальный вход которого через блок временной задержки сое. динен с первым выходом аналого-цифрового преобразователя и с синхронизирующим входом первого цифроаналогового преобразователя, информационный вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, а аналоговый выход - с первым входом аналогового вычитателя второй вход последнего соединен с выходом второго цифроаналогового преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

№ 223475, кл. Н 03 К 13/02, 1966.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2467303/21 (прототип).