Устройство для измерения дрейфа аналого-цифровых преобразователей Советский патент 1983 года по МПК H03K13/02 

(54) УСТРОЙСТВО flJM ИЗМЕРЕНИЯ ДРЕЙФА АНАЛОГОЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

t

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

При исследовании инструментальной погрешности аналого-цифровых преобразователей (АЦП) задачей является определение дрейфа ступени квантования и границ шага квантования во времени. Особенно важной эта задача являетЪя при изучении характеристик телевизионных АЦП.

Известен измеритель дрейфа цифровых вольтметров; содержащий узел сравнения кодов, реверсивный счетчик, преобразователь код - напряжение и двоичный счетчик, позволяющий проводить исследование распределений погрешности: 0° шйале АЦП I,, j.

Однако данный измеритель не позволяет измерять суммарную погрешность .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является измеритель составляющих погрешности Цифровых вольтметров, содержащий источник образцового напряжения, суммирую11 1й узел, блок сравнения кодов, коммутатор, усредняющие элементы, преобразователи коц - напряжение, делитель напряжения, вычитающий yзeл самопишущий вольтметр, генератор импульсов, триггер со счётным входом связи между ними 2J.

Однако с помощью этого устройства может быть решена только задача, измерения дрейфа инструментальной norp«iiности, оно не позволяет измерять суммарную погреааность.

Целью изобретения является повышение точности измерения дрейфа ступени квантования.

Поставленная цель достигается :гем, что в устройство для измерений дрейфа аналого-цифровых преобразователей, содержащее источник образцового напряжения, соединенный через узел сложения напряжений с входом контролируемого анапого-ци4« ового преобразователя, выход которого подключен к первому входу узла сравнения кодов, а вход синхронизации с шходом генератора импульсов, вход синхронизации крторого соединен с. выходом генератора импульсов, а выход подключен к первому Bxojqy узла сравнения, кодов, первый и второй выходы которого подключены соответственно к суммирующе му и вычитающему входам первого реверсивного счетчика, выгсод которого . :Через цифроаналоговый ; преобразователь соединен со вторым входом узла сложения напряжений, третий вход ко торого через масштабирующий цифроаналоговый преобразователь подключе к выходу второго реверсивного счётчика, введены генератор шума, элеме ИЛИ и счетчик, вход которого соедин с третьим выходом узла сравнения ко дов, а выход - с входом вычитания ,второго реверсивного счетчика, вход сложения которого подключен j.выходу элемента ИЛИ,первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами узла сравнения кодов, при этом аналоговый вход масштабирующего цифроаналогового преобразователя подключен к выходу генератора шума. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для измерения дрейфа аналого-цифрбвых преобразователей; на фиг. 2 - диaгpa..1ы, поя няющие работу устройства. Схема содержит источник 1 образц вого напряжения, узел 2 сложения напряжений, контролируемый аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 3, -. узел 4 сравнения кодов, реверсивный счетчик 5, логический элемент ИЛИ б счетчик 7 импульсов, реверсивный счетчик 8, масштабирующий цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 9, цифроаналоговый преобразователь 10 генератор 11шума, генератор 12 импульсов. Устройство работает следующим об разом. Источник 1 образцового напряжени подает на вход АЦП 3 напряжение, соответствующее интересующей нас то ке диапазона измерения Uu, т.е. равное номинальному значению перехо да от Н-1-oft к Н-ой ступениквантования . Генератор 11 шума подает на аналоговый вход масштабирующего ЦАП шум, имеющий равномерный закон распределения. Реверсивный счетчик 8 . устанавливается в состояние Q, при котором коэффициент передачи масшта бирующего ЦАП-9 обеспечивает подачу на вход узла 2 сложения напряжений равномерный шум с размахом, равным номинальному значению q ступени ква тования (фиг. 2. При включений генератора: 12 импульсов начинается работа устройства. Все.результаты измерения Hi АЦП поступают на узел 4 сравнения кодов Причем на первом выходе узла 4 импульсный сигнал появится, когда Н;| Н.-1, на втором Н Н и на третьем Нц Н+1. Все эти импульсные сигналы параллельно поступают на cooTBSTCTBs iwe входы реверсивншс счетчиков 5 и 8, причем на реверсивный счетчик 5непосредственно, а на реверсивный счетчик 8 - через логический элемент ИЛИ б и счетчик 7 импульсов. Если вероятности появления кодов Н4-1 и Н-1 не равны (что соответствует неравенству площадей р (фиг.2), то через некоторое время состояние старших разрядов реверсивного счетчика 5 изменится и на вход АЦП 3 с цифроаналогового преобразователя 10 будет подан дополнительный сигнал, который обеспечит выравнивание вероятностей р и р. Таким ббразом, обеспечивается слежение за изменением (дрейфом) среднего значения Н-ой ступени квантования. Слежение за дрейфом значения ступени квантования происходит следующим образом. Фиксируя изменение кодов реверсивных счетчиков 5 и 8, обеспечить регистрацию изменения среднего значения и величины ступени квантования АЦП. Амплитуда шума изменяется масштабирующим ЦАП 9 до тех пор, пока отношение вероятностей не будет равно ::п- Д - коэффициент деления счетчика 7. При этом частость появления сигналов на суг.1мирующем и вычитающем входах реверсивного счетчика 8 одинакова и он в среднем не изменяет своего состояния. Если размер ступени квантования изменится. это вызовет,, изменение отношения вероятностей prai, . Из-за неодинаковой частоты сигналов на суммирующем и вычитающем входах реверсивного счетчика В, его состояние, а следовательно амплитуда шума на выходе масштабирующего ЦАП 9, будет изменяться до .тех пор, пока отношение вероятностей не будет равно К. Таким образом, предлагаемое устройство посравнению с известным имеет преимущества/ заключающиеся в том, что позволяет измерять суммарную погрешность АЦП, что повышаетточность выполнения контроля, в то время как известное устройство-измеряет только систематическую составляющую инструментальной погрешности. . Формула изобретения Устройство для измерения дрейфааналого-цифровых преобразователей, содержащее источник образцового напряже.ния, соединенный через узел сло жения напряжений с входом контролируемого аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к первому .входу узла сравнения кодов, а вход синхронизации - с выходом генератора импульсов, вход синхронизации которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подключен к первому входу узла сравнения кодов, первый и второй выходы рого подключены соответственно к суммирукнцему и вычитающему входам первого реверсивного счетчика,выход которого через цифроаналбговый,. преобразователь соединен с вторым входом узла сложения напряжений,третий вход которого через масштабирующий цифроаналбговый, преобразовагель подключён к выходу второго реверсивного счетчика, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности измерения дрейфа ступени квантования, введены генератор шума, элемент или и счетчик, вход которого

соединен с третьим saxoofM узла сравнения кодов,а выхйд - с входом вычитания второго реверсивного счетчика, вход сложения которого подключен к выходу элемента ИЛИ, первый и второй

э входы которого .соединены соответст- венно с первым и вторым выходами узла сравнения кодов, при этом аналогов вход масштабирующего цифроаналогового преобразователя подключен к аы0 ходу генератора шума.

Источники информации, принятые во внимание щ)и экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

683014, кл. Н 03 К 13/02, 07.02.77.

2.Авторское свидетельство СССР

587619, кл. Н 03 к 13/02, 21.04.75.

Ш1Д,

АГ«/ М -/ ф ф ф

ю

W