Устройство для измерения погрешности линейности цифро-аналогового преобразователя Советский патент 1981 года по МПК H03K13/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОГРЕШНОСТИ ЛИНЕЙНОСТИ ЦИФРОАНАЛОГОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ Изобретение относится к импульсной и измерительной технике и предназначено для автоматической поверки цифроаналого- вых преобразователей (ЦАП). Известно устройство для измерения погрешности ЦАП, основанное на методе сравнения выходных сигналов измеряемого н эталонного ЦАП, содержащее генератор счетных импульсов, два двоичных счетчика, выполняющих функцию задатчика ксщов, эталонный ЦАП, блок сравнения кодов, элемент вычитания и усиления, выпол няющий функцию сравнения, аналоговое запоминающее устройство и индикатор 1,1 J. Недостатком этого устройства явля ются повышенные требования к точности установки уровней выходного сигнала эталонного ЦАП,которая для обеспечения необходимой точности измерений должна быть значительно вьпие, чем у измеряемого ЦАП, что ограничивает точность измерения погрешности высокоразрядных ЦАП. Известно также устройство для измерения погрешности цифроанапогового преоб- разователя, содержащее генератор импульсов, счетчик, триггер, поверяемый цифроаналоговый преобразователь, генератор линейно нарастающего напряжения и компаратор, первый вход которого соединен с выходом генератора линейно нарастающего напряжения, а второй вход - с выходом поверяемого цифроаналогового преобразователя 2J. Недостатком известного устройства является ограниченная точность измерения погрещности линейности за счет смещения начального уровня выходной характеристики измеряемого ЦАП. Цель изобретения - повышение точности измерения погрещности линейности. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, для измерения погрешности линейности цифроаналогового преобразователя, содержащее генератор импульсов, счётчик, триггер, поверяемый цифроаналоговый преобразователь, генератор линейно нарастаюгцего сигнала и компаратор, первый вход которого соединен с выходом генератора линейно нарастающего сигнала а второй вход - с выходом поверяемого цифроаналогового преобразователя, введены датчик кодов, блок элементов И, индикатор, элемент И и арифметическое устройство, первый вход которого соединен с выходом датчика кодов и первым входом блока элементов И, второй вход подключен к выходу счетчика, выход арифметического устройства соединен с входом индикатора, второй вход блока элементов И подключен к выходу триггера и первому входу элемента И, выход блока элементов И соединен с входом поверяемого цифроаналогового преобразователя, вход триггера подкгаочен к выходу компаратора, второй вход элемента И соединен с выходом генератора импульсов, выход эле мента И подключен к входу счетчика. На чертеже приведен структурная схе ма устройства. Устройство состоит из датчика 1 кодов,компаратора 2, поверяемого ЦАП 3, генератора 4 импульсов, счетчика 5, индикатора 6, генератора 7 линейно нарас- тающего с;игнала, блока 8 элемента И, элемента И 9, триггера 10 и арифметического устройства 11. Кодовые выходы датчика 1 кодов соединены с первыми вх дами блока 8 элементов И.и первыми вх дами арифметического устройства 11, пер вый вход компаратора 2 соединен с выхо дом поверяемого ЦАП 3, второй вход с выходом генератора 7 линейно нараста щего сигнала, а выход - с входом тригге ра 10, входы, поверяемого ЦАП 3 соединены с выходами блока 8 элементов И, выход генератора 4 импульсов соединен с первым входом элемента И 9, вход счетчика 5 соединен с выходом элемента И 9, а кодовые выходы - с вторыми входами арифметического устройства 11, вход индикатора 6 соединен с выходом арифметического устройства 11, а вторы входы блока 8 элементов И соединены с прямым выходом триггера 1О и вторы входом элемента И 9. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии на выходе датчика 1 кодов формируется код , соот ветствующий полной щкапе измеряемого ЦАП 3. Триггер 10 находится в выключ ном состоянии и сигналом О с своего прямого выхода запрещает прохождение импульсов счета от генератора импульсо 4 через элемент И 9 на вход счетчика и подачу кода через блок В элемента И на поверяемый ПАП 3. На вход поверяем 8 3 о ЦАП 3 поступает код NQ соответствующий нулю его шкалы, а на первый вход аналогового компаратора 2 поступает сигнал О с выхода поверяемого ЦАП 3. На второй вход компаратора 2 с выхода генератора 7 нарастающего сигнала поступает начальный уровень, который по величине меньще сигнала О с выхода поверяемого ЦАП 3. Процесс измерения погрешности линей ости поверяемого ЦАП 3 состоит из 4-Ип тактов, из которых в первом такге производится определение величины младшего значащего разряда (МЗР) егошкалы, а в последующих - определение погрешности нелинейности в заданных уп точках. В первом такте работы устройства производится запуск генератора 7, с выхода которого нарастающее напряжение поступает на второй вход компаратора. В момент- достижения этим сигналом начального уровня выходного напряжения поверяемого ЦАП 3 аналоговый компаратор 2 срабатывает и включает триггер 10, который сигналом 1 со своего прямого выхода через блок 8 элементов И разрешает подачу кода М. на входы поверяемого ЦАП 3, при этом сигнал, соответствующий коду N у-у с выхода поверяемого ЦАП 3 поступает на первый вход компаратора 2, который возвращается в исходное состояние. Одновременно триггер 10 разрешает прохождение импульсов счета от генератора 4 через элемент И 9 на счетчик 5. По достижении нарастающим напряжением с выхода генератора 7 линейно нарастающего сигнала уровня нового опорного сигнала компаратора 2, соответствующего сигналу полной шкалы измеряемого ЦАП 3, компаратор 2 срабатывает вторично и выключает триггер 10, который запрещает дальнейшее прохождение импульсов счета от генератора 4 через элемент И 9 на счетчик 5 и подачу кода , на входы поверяемого ЦАП 3, после чего генератор 7 линейно нарастающего сигнала возвращается в исходное состояние. Таким образом, в счетчике 5 оказывается записанным количество имдульсов, пропорциональное разности максимального выходного напряжения сигнала(полной шкалы) и минимального выходного напряжения (сигнала О) поверяемого ЦАП 3. При этом устраняется влияние начального выходного сигнала О поверяемого ЦАП 3 на точность измерения погрешности линейности. Записанное в счетчике 5 количество импульсов в видо кода поступлет иа вторые входы арифмотпчиског-о устрой ства 11, где производится вышсление ве са единицы МЗР шкалы измеряемого ЦАП в единицах счетных импульсов где П„ количество импульсов счета,за писанное в счетчике 5 на первом такте; - десятичный код полной шкалы измеряемого ЦАП 3. По окончании вычислений счетчик 5 о нуляется, а значение Идд ,р записывается в оперативную память арифметического устройства 11. В последующих тактах работы устройства на выходе датчика 1 кодов формиру ется код соответствующий заданной для данного такта точке шкалы преобразо вания измеряемого ЦАП 3. Работа устройства происходит аналогично первому такту и отличается лишь производимыми вычислениями. В конце каждого такта в счетчике 5 оказывается записанным количество импульсов пропорциональное разности выходного сигнала заданной для -i -го такта точки шкалы и выходного сигнала нуля измеряемого ЦАП 3, По окончании преобразования выходного сигнала поверя емого ЦАП 3 в количество импульсов h в арифметическом устройстве 11 произво дится вычисление измеренного значения . десятичного кода в i -и точке шкапы НО) -1,И31Л где И - количество импульсов счета, з писанное в счетчик.5 на -(-ом такте. Значение N записывается в оперативную память арифметического устройст ва 11, после чего производится вычисление значения погрешности линейности в I -ой точке шкалы измеряемого ЦАП 3 л .-.(0) N М л ,Ъlл i где - десятичный код заданной -на 1 -ом такте точки шкалы поверяемого ЦАП 3. . Результат вычисления значения подает- ся на индикатор 6. . Измерение заканчивается после определения значения погрешности линейности измеряемого ЦАП 3 во всех заданных точках его диапазона. Точность измерения погрешности линейности определяется в основном точностью выполнения условия линейности генератора 7 нарастающего сигнала в диапазоне значений выходного сигнала поверяемого ЦАП, при этом наклон его характеристики выбирается таким, чтобы количество счетных импульсов от генератора 4 импульсов, приходящееся на единицу МЗР измеряемого ЦАП 3, при преобразовании достаточно велико для исключения влияния дискретности квантования времени преобразования единицы МЗР на точность определения YTI и . Генератор 4 импульсов должен обеспечивать стабильность периода счетных импульсов на протяжении цикла измерения. Формула изобретени-я Устройство для измерения погрешносК-и линейности цифроаналогрвого преобразователя, содержащее генератор импульсов, счетчик, триггер, поверяемый цифроанало- говый преобразователь, генератор линейно нарастающего сигнала и компаратор, первый вход которого соединен с выходом генератора линейно нарастающего сигнала, а второй вход - с выходом поверяемого цифроаналогового преобра13ователя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения погрешности линейности, в него введены датчик кодов, блок элементов И, индикатор, элемент И и ари4 летическое устройство, первый вход которого соединен с выходом датчика кодов и первым входом блока элементов И, второй вход подключен к выходу .счетчика, выход арифметического устройства соединен с входом индикатора, второй вход блока элементов И подключен к выходу триггера и первому входу эле-. мента И, выход блока элементов И соединен с входом поверяемого цифрхэаналогового преобразователя, вход триггера -подключен к выходу компаратора, второй вход элемента И соединен с выходом генератора импульсов, выход элемента И подклкхчен к входу счетчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 6ОО719, кл. Н 03 К 13/02, 01.07.74. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 28О1093/18-21, 23.07.79