Статистический анализатор инструментальной погрешности аналого-цифрового преобразователя Советский патент 1981 года по МПК H03K13/32 

(З) СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ

ПОГРЕШНОСТИ АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

- . Л

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может использоваться для экспериментальных исследований и контроля инструментальной погрешности аналого-цифровых преобразователей и цифровых вольтметров постоянного тока.

Известно устройство для измерения автокорреляционной функции случайных процессов, реализующее, знаковый метод с применением вспомогательных сигналов и содержащее.два компарйтора, два истЬчника вспомогательных сигналов, узел совпадения знаков, арифметический блок

Однако это устройство не может быть применено для статистического анализа инструментальной погрешности аналого-цифровых преобразователей (АЦП),

Известен также,статистический анализатор инструментальной погрешности, АЦП, содержащий источник эталонноУо напряжения, блок суммирования напряжений, АЦП, блок сравнения кодов, коммутатор) блок памяти, управляемый генератор, счетчик, пересчетный блок, реверсивный счетчик fzj

Однако известное устройство позволяет определять только значения интегральной функции распределения инструментальной погрешности АЦП и не позволяет определять ее автокорреляциднную функцию.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в статистическом анализаторе, содержащем источник эталонного напряжения, выход которого подключен к первому входу блока суммирования напряжения, ко второму входу которого подключен выход преобразователя коднапряжения, выход блока суммирования напряжений соединен с входом контролируемого АЦП, выход которого соединен с блоком сравнения кодов, второй вход которого соединен с клеммой опорного кода, прямой выход блока сравнения кодов соединен с первым входом .блока задержки, прямой и инверсный выходы блока сравнения кодов соединены соответственно с суммирующим и вычитающими.входами реверсивного счетчика, выходы старших разрядов которого подключены к входу сумматора, выход сумматора подключен S входу преобразователя код-напряжение, выход управляемого генератора подключен к входу управления конт|эолируемого АЦП, к входу счетчика и к тактовому входу генератора случайной числовой последовательности, -выход переполнения счетчика соединенс тактовым входом олока задержки и входом пересчетного блока, выход которого соединен с входом останова управляемого генератора, выход блока задержки соединен с первым входом элемента И, выход счетчика соединен с управляющим входом распределителя, выходы которого соединены с соответствующими входами блока памяти, дополнительно введены управляемьт инвертор, коммутатор, переключатель, конъгонктор, блок анализа кода, причем, выход элемента И соединен с входом управляемого инвертора, выход которого соединен с первым, входом переключателя, второй вход которого соединен с прямым выходом блока срав нения кодов, выход переключателя сое динен с входом распределителя, выход генератора случайной числовой последовательности соединен с входом коммутатора ,выход которого соединен ci входом сумматора, выход счетчика сое динен с вторым входом коммутатора.и входом блока анализа кода, выход кот рого соединен с вторым входом элемента И и с первым входом конъюиктора, второй вход которого соединен с выходом генератора случайной числовой последовательности, выход кон-ьюнктора соединен с управляющим входом управляемого инвертора. Функциональная схема статистического анализатора инструментальной по грешности аналого-цифрового,преобразователя представлена на чертеже. Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, блок 2 суммирования напряжений, АЦП «3 блок k срав нения кодов, управляемый инвертор 5 блок 6 задержки, элемент И 7, переключатель 8, .распределитель 9 блок |1р памяти, преобразователь Л код-на 4 , , , .4 пряжение, сумматор 12, реверсивный счетчик 13 конъюнктор 14, коммутатор 15, блок 16 анализа кода, генератор 17 случайной числовой последог вательности, управляемый генератор 18, сЧетчик 19, пересчетный блок 20. Выход источника 1 опорного напряжения подключен к входу блока 2 суммирования напряжений, к другому входу которого подключен выход преобразователя 11 код-напряжение, выход блока 2 суммирования напряжений, соединен с входом контролируемого АЦП 3 выход которого соединен с блоком сравнения кодов, второй вход которо- . го соединен с клеммой опорного кода, прямой выход блока сравнения кодов соединен с входами блока 6 задержки иэлемента И 7, прямой и инверсный выходы блока k сравнения кодов соединены соответственно с суммирующим и вычитающими входами реверсивного счетчика 13, выходы старших разрядов которого подключены к входу сумматора 12, выход сумматора 12 подключен к входу преобразователя П код-напряжение (ПКИ), выход управляемого генератора 18 подключен ко входу Запуск контролируемого аналогоцифррвогб преобразователя 3, к входу счетчика 19 и тактовому входу генератора 17 случайной числовой последовательности, выход переполнения счетчика 19 соединен с тактовым входом блока 6 задержки и входом пересчетного блока 20, выход которого соединен с входом Стоп управляемого генератора 18, кроме того,-выход блока 6 задержки соединен с входом элемента И 7, выход счетчика 19 соединен с управляющим входом распределителя 9i выходы которого соединены с соответствующими входами блока 10 памяти, вход управляемого инвертора 5 соединен с выходом элемента И 7 выход управляемого инвертора 5 соединен с входом переключателя 8, другой вход которого соединен с прямым выходом блока сравнения кодов, выход переключателя 8 соединен с входом распределителя 9 выход генератора 7 случайной числовой последовательности соединен с входом коммутатора 15, выход которого соединен с входом сумматора 12, выход счетчика 19 соединен с вторым входом коммутатора 15 и входом блока 16 анализа кода, выход которого соединен с управляющим входом элемента И 7 и с входом конъюнктора 1, другой вход которого соединен с выходом Признак генераторе случайной числовой последовз тельности 17, выход конъюнктора И соединен с управляющим входом управл емого инвертора 5. Устройство работает в двух режимах: измерения значений ординат автокорреляционной функции и измерения значений ординат функции распределения. В режиме измерения автокорреляцио ной функции на управляющие входы ком мутатора 15 и переключателя 8 поступ ет сигнал. Коммутатор 15 отключает от входа сумматора 12. выход счетчика 19 и под ключает кодовый выход генератора слу чайной числовой последовательности. Переключатель 8 отключает от входа распределителя 9 выход блока сравнения кодов k и подключает выход управ ляемого инвертора 5. На вход АЦП 3 через блок суммирования напряжений 2 с выхода источника опорного напряжения 1 задается ка либрованное напряжение. По сигналу Пуск управляемый генератор 18 начинает вырабатывать син хросигналы, запускающие АЦП 3 и гене ратор 17 случайной числовой последовательности. Эти же синхросигналы подсчитываются счетчиком 19. На вход АЦП 3 начинают поступать случайные уровни напряжений вырабатываемых .ПКИ 11, управление которыми через сумматор 12 и коммутатор 15 осуществ ляет генератор 17 случайной числовой последовательности. Блок сравнения кодов сравнивает коды, поступающие от АЦП 3, с опорнь1м кодом N и выдает на своем прямом выходе сигнал логической единицы, если код, пришедший от АЦП, больше опорного кода, и сигнал логического нуля, если код АЦП меньше или равен опорному коду. Состояние счетчика 19 определяет значе ние аргумента функций. Объем к счет чика 19 определяет количество точек функции.. При определении.значений автокорреляционной функции дли аргумента не равного нулю блок анализа кода 16 на своем выходе поддерживает сигнал логического нуля. Под действием этого сигнала разрешается работа эле мента И 7, а логический ноль, поступающий через конъюнктор I на управляющий вход инвертора 5 разрешает 6 6 прохождение сигналов через управляемый инвертор без инвертирования. Каждому состоянию счетчика 19 соответствует ячейка блока 10 памяти, в которой накапливается оценка ординаты Кд (JZ) функции, соответствующей данному значению аргумента, где j код счетчика 19,Cj,- период запуска АЦП 3. Блок 6 задержки.по сигналу переполнения счетчика 19 запоминает каждый к-тый результат с выхода блока сравнения кодов. С этим результатом элемент И 7 сравнивает последующие (к-1) результаты. В случае совпадения на выходе элемента И 7 появляется сигнал +1, в случае несовпадения сигнал - -1. Поскольку распределитель 9 управляется от счетчика 19, в первой ячейке блока 10 памяти накапливается оценка к (Т ), во Л --о второй K CZ-CO) и так далее. Первая точка автокорреляционной функции кд(0) вычисляется в соответствии с алгоритмом Q .sgnfxcq) - V(ti). Вычисления ведутся в те моменты, когда счетчик 19 находится в нулевом состоянии. При этом блок анализа 16 вырабаТы&ает сигнал логической единицы, который разрешает прохождение через конъюнктор 14 признака Р, вырабатываемого генератором 17 случайной числовой последовательности, одновременно с каждым выдаваемым числом и определяющим к какому массиву Vv или относится данное число. (Когда признак Р заблокирован массивы и Vjj неразличимы ив совокупности образуют массив U) . Под действием логической единицы с выхода блока 16 анализа элемент И 7меняет свой режим работы. Следует отметить, что в моменты времени, соответствующие изменению к1(0), т.е. при нулевых состояниях счетчика 19 на входы элемента И 7 поступают одинаковые сигналы, так как в это время происходит запоминание знака погрешности блоком 6 задержки. Элемент И 7 выдает на выходе сигна 1 +1, если на ее входах действует сигнал логической единицы, и выдает сигнал если на входе логический ноль. Управляемый инвертор 5 под действием признака Р либо инвертирует, либо не инвертирует сигнал с выхода элемента И 7. Этот сигнал через переключатель 8и распределитель 9 поступает в нулевую ячейку блока памяти, где накап лива,ется оценка Кд(0). Измерение K.tj-c происходит за Q циклов, где Q - объем пересчетного; блока 20, сигнал переполнения которого останавливает работу устройства. При этом происходит автоматическое центрирование погрешности. Счетчик 13 будет изменять код на своем выходе, а следовательно и среднее значение, на входе АЦП (по цепи сумма тор 12, ПКИ 11, блок 2 суммирования, напряжений)до тех пор, пока появление сигналов прямого и обратного сче та не будет равномерным. В режиме измерения интегральной функции распределения на управляющие входы коммутатора 15 и. переключателя 8 подается сигнал Рд. Переключатель 8 соединяет прямой выход блока k сравнения кодов с входом распределителя Э, а коммутатор 15 подключает к входу сумматора 12 выходы старших разрядов счетчика 19. Далее работа устройства в этом режиме происходит известным путем. Формула изобретения Статистический анализатор инструментальной погрешности аналого-цифро вого преобразователя, содержащий источник опорного напряжения, выход которого подключен к первому входу блока суммирования напряжения, выход которого подключен к первому входу блока суммирования напряжений, ко второму входу которого подключен выход преобразователя код-напряжение, выход блока суммирования напряжений соединен с входом контролируемого анатго-цифрового преобразователя, выход которого соединен с блоком ора нения кодов, второй вход которого со единен с клеммой опорного кода, прямой выход блока сравнения кодов соединен с первым вхрдом блока задержки, прямой и инверсный выходы блока сравнения кодов соединены соответственно с суммирующим и вымитающимивх дами реверсивного -счетчика, выходы старц их разрядов KOTdporo подключены к входу сумматора, выход сумматора подключен к входу преобразователя код-напряжение, выход управляемого генератора подключен к входу управления, контролируемого аналого-цифрового преобразователя, к входу счетчика и тактовому входу генератора случайной числовой последовательности, выход переполнения счетчика соединен с тактовым входом блока задержки и входом пересчетного блока, выход которого соединен с входом останова управляемого генератора, выход блока задержки соединен с первым входом элемента.И, выход счетчика соединен с управляющим входом распределителя, выходы которого соединены с соответствующими входами блока памяти, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных .возможностей устройства в него введены управляемый инвертор, коммутатор, переключатель, конъюнктор, блок анализа кода, причем выход элемента И соединен с входом управляемого Инвертора, выход которого соединен с первым входом переключателя, второй вход которого соединен с прямым выходом блока сравнения кодов, выход переключателя, соединен с входом распределителя, выход генератора случайной числовой последовательности соединен с входом коммутатора, выход которого соединен с входом сумматора, выход счетчика соединен с вторым входом коммутатора и входом блока анализа кода, выход которого соединен с вторым входом элемента И и с первым входом конъюнктора, второй вход которого соединен с выходом генератора случайной числовой последовательности, выход конъюнктора соединен с управляющим входом управляемого инвертора. .Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Мирский Г.Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов, М., Энергия, 1972, с.177. 2.Авторское свидетельство СССР №683015, кл. Н 03 К 13/02, 11.04.77 Спрототип).