Устройство для измерения погрешности аналого-цифрового преобразователя Советский патент 1981 года по МПК H03K13/02 

Изобретение относится к вычислите пьной технике, предназначено для автоматического измерения погрешности аналогоцифрового преобразователя напряжение (ток)-код, обеспечивает получение инфо мапии о погрешностях передаточной характеристики аналого-4шфрового преобразователя и представления результатов измерения в цифровой форме н может быть использовано при разработке аналого-цифровых преобразователей в научно-исследовательских институтах и для выходного конт роля в промышленности. Известно устройство для контро/ю ана- ЛОГО-401ФРОВОГО преобразователя, содержашее компаратор, цифроаналоговый преобразователь, счетчик, регистр, генератор импульсов, переключатели пороговых значений, триггеры и обеспечивающее непрерывную выда информации о результатах контроля f Ij. Однако известное устройство обеспечивает контроль АЦП определенного типа. а именно поразрядного уравновешивания, что ограничивает область его применения. Цель изобретения - повышение точности измерения погрешности аналого-цифро вого преобразователя. Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее измеряемый аналого-цифровой преобразователь, эталоиный цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен со входом измеряемого аналого-цифрового преобразователя, а входы - с выходами ()разрядного счетчика, генератор импульсов, выход которого подключен K(htM)разродному счетчику и блоку управления, блок управления, блок регистрации, регистр, введены аршфметические блоки, блок логической обработки, причем входы первого арифметического блока соединены с выходами счетчика и измеряемого ана лого- шфрового преобразователя, выходы и входы управления измеряемого аналогоцифрового преобразователя, регистра, арифметических блоков (lit уц)-разрядно-388го счетчика, блока логической обработки и блока регистрации соединены с соответствующими входами и выходами блока управления, выходы первого арифметического блока подключены к первым входам второго арифметического блока и к входам регистра, выходы которого соединены с вторыми входами вторюго арифметического блока и с-первыми входами блока регистрации, к другим входам которо го подключены через блок логической обработки, выходы второго арифметического блока. На чертеже приведена схема устройства. . Устройство содержит измеряемый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, ( inri)-разрядный эталонный цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 2, выход которого соединен с вх#Ьом и-разрядного измеряемого АЦП 1, а входы подключены к выходам ()-разрядного счетчика 3,. генератор 4 импульсов, вход 5 управления которого соединен с блоком 6 управления, а выход - с входом (Vl-t) разрядного счетчика 3 первь1й арифметический блок 7, одни входы 8 которого соединены с выходами измеряемого АЦП 1, другие входы 9 подключены к выходам (УН-УП)-разрядного счетчика 3, а выходы соединены с первыми входами 10 второго арифметического блока 11 и вхо дами 12 регистра 13,.выходы которого соединены с вторыми входами 14 второго арифметического блока 11 и одними входами 15 блока 16 регистрации, другие входы 17 которого подключены через блок 18 логической обработки к выходам второго арифметического блока 11, входы блока 6 управления соединены с выходами измеряемого АЦП 1, а шины сброса и управления (М 4Ум)-разрядного счетчика 3, регистра 13, блока логической обработки 18, блока регистрации 16, и арифметических блоков 7 и 11 соединены с соответствующими выходами блока 6 управления. Устройство работает следующим образом. После проведения сброса на выходах ()-разряд ног о счетчика 3, регистра 13 и блока 18 логической обработки действуют уровни напряжения, соответст вующие логическому нулю, и напряжение на выходе эталонного ЦАП 2 равно ну лю. Значение выходного кода измеряемо го АЦП 1 при нулевом входном напряже нии зависит от величины смещения купя передаточной характеристики АЦП 1. Если передаточная характеристика сдвинута влево или вправо меньше, чем на эквивалент младшего разряда измеряемого АЦП, выходной код равен нулю. При сдвиге передаточной характеристики на эквивалент младшего разряда и более на выходе АЦП 1 существует соответствующий смещению код и в случае биполярного АЦП разряд знака принимает значение логического нуля при сдвиге вправои логической единицы - при сдвиге влево. При поступлении с блока 6 управления импульса Пуск начинают поступать импульсы с выхода генератора 4 импульсов на вход (К14-уу))-разрядного счетчика 3, который формирует последовательно во времени 2 кодовых комбинаций, и на выходе эталонного ЦАП 2 вырабатывается ступенчатое напряжение с величиной каждой ступени в 2 раз меньше, чем эквивалент младшего разряда измеряемого АЦП 1. Входное напряжение измеряемого АЦП 1 приближается ступенями , составляющими часть эквивалента младшего разряда АЦП 1, к значению, при котором происходит изменение кода на выходе АЦП 1. При изменении кода на выходе АЦП 1 блок 6 управления вырабатывает импуль сы управления для арифметических блоков 7 и 11, регистра 13, блока 18 логической обработки и блока 16 регистрации. Первый арифметический блок 7 проводит вычитание кода АЦП 1 и кода (м-ип)разрядного счетчика 3. Результат вычитания после первого изменения кода -АЦП 1 записывается в регистр 13. Так как код, занесенный в регистр 13, представляет собой результат измерения смещения нуля передаточной характеристики, он хранится в регистре 13 до окончания процедуры измерения . погрешности АЦП 1. Измеренное значение смещения нуля фиксируется в блоке 16 регистрации. После записи в регистр 13 кода, соответствук щего смещению нуля передаточной, характеристики , прекращается передача в регистр кодов с выхода первого арифметического блока 7. При дальнейшем изменении напряжения на выходе эталонного ЦАП 2 достигае- ся значение напряжения, при котором происходит изменение кода на выходе измеряемого АЦП 1. При наличии изменения кода блок 6 управления разрешает проведение операции вычитания кода АЦП 1 и кода ()-разрядкого счетчика 3 в nefDBOM арифметическом блоке 7 и по58

следующее вычитание полученной раз- ности и кода, записанного в регистре 13 во втором арифметическом блоке 11. При STOiwi, код, полученный на выходе второго арифметического блока 11, содтветствуёт отклонению передаточной характеристики АЦП 1 от линейной.

Таким образом, код на выходе второго арифметического блока 11 представляет собой в цифровой форме результат измерения отклонения уровня напряжения, при котором произошло изменение кода реального АЦП с передаточной характеристикой, проходящей через начало координат, от ид зального уровня напряжения и определяет точность измеряемого АЦП,

Точность измерения погрешности АЦП зависит от превьпиения разрядности счет- чика 3 и эталонного ЦАП 2 над разрядностью измеряемого АЦП 1, т.е, от вели чины уи. При уп точность измерения погрешности составляет ±О,5 младшего разряда измеряемого АЦП, при составляет ±0,25 и т.д.

В зависимости от структуры блока 18 логической .обработки выходной код второго арифметического блока 11 выводится пибо без изменения в блок 16 регистрации, напртмёр на дифропечатающее устройство, для последующей обработки оператором, либо обрабатывается с последующими значениями кода для. определе - ния максимального отклонения передаточной характеристики измеряемого АЦП от линейной, т.е. для определения абсолкугной точности..

Изобретение обеспечивает измерение смещения нуля, отклонение от линейной передаточной характеристики АЦП и представление результатов измерения в циф рОвой форме, что позволяет применить устройство для дополнительной обработки результатов измерения ЭВМ,

Кроме того, измерение погрешности при каждой смене выходного кода измеря- емого АЦП обеспечивает при последующей обработке определение нарушений монотонности передаточной характеристики, пропусков кода, гистерезиса и других параметров, характеризующих точность АЦП

25«

при этом обеспечивается выходной контроль изготовленных аналого шфровых преобразователей на промьШ1лённых предприятиях при сравнении в блоке логической обработки выходнь1х кодов второго арифметического блока с заданным допуском, высокая эксплуатационная стабильность обусловленная преимущественным использованием Ш1фрош 1х узлов и блоков.

Формула изобретения

Устройство для измерения погрешности аналого-цифрового преобразователя, содержащее исшеряемый аналого-цифровой преобразователь, этапоннь1й цифро-аналоговый преобразователь, выход кЬторого соединен с входом измеряемого аналогоци фового преобразователя, а входы - с выходами ()-разрядного счетчика, генератор импульсов, выход которого подключен к ( )П)-.разрядному счетчику и блоку управления, блок управления, блок регистрации, регистр, о.т личающееся тем, что, с целью повьпиенвя точности измерения погрешности, введены ари4в етические блоки, блок логической обработки, причем входы первого арифметического блока соединены с выходами счетчика и измеряемого аналого-цифрового пр еобразоватепя, выходы и входы управления измеряемого аналого-«ифрового преобразователя регистра, арифметических блоков, ()-разрядного счетчика, блока логической обработки и блока регистрации соединены с соответствующими входами и выходами блока управления, выходы первого арифметического блока подключены к первым входам второго ари(|ыетического блока и к входам регистра, выходы которого соединены с вторыми входами второго арифметического блока и первыми входами блока регистрации, к другим входам которого подклк чены через.блок логической обработки вы1ХОДЫ второго арифметического блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР Мь 606202,. кл. Н 03 К 13/О2, 21,01,76,