Измеритель характеристик аналого- цифРОВыХ пРЕОбРАзОВАТЕлЕй Советский патент 1981 года по МПК H03K13/02 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ХАРАКТЕРИСТИК АНАЛОГОЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

1

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к аналого-дискретному преобразованию, и может быть использовано для проверки аналого-цифровых преобразователей (АЦП).

Известен способ измерения погрешностей кодирования преобразователей с параллельным выходом и циклическим кодом, заключающийся в том, что на вход проверяемого преобразователя периодически подают эталонное пилообразное напряжение, а на выходе моменты смены кодовых комбинаций сравнивают с эталонной последовательностью импульсов, синхронизированных с эталонным пилообразным напряжением, и выделяют импульсы по длительности и знаку пропорциональные погрешности преобразователя в отдельных точках преобразования, двойным интегрированием или односторонним инвертированием с двойным интегрированием получают соответственно среднюю или среднеквадратичную погрешность преобразователя, которую регистрируют стрелочным прибором 1.

Указанный способ не дает возможности определить, какой именно код выдается с погрешностью выше допустимой, так как

выходной код АЦП нигде не фиксируется. Поэтому коды могут иметь погрешность выше допустимой, а усредненные показания стрелочного прибора будут находиться в но.рме.

Известно также устройство для проверки АЦП «Напряжение-код, содержашее преобразователь кодов, задатчик кодов поверяемой точки, источник образцового регулируемого напряжения, схему сравнения кодов, счетчики, блок синхронизации и управления, цифроаналоговые преобразователи и индикаторы, задатчик кода допускаемой погрешности, дискриминатор годности и брака, задатчик вероятности ошибок о годности и браке, цифровое вычитающее устройство, причем выход преобразователя кодов соединен с одним из входов цифрового вычитающего устройства, другой вход которого подключен к выходу задатчика кода поверяемой точки, а выход - к одному из входов схемы сравнения кодов, второй вход

которой соединен с входом задатчика кода Допускаемой погрешности; один выход схемы сравнения кодов подключен ко входу блока сид ронизации и управления и одному входу цифроаналоговых преобразователей, а второйвыход - к входу одного счетчика, выход KOTOpoio подключен к входу одного цифроаналогового преобразователя, выход последнего подключен к одному входу дискриминаторов годности и брака, другие входы которых соединены с выходом второго цифроаналогового преобразователя, вход последнего соединен с выходом второго счетчика, подключенного к выходу блока синхронизации и управления; выходы задатчика вероятности ошибок о годности и браке соединены с соответствующими входами дискриминаторов годности и брака, выходы которых подключены к блоку синхронизации и управления 2.

В данном устройстве отсутствует возможность автоматической проверки наличия всех кодовых переходов. Коды сравниваются только в одной точке и для полной проверки преобразователя необходимо задать вручную 2 кодов, где п - количество разрядов. Отсутствует также во ;можпость проверки равномерности шага кваптованин по всему диапазону, что может привести к погрешности измерения до двух единиц младшего разряда, а также возможность автоматической количественной оценки погрешности проверяемого АЦП.

Цель изобретения - автоматизация измерений неравномерности шага квантования и повышепие точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель характеристик АЦП, содержащий блок синхронизации, выход которого соединен с первым входом проверяемого АЦП и, первым входом счетчика, первый и второй цифровые компараторы и цифровой индикатор, введены генератор прямоугольных импульсов, интегратор, первый и второй элементы управления регистрами, первый, второй третий и четвертый регистры, блок стробирования, формирователь адреса и блок памяти, причем выход генератсра прямоугольных импульсов соединен с блоком синхронизации и через интегратор подключен ко второму входу проверяемого АЦП, первый выход которого соединен с первыми входами первого и второго регистров, а второй выход с вторыми входами этих регистров и с первым входом блока памяти, выход которого подключен к цифровому индикатору, а второй вход через формирователь адреса - к выходу первого цифрового компаратора, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами третьего и четвертого регистров, а третий вход подключен к выходу блока стробирования, вход которого соединен с входом первого элемента управления регистрами, с вторым входом счетчика и с выходом .вт&рого цифрового компаратора, первый -н второй входы которого подключены я выходам первого HI второго регистров, третьи входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами второго элемента управления регистрами, вход которого подключен к первому входу счетчика, выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого регистров, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами первого элемента управления регистрами.

На фиг. 1 представлена структурная схема измерителя характеристик АЦП; на фиг. 2 - временная диаграмма работы измерителя.

Преобразователь содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, интегратор 2, проверяемый АЦП 3,блок 4 синхронизации, первый и второй элементы 5 и 6 управления регистрами, первый, второй, третий и четвертый регистры 7-10. счетчик 11, первый и второй цифровой компараторы 12 и 13, формирователь 1,4 адреса, блок 15 памяти, блок 16 стробирования и цифровой индикатор 17.

Измеритель характеристик АЦП, работает следующим образом.

Сигнал прямоугольной формы с выхода генератора I подается на вход интегратора 2 и на управляющий вход блока 4 синхронизации проверяемого АЦП 3. С выхода интегратора 2 линейно изменяющийся сигнал поступает на вход преобразователя 3. Под воздействием выходного сигнала генератора 1 блок 4 синхронизации вырабатывает пачку импульсов для запуска АЦП 3 с частотой, необходимой для работы преобразователя 3, поступающих также на вход счетчика 11 и на вход элемента 6 управления регистров 7 и 8.

Поскольку выходной сигнал интегратора 2 имеет малую крутизну нарастания по сравнению с длительностью цикла преобразования, код на выходе АЦП 3 изменит свое значение на единицу младшего разряда только через несколько циклов преобразования. И так как сигнал на выходе интегратора 2 изменяется линейно, изменение выходного кода на единицу младшего разряда будет всегда происходить через одинаковое количество тактов измерения (при равномерном шаге квантования), численное количество которых фиксируется в счетчике 11.

При неравномерном шаге квантования из5 менение выходного кода АЦП 3 будет происходить через разное количество тактов измерения, и, следбвательно, показания счетчика 11 за его цикл fia6oTbi будут разные.

Цикл работы счетчика 11 задается следующим образом.

° Выходной код АЦП 3 записывается поочередно в регистры 7 и 8. Очередность записи в регистр 7 или 8 устанавливает эле мент 6, на вход которого подаются импульсы запуска преобразователя 3. Таким образом, через один такт преобразования информации выходного кода АЦП записывается в каждый регистр 7 и 8. В -течение нескольких тактов преобразования код на

выходе преобразователя 3 остается неизменным, следовательно, коды записанные в регистры 7 и 8, являются одинаковыми, что не приводит к изменению информации на выходе цифрового компаратора 13. Таким образом, счетчик 11 продолжает считать импульсы (количество тактов преобразования) на выходе блока 4 синхронизации АЦП 3, элемент 5 управления регистрами 9 и 10, счетчика 11 разрешает перезапись информации из счетчика только в один регистр 9 или 10. На входе блока 16 стробирования сигнал отсутствует, и импульс стробирования не поступает на вход второго цифрового компаратора 12.

При изменении выходного кода АЦП по сигналу «Конец преобразования, в один из регистрЬв 7 или 8 запишется новое значение выходного кода, что приведет к разным показаниям регистров 7 и 8, и импульс с выхода цифрового компаратора 13 и установит счетчик 11 в исходное состояние, а также - в иное состояние элемент 5 управления, в результате чего ифнормация из счетчика 11 будет переписываться в другой регистр 9 или 10, а блок 16 выдаст разрешение компаратору 12 проводить сравнение ,кодов регистров 9 и 10. Если коды регистров 9 и 10 являются одинаковыми, т. е. изменение выходного кода преобразователя 3 происходит через одинаковое количество тактов измерения, что является условием равномерности шага квантования, сигнал на выходе компаратора 13 отсутствует и в блок 15 памяти информации о выходном коде АЦП не записывается.

При неравномерности шага квантования в регистрах 9 и 10 появятся разные кбды и по адресной команде формирователя 14 адреса в блок 15 памяти будет записан выходной код АЦП. Так-им образом, в блок памяти будут занесены все выходные коды преобразователя 3, не соответствуюшие равномерному шагу квантования, погрешности которых можно определить с точностью определяемой отношением количества импульсов первого и второго регистров счетчика за один цикл.

Все выходные коды АЦП, записанные в блок 15, можно визуально определить на индикаторе 17.

Устройство пoзвoляef проводить автоматическую .проверку равномерности шага квантования, а по числу импульсов в счетчике 11 можно количественно, например в процентах, определить неравномерность шага квантования во всем диапазоне входных сигналов, в том числе и на максимальной частоте преобразования. Использование цифровых методов существенно повышает

ТОЧНОСТЬ измерений. Кроме того, устройство позволяет автоматически определить отсутствие любого кодового перехода и учитывать влияния внешних факторов на работу АЦП.

Формула изобретения

Измеритель характеристик налого-цифровых преобразователей, содержащий блок синхронизации, выход которого соединен с

0 первым входом проверяемого аналого-цифрового преобразователя и первым входом счетчика, первый и второй цифровые компараторы и цифровой индикатор, отличающийся тем, что, с целью автоматизации измерений неравномерности ujara квантования и повышения точности измерений, .введены . генератор прямоугольных импульсов, интегратор, первый и второй элементы управления регистрами, первый, второй, третий и четвертый регистры, блок стробиро0 вания, формирователь адреса и блок памяти, причем выход генератора прямоугольных импульсов соединен с блоком синхронизации и через интегратор подключен к второму входу проверяемого аналого-цифрового преобразователя, первый выход кото5рого соединен с первыми входами первого и второго регистров, а второй выход - с вторыми входами этих регистров и с первым входом блока памяти, выход которого подключен к цифровому индикатору, а вто(j рой вход подсоединен через формирователь адреса к выходу первого цифрового компаратора, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами третьего и четвертого регистров, а третий вход подключен к блока стробирова5 ния, вход которого соединен с входом первого эле.мента управления регистрами, с вторым входом счетчика и с выходом второго цифрового компаратора, первый и второй входы которого подключены к выходам первого и второго регистров, третьи входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами второго элемента управления регистрами, вход которого подключен к первому входу счетчика, выход которого соединен с первыми входами треть, его и четвертого регистров, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами первого элемента управления регистрами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1- Авторское свидетельство СССР № 169294, КЛ..Н 03 К 13/02, 15.03.63. 2. Авторское свидетельство СССР № 399059, кл. Н 03 К 13/02, 27.07.71.