Устройство для контроля аналого-цифрового преобразователя

Устройство для контроля аналого-цифрового преобразователя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для контроля быстродействующих аналого-цифровых преобразователей (АЦП) и обеспечивает достовериность контроля за счет получения информации о точности АЦП с погрешностью, не превышающей части кванта характеристики прибора. Изобретение позволяет повысить достоверность контроля биполярных преобразователей за счет того, что в устройство, содержащее генератор сигнала, цифроаналоговый преобразователь, блок управления, блок обработки и индикации, аналоговый компаратор, введен регистр, а блок управления выполнен на двух формирователях импульсов, элементе ИЛИ, трех элементах задержки, блоке элементов НЕ, трех элементах И, элементе И-НЕ, D-триггере, RS-триггере, реверсивном счетчике, элементе 2И-ИЛИ, инверторе. Такое выполнение блока управления позволяет осуществлять поверку приборов как при возрастающем, так и при убывающем входном испытательном сигнале, а также возможность поверять биполярные АЦП. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ($g)g Н 03 М 1/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4015991/24-24 (22) 14. 01.86 (46) 15,08.90. Бюл. М 30 (71) Ленинградский механический ин". ститут им. Маршала Советского Союза

Устинова Д, Ф. (72) С. М. Ершов и В. F.. Лысов (53) 681.325(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР и 824428, кл, Н 03 M 1/1О, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ АНАЛОГОЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для контроля быстродейсгвующих аналого-. цифровых преобразователей (АЦП). и, обеспечивает достоверность контроля за счет получения информации о точности АЦП с погрешностью, не превышающей части кванта характеристики приИзобретение относится к вычислительной технике и предназначено для контроля быстродействующих аналого цифровых преобразователей (АЦП) и обеспечивает достоверность контроля за счет получения информации о точности АЦП с погрешностью, не превьппающей части кванта характеристики преобразователя АЦП.

Цель изобретения — повышение достоверности контроля и расширение области применения за счет контроля биполярных преобразователей.

На фиг. 1 приведена схема устройства для контроля аналого-цифрового преобразователя; на фиг. 2 и 3 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

2 бора. Изобретение позволяет повысить достоверность контроля биполярных преобразователей за счет того, что в устройство, содержащее генератор сигнала, цифроаналоговый преобразователь, блок управления, блок обработки и индикации,.аналоговый компаратор, введен регистр, а блок управления выполнен на двух формирователях импульсов, элементе ИПИ, трех элемен- .тах задержки, блоке элементов НЕ, трех элементах И, элементе И-HE I триггере, RS-триггере, реверсивном счетчике, элементе 2И-ИЛИ, инверторе, Такое выполнение блока управления позволяет осуществлять поверку приборов как при возрастающем. так и при / убывающем входном испытательном сигнале, а также возможность поверять биполярные АЦП. 3 ил.

Устройство содержит генератор 1 сигнала, выходную шину 2, аналоговый компаратор 3, цифроаналоговый преоб" разователь 4, блок 5 управления с Q© группой 6 выходов, блок 7 обработки и индикации, регистр 8, а блок 5 управления содержит формирователи 9 и

10 импульсов, элемент ИЛИ 11, элементы 12-14 задержки, блок 15 элементов

НЕ, элементы И 16-18, элемент И-НЕ

19, D-триггер 20, RS-триггер 21, ре- ф версивный счетчик 22, элемент 2И-ИЛИ

23, инвертор 24. Для установки элементов и блоков с памятью устройство содержит шину "Сброс" 25, для запуска контролируемого аналого-цифрового преобразователя — вторую выходную шину 26, входную шину 27, вход 28 раз5 15858 те 2И-ИЛИ 23 и третьем 14 элементе задержки.

По истечении времени, равного за- держке (фиг. 2 а) разряд знака принимает уровень "1", а остальные разряды группы выходов 6 сохраняются нулевыми, так как на инверсном выходе аналогового компаратора 3 сохраняется нулевой уровень и состояние реверсивного счетчика 22 не изменяется.

По истечении времени, равного половине периода, .сигнал генератора 1 проходит через нулевое значение (момент

2 фиг, 2 а), а аналоговый компаратор

3 изменяет состояние на противоположное: на инверсном выходе устанавливается. уровень "1", а на прямом выходе— уровень "0". Из положительного перепада инверсного выхода первый 9 формирователь импульсов вырабатывает короткий импульс, который проходит через элемент ИЛИ 11 на вторую выходную шину 26 и запускает АЦП 31.

Так как на разряде знака группы 25 выходов 6 действует уровень "1", после запуска нулевое напряжение сигнала преобразуется как отрицательное напряжение.

Таким образом, за период сигнала генератора 1 АЦП 31 запускается дважды и, следовательно, работает с максимальной частотой, когда наиболее сильно сказываются,на динамическую погрешность переходные процессы.

Полученный при преобразовании отрицательного сигнала код не заносится в регистр 8, так.как 0-триггер 20 сохраняет нулевое состояние, и импульс с выхода первого 9 формирователя не проходит через элемент 23 2И-ИЛИ.

Напротив,. положительный перепад с инверсного выхода аналогового компаратора 3 проходит через первый элемент 12 задержки, через второй элемент И 17 на вход суммирования реверсивного счетчика 22 и изменяет его co держимое на единицу. Задержка второго элемента 12 задержки составляет часть времени преобразования АПП 31, зависящую от быстродействия ЦАП 4. Через время, равное задержке второго элемен та 13 задержки, нулевой уровень прямого выхода аналогового компаратора 3 устанавливается на разряде знака группы выходов 6 и на выходе IJAII 4 уста- 55 навливается положительное напряжение1

-Щ составляющее 2 часть кванта контролируемого АЦП 31 (см. ступенчатая кривая, фиг, 2 a) °

97

Через интервал времени, несколько больший половины периода сигнала, напряжение с выхода генератора 1 превысит напряжение второго входа аналогового компаратора 3 (момент 3, фиг. 2 а) и состояние аналогового компаратора 3 изменится на единичное. Как и при . первом, нечетном преобразовании в момент 1, после перехода аналогового компаратора 3 в состояние "1" вырабатывается импульс запуска АЦП 31 и импульс разрешения записи результата преобразования в регистр 8. При от- сутствии у АЦП 31 погрешности в регистр 8 запишется нулевой код.

Через время, равное задержке во втором элементе 13 задержки, разряд знака группы выходов 6 принимает уровень "1" и на выходе ЦАП 4 устанавливается отрицательное напряжение, tTl равное 2 части кванта АЦП 3!. Далее в момент 4 (аналогично, как в четный момент 2) АЦП 31 преобразует отрица! тепьное напряжение в код, который не записывается в регистр 8.

Таким образом, из выходных сигналов аналогового компаратора 3 вырабатываются импульсы запуска контролиру4 емого АЦП 31 как при положительных, так и при отрицательных значениях сигналов, и с поступлением каждого импульса запуска АЦП 31 преобразует в код напряжение с мгновенным значе-.-. нием и полярностью, существовавшими в момент запуска. Однако пока код на выходе реверсивного счетчика 22 увеличивается от нулевого до единичного и затем уменьшается от единичного до нулевого, в регистр 8 записывается результат только нечетных преобразований, т.е. преобразований положитель ных значений сигнала, При монотонном увеличении кода на выходе реверсивного счетчика 22 от нулевого до единичного состояния Dтриггера 20 и RS-триггера 21 остаются нулевыми, так как при наличии "1" хотя бы в одном разряде реверсивного . счетчика 22 на выходе третьего элемента И 18 и, следовательно, на Свходе D-триггера 20 установлен нулеI вой уровень, а на R-входе и S-входе

RS-триггера 21 действуют уровни "1" °

В этом случае при нормальной работе

АЦП 31 мантисса его кода монотонно увеличивается и выходному коду регистра 8 соответствует аналоговое на-.; пряжение (фиг. 2 в). о 7 1585897 8

При достижении единичного кода на выходах реверсивного счетчика 22 состояние D-триггера 20 не изменяется, а RS-триггер 21 перейдет в состояни:е

5 так как с выхода элемента 19 ИНЕ íà S-вход поступит уровень "0".

С переходом RS-триггера 21 в состоя

1 ние "1" создаются условия для прохож- " дения сигнала с выхода первого эле- 10 мента 12 задержки через первый элемент И 16 на вход вычитания реверсивного счетчика 22.

В связи с этим в дальнейшем код

1 на выходах реверсивного счетчика 2, 15 убывает от единичного до нулевого,а. на выходе ЦАП 4 вырабатывается ступенчатое знакопеременное напряжение с убывающим модулем. При этом D-триггер 20 и Р$-триггер 21 сохраняют свои 20 состояния, а импульсы запуска АЦП 31 и записи в регистр 8 формируются аналогично: два преобразования АЦП 3 1 за период сигнала и запись в регистр

8 результата преобразования только положительных значений сигнала, При достижении кодом реверсивного счетчика 22 нулевого значения выходной уровень третьего элемента И 18 . изменится с нулевого на единичный, а 30

D-триггер 20 перейдет в состояние

PS-триггер, наоборот, из единичного состояния перейдет в нулевое, так как на его R-вход с выхода инвертора 24 поступит нулевой уровень.

Реверсивный счетчик 22 переходит в режим суммирования. При переходе Dтриггера 20 в состояние " 1" создаются условия для прохождения на вход 28 записи регистра 8 импульса с выхода 40 первого 9 формирователя импульсов, созданного из положительного перепада инверсного выхода аналогового компаратора 3, переходящего в нулевое состояние под действием сигнала отрица- 45 тельной полярности.

Далее работа устройства для контроля протекает аналогично: код на выходе реверсивного счетчика 22 монотонно увеличивается от нулевого до единичного, затем реверсквный счетчик 22 переводится в режим вычитания, и код убывает до нулевого. Отличие и состоит в том, что в регистр 8 записывается результат преобразования сигнала отрицательной полярности (четных преобразований), Обработка и индикация результатов контроля АЦП 31 определяется составом блока 7 обработки и индикации ° При цифровой обработке в блоке 7 обработки и индикации проводится подсчет .повторяющихся кодов с выхода контролируемого АЦП 31.

При работе АЦП 31, близкой к идеальной, т.е. дифференциальная нелиМ нейность не хуже 2 части кванта, код с выхода АЦП 31 повторяется 2

И1 раз при нарастании и убывании кода реверсивного счетчика 22, При худшей нелинейности повторяется меньше раз, чем 2 раз. Задание допуска в блоке 7 обработки и индикации и сравнение с ним числа повторений, кодовых комбинаций позволяет принять и индицироватЬ решение в соответствии контролируемого АЦП техническим условиям, В варианте блока 7 обработки и индикации, использующим и-разрядный цифроаналоговый преобразователь, входы которого соединяются с выходами регистра 8, а выход подключается к вертикальному входу осциллографа, цифровая информация с выхода регистра 8 преобразуется в аналоговую форму и индицируется на экране осциллографа в виде ступенчатой функции, огибающей которая близка к синусоидальной кривой (диаграмма фиг. 3, по строенная для случая n = 4 и m = 1).

Запуск осциллографа проводится сигналом с прямого выхода D-триггера

20, а первым управляющим входом 29 блока 7 обработки и индикации является канал Z осциллографа. Количество повторяющихся кодов (фиг. 3),.определяется по яркостным отметкам.

Устройство для контроля аналогоцифрового преобразователя повышает достоверность контроля, обеспечивая измерение дифференциальной нелинейности с погрешностью, составляющей часть кванта контролируемого АЦП.

При этом АЦП проверяется в биполярном режиме высокочастотным синусоидальным сигналом, к коэффициенту гармоник и к качеству калибровки амплитуды которого не предъявляется особых требований.

Формула изобретения

Устройство для контроля аналогоцифрового преобразователя, содержащее генератор сигнала, выход которого является первой выходной шиной и подключен к первому входу аналогового

158589 7

l0 компаратора, второй вход которого соединен -:зы;=, ом цифроаналогового преобразователя, входы которого соединены с соответствующими выходами группы выходов блока управления, блок обработки и индикации, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля и расширения области применения за счет кон- lg троля биполярных преобразователей, введен регистр, а блок управления выполнен на двух формирователях импульсов, элементе ИЛИ, трех элементах задержки, блоке элементов НЕ, трех элементах И, элементе H-HE, Р-триггере, RS-.òðèããåðå, реверсивном счетчике, элементе 2И-ИЛИ, инверторе, выход которого соединен с Р-входом

R-триггера, S-вход которого соединен с выходом элемента И-НЕ, а прямой и инверсный выходы соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которьм соединены с выходом первого 25 элемента задержки, вход которого объ-единен с входом первого формировате.ля импульсов и соединен с инверсным выходом аналогового компаратора, прямой выход которого соединен с входами второго формирователя импульсов и второго элемента задержки, выход ко= торого и выходы реверсивного счетчика являются соответствующими выхода-. ми группы выходов блока управления, входы суммирования и вычитания реверсивного счетчика соединены с выхода1 ми второго и первого элементов И соответственно, вход установки в "0" . объединен с входами установки .в "0"

D-триггера, блока обработки и индикации, регистра и является шиной

"Сброс", С-вход D-триггера объединен с входом инвертора и соединен с выходом третьего элемента И, входы которого соединены с соответствующими выходами блока элементов НЕ, входы которого объединены с соответствующими входами элемента И-НЕ и подключены к соответствующим выходам реверсивного счетчика, выходы первого и второго формирователей импульсов соединены с первым и вторым входами элемента.2И-ИЛИ соответственно и подключены к первому и второму входам элемента ИЛИ, выход которого является второй выходной шиной устройства, входной шиной которого являются информационные входы регистра, выходы которого соединены с соответствующими информационными входами блока обработки и индикации, первый управляющий вход которого объединен с входом занесения регистра и подключен к выходу третьего элемента задержки, вход которого соединен с выходом элемента

2И-ИЛИ, третий вход которого объединен с D-входом D-триггера и подключен к инверсному выходу D-триггера, а четвертый вход объединен с вторым управляющим входом блока обработки и индикации,и подключен к прямому выходу D-триггера.

1585897

Составитель И, Романова

Редактор М. Келемеш Техр ед M. Ходанич Корректор О. Кравцова

Заказ 2332 Тираж 66? Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. ужгород, ул. Гагарина, 101