Способ измерения нелинейности интегрирующих устройств выборки-хранения

Способ измерения нелинейности интегрирующих устройств выборки-хранения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НЕЛИ НЕЙНОСга ИНТЕГРИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ ВЫБОРКИ-ХРАМБНИЯ, основан ный на интег|Я1рованин )ннчёского сигнала с амшгатудой, близкой к пределу рабочего диапазона входных амплитуд интегрн{:укжцего устройства вы6оркн-о1ранения , о т л и ч а юш и и с я тем, что, с цепью упрощения способа измерения, период входного гармонического сигнала устанавливают равным интервалу интегрирования или в целое число раз меньше его, интегрирование начинают в случайШйю по отагошению к фазе входного гармоннческсяго сигнала моменты времени, определяют nefffiufi момент дифференпиальи кого амплитудоогр распределения выходного сигнала, затем замешают гарм ятческий входной сютнап нулевым уровн с напряжения, измеряют возникшее при этом смешение перв(хх м М4ента дифференциального амшмтудного распределения выходного сигнала к вычйсл5аот нелинейность интегрирукояего устройства В1Ыборки-хранения как отаюшение иа еренного смешения к полному диапазону вхлходных напряжений . J. 00 сд съ Q1

3@@ G 068 7/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪФ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВЩЦЕТЕЛЬСТВЪ (21) 3406301/1824 (22) . 10.03,82 (46) 15.08.83. Бюл. 3Æ 30 (72) В. В. Даиклевич, В. Г. Кваченок, н А. Ф. Чернявскнй (71) Научно-ысследовательскнй ннстн ;» т .прнкладных фнзнческих проблем нм. акад.

А. Н. Севченко (53) 681,335 (088. 8) (56)- 1. МИ 83 76 Методика опреде.ления параметров поверочкьйс схем, М., Издательство стандартов, 1977.

2. Брагин А,. А. н др. Автоматизиро- ванный контроль динамических характерис" тик AIUI н БАП. - "Измернтельная техника", 1979, Ж 4, с. 26-26 (прототщ), (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НЩ1И и IIFEFRAVNUNX

РОЙСТВ ВЫБОРКИ-ХРАНЕНИЯ» освовай ний на интегрировании гармонического сигнала с амплитудой, баизкой к пределу

SU„„1035615 рабочего днапазона вхо@йых амплнтуд ннтегрнрующ а.о устройства выборки хра пеняя» О т л н ч а ю Hl и и с я T9hf» что» с целью упрощения способа намерения, период входного гармоничесхого снгнала устанавлнвают равным интервалу интегрирования нлк в целое чнсло раз меньше его, интегрирование начинают в случа3 йые по отн» .ксению к фазе входного гармонического сигнала моменты времени, определяют первый момент дифференпиаль юго амплитудного распределения выходного сигнала, затем замещают гармон»ческий входной;сигнал нулевым уровнем напряжения» измеряют всзннкшее прн этом смещенне первого момента днфферен- р циального амплнтудного р&спределення вы ходного сигнала и вычислщот нелинейность интегрирующего устройства выборки-хранения как отжниенне иэмеренного смещении к полному диапазону выходных на . пряжений.

° Ф

О®= UоМВ (ЖГИ+ Ч) (3)

50 .при значениях частоты х APE, И .1, 2, 3..., независимо от аваиит ды Uo и фазы Ч входного сигнала

Т . Щи 1 0оТм Ыи

55 J Q уи — 4+9J3t Со — ++9

T> ) . 2ьИ Ти

0 ,(соМ со4(ЯЧк+о>)ко

ОоТи Ям "

1 i 1 С Я

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при . измерении параметров устройств выборки-хранения.

Известен способ измерения нелиней- 5 ности устройств выборки-хранения по дискретным значениям передаточной характеристики, полученным путем подачи на вход исследуемого устройства набора эталонных постоянных напряжений Р1) . 10

Однако этот способ обеспечивает измерение нелинейности только в статическом режиме.

Известен также способ измерения нелинейности аналого-цифровых преобразователей и устройств выборки-хранен ия, заключающийся в подаче на вход испытуемого устройства эталонного гармонического сигнала, дискретизация последнего с постоянныМ шагом, восстановлении формы эталонного сигнала по волученным, выборочным значениям и оценке отличия формы восстановленного сигнала от гармонического ) 2) .

Недостатком данного способа яв ляе ся сложность его практической реализации, обусловленная необходимостью применения прецизионного контрольно-измерительного оборудованиясинтезатора точной переменной задержки, быстродействующего аналого-цифрового преобразователя, блока буферной памяти со средствами вывода информации. Кроме того, реализация известного способа осложнена из-за значительного обьема

35 математической обработки результатов измерений, предполагающей восстановление формы эталонного сигнала по болыцому числу дискретных выборок и последую40 ший расчет степени различия исходного и восстановленного сигналов.

Бель изобретения - упрощение способа измерения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения нелиней 45 ности интегрирующих устройств выборки хранения, основанному на интегрировании гармонического сигнала с амплитудой,. близкой к пределу рабочего диапазона входных амплитуд интегрирующего усч ройства выборки-хранения, период входного гармонического сигнала устанавли вают равным интервалу интегрирования или в целое число раэ меньше его, интегрирование начинают в случайные по отношению к фазе входного гармоничес» кого сигнала моменты времени, определяют первый момент дифференциального амплитудного распределения выходило сиг-: нала, затем замещают гармонический входной сигнал нулевым уровнем напряжения, измеряют возникшее при этом смещение первого момента дифференциаль; ного амплитудного распределения выход ного сигнала и вычисляют нелинейность интегрирующего устройства выборки хране ния как отношение измеренного смещения к полному диапазону выходных напряжений;

Реальное интегрирующее устройство выборки-хранения, обладающее нелинейностью передаточной характеристики, можно представить. s виде последовательно включенных нелинейного звена, осуществляющего некоторое преобразование входного сигнала 0 (6) в сигнал О (4), и идеального интегратора.

Разлагая функцию передачи K (0) нелинейного звена в степенной ряд в точке U, О, его выходной сигнал можно записать в виде оЬ)= в он).ощ x(")

61 К(О)

rw к,=к(и>(о=о,к " о>= "„," )„

0с — систематическое смещение нуля, uH)=k0О® Ч" В®30С. (<)

B выражении (Х) первое слагаемое представляет собой линейный компонент преобразованного сигнала, а второе - некоторутб аддитивную добавку, обусловлен ную нелинейносгью передаточной характеристики звена. С учетом (1) после интегрирования на интервале .Т выходной сигнал устройства выборки»хране, ния будет иметь вид, О „,„=- J"u()dt=.

Sbl TMo (Тч 4 Ъ

= — )ока — Jehu(t))dt+»,. Г )

Ти о

Ти о

В случае гармонического входного сигнала (4) 3 1035 и первое слагаемое выражения (2) обра ) щается в нуль. Значение напряжения на выходе исследуемой схемы выборки. и хранения

О „„= —, уч оы)1В+ О, "о при этом полностью определяется нелинейностью ее передаточной характеристики и постоянным систематическим смеше- ì нуля Uc.

Поскольку при Т, и, независимо от интервала интегрирования относитель- но фазы входного сигнала, мгновенное 35 значение последнего всегда успевает измениться в течение Т> в пределах от .

Оодо + )о е то упомянутое напряжение (4) равно максимальной систематической погрешности устройства, обусловлен- 20 ной нелинейностью его функции передачи для данной частоты входного сигнала.

В реальном интегрирующем устройстве выборки-хранения иэ-за наличия шумов выходное напряжение 0 является слу « 5 чайной величиной с распределением плотности вероятностей конечной ширины.

Поэтому оценкой U >g является отклонение от нулевого значения первого момента упомянутого распределения. 30

Для исключения влияния аддитивной составляющей статичоской погрешности (смешеиие куля) Ос испытуемого устройства выборки-хранения на величину систематической погрешности, обусловленной нелинейностью, следует принимать разность оценок выходных напряжений при измерении гармонического сигнала вида (3) и нулевого уровня входного спряжения, что также предусматривается,ц предложенным способом измерения нелинейности интегрирующих устройств выборки-хранения.

615 4

На фиг. 1 приведена структурнаи схема устройства, реализующая предложенный способ измерения.

Устройство состоит из генератора гармонического сигнала 1, переключателя вида входного сигнала 2, испытуемого интегрирующего устройства выборки-хранения 3, генератора запуска циклов интеи рирования 4 и многоканального амплитудного анализатора 5.

На фиг. 2 схематично показан принцип отсчета обусловленной нелинейностью сис тематической погрешности интегрирукяцего устройства выборки-хранения по шкале многоканального амплитудного анализатора. Кривая Q соответствует дифференци, альному амплитудному распределению вы-, ходного сигнала при нулевом входном напряжении, кривая Ь - при синусоидаль ном входном сигнале частотой И Т . Систематическая погрешность нелинэйности измеряется как величина сдвига Ь 0 между центрами тяжести обеих кривых в единицах напряжения.

Преимушеством предлагаемого способа измерения нелинейности интегрирующих устройств выборки-хранения по сравнению с прототипом являются простота его практической реализации и уменьшенный объем. Кроме того, производительность предлагаемого способа превосходит способ-прототип вследствие значительного сокрашения затрат времени на измерения и последующую обработку результата.

Точность измерения предлагаемым способом определяется, в основном, разрешающей способностью используемого многоканального амплитудного анализатора и практически не зависит от коэффициента гармоник входного синусоидального сигнала, в то время как точность прото-. типа падает с отклонением формы вход ного сигнала от гармонической.

4Ьс 7

ВНИИПИ Заказ 5834/50

Тираж 706 Поанисное

Филиал ППП Патент", г. Ужг opoa,yn. Проектная,4