Устройство для измерения функции распределения случайной погрешности анолого-цифрового преобразователя

Устройство для измерения функции распределения случайной погрешности анолого-цифрового преобразователя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

15 реверсивный счетчик и сумматор, причем прямой выход элемен га = азнения кодов соединен с входом коммутатора и с вычитающим входом реверсивного счетчика, а инверсный выход элемента сравнения «одов соединен с суммирующим входом реверсивного счегчика, выходы старших разрядов которого, подключены к входу сумматора, к второму входу которого подключен выход счетчика, а выход сумматора подключен к входу преобразователя код— напряжение, выход счетчика подключен к упра>вляющему входу коммутатора, выходы которого подключены к соответствующим входам блока памяти.

На чертеже показана структурная схема устройства, содержащая источник 1 «алнброванного напряжения, блок 2 суммирования напряжений, аналого-цифровой преобразователь 3, элемент 4 =равнения кодов, коммутатор 5, блок б памяти, управляемый генератор 7, счетчик 8, пересчетный блок 9, резерсизный счетчик 10. Выход источника

1 калиброванного напряг:е .ия соединен с

Входом блока 2 суммирования напряи,ен>нЙ, к второму входу которой подключен выход преобразователя 1! «од †напряжен, а выход блока 2 соединен с входом контролируемого преобразователя 8, выход которого соединен с входом элемента 4 сравнения кодов, на второй вход «оторой поступает с клеммы 12 опорный «од. Выход управляемого генератора 7 подключен к входу «3апуск» контролируемого преобразователя 3 и к входу счетчика 8, выход переполнения которого подключен к зходу пересчетного блока 9, выход которого подключен к входу «Стоп» управляемого генератора 7.

Выходы элемента 4 сравнения подключены к вычитающему и суммирующему входам реверсивного счетчика 10, а прямой выход с.оединен с входом коммутатора 5.

Выходы коммутатора 5 соединены с соответствующими входами блока б памяти. Выходы старших разрядов реверсивного счетчика 10 соединены с входом сумматора 13, другой вход которого соедн -, ен с выходом счетчика 8. Выход сумматора 18 соединен с входом преобразователя 11 код — напряжение. На вход управляемого генератора 7 поступает с клеммы 14 сигнал «Пуск». Кодовый:выход счетчика 8, кроме сумматора

И, подключен также к управляющему входу ко м мутатора 5.

Для того, чтобы при исследовании инструментальной погрешности можно было пользоваться методами исследования стационарных случайных процессов, необходимо провести нестационарную по математическому ожиданию процесс-инструментальную погрешность к стационарной, что мо".:— но достичь, если одновременно с определением функции распределения находить те«ущие значения математического ожидания

"0

23

50 .»

65 и производить центрирование процесса >(1)

В большинстве случаев закон распределения Л является симметричным, что позволяет определять значение оценки математического ожидания как такое значение оценки, вероятность превышения которого равна 0,5. Если при исследовании АЦП з точке N квантованной шкалы, т. е. в точке, соответствующей переходу между Л и (N+11-и квантами, на вход АЦП подать напряжение, соответствующее номинальному значению данного перехода, то вероятности появления кодов N и (N+ 1)-ro будут равны между собой. Если среднее значение границы перехода изменилось, то это отразится на вероятности, появления кодов, причем в зависимости от того, вероятность появления какого кода возросла, можно определить направление изменения положения математического ожидания границы между

Л и (Л +1)-м квантами. На этом принципе можно построить автоматическую следящую систему, которая поддерживала бы сигнал на входе контролируемого АЦП вЂ” àким ооразом, чтобы вероятность появления

N и (У+1)-го квантов была бы одинаковой. Такая система обеспечивает центрирование инструментальной погрешности, и, что самое главное, приводит данный процесс к стационарному. С этой целью в устройство введен реверсивный счетчик. Прн .> исследовании распределения Л на вход

АЦП необходимо задавать некоторое дополнительное воздействие, так назызас .ь;е уровни анализа.

Наличие дополнительного воздействия на вход АЦП препятствует осуществлению одновременного эксперимента, поскольку следящая система будет стремиться скомпенсировать дополнительное воздействие, что приведет к искажению оценки математического ожидания, а также к изменени:о значений уровней анализа, что, в свою очередь, приведет к погрешности з определении функции распределения.

Однако, если дополнительное входное воздействие сделать центрированным и периодическим, причем с периодом значительно меньшим, чем время, в течение которого находится оценка текущего значения математического ожидания инструментальной погрешности, то влияние дополнительного входного воздействия на оценку значений математического ожидания будет лренебрежимо мало, что позволяет осуществить одповременное Определение значений функции распределения и текущих значений математического ожидания инструментальной погрешности, Сокращение периода входного воздействия можно достичь, если на каждом вновь заданном уровне анализа производить не и изменений. «а«э "о .,оонсхонит з извест683915

15

50

65 ном устройстве, а одно, и затем задавать следу?ощий уровень анализа. Таким образом, задаются все m уровней анализа, весь цикл повторяется и раз (см. фиг. 2). Поскольку при такой организации процесса измерения функции распределения необходимо помнить значения ординат измеряемой функции распределения в устройство вводится коммутатор и блок памяти. Кроме того, одновременно с центрированием процесса необходимо задавать уровни анализа, для этого в устройство. введен сумматор, на один вход которого поступают коды текущих значений оценки математического ожидания, а на другой вход — коды, соответствующие уровням анализа. На вход преобразователя код — напряжение с выхода сумматора поступает код, равный сумме кола текущего значения оценки математического ожидания и кода соответствующего некоторому уровню анализа.

Устройство работает следующим ооразом.

С выхода источника калиброванного ?...-пряжения через блок 2 на вход исследуемо?о преобразователя 8 подается напряжение, соответствующее номинальному значению границы между N и (У+1)-м квантами. По сигналу «Пуск» начинает работать управляемый генератор 7, который осуществляет запуск преобразователя 8. В силу наличия случайной погрешности на выходе преобразователя 8 будут появляться коды, соответствующие либо N-му, либо (У+1)-муквантам. Элемент 4 сравнения кодов сравнивает код, посту??а?ощий от преобразователя,3, с опорным кодом (г??+1) и выдает на своем прямом выходе сигьал логической единицы в случае совпадения колов и сигнал логического нуля в противном случае. Далее сигнал с выхода элемента сравнения кодов одновременно поступает на коммутатор 5, где этот сигнал используется для построения функции распределения, и на входы реверсивного счетчика 10, гле используется для определения текущих значений математического ожидания.

Если среднее значение напряжения на входе АЦП, равное номинальному значению границы между N и (N+1)-v квантами, не соответствует действительному значению границы, то вероятности появления кодов N и (N+1)-го квантов не равны между сооой, что вызовет преобладание счетных сигналов либо на суммирующем, либо на вычитающем входах реверсивного счетчика

10. В счетчике будет накапливаться либо положительный, либо отрицательный код, старшие разряды которого через сумматор

12 управля?от преобразователем 11 ?кен??й U,,-... напряжения U... рав (!? ного текугцему значению оценки математического ожидания инструментальной погрешности, и ступенчатого напряжения уровней U,, (см. фиг. 3).

Таким образом, i рpоoвHнHIи I а нHа .л Iи?з3а всегда задаются симметрично относительно математического ожидания инструментальной погрешности, и тем самым устраняется искажающее влияние изменяющегося математического ожидания процесса, что эквивалентно исследованию процесса с постоянным математическим ожиданием, равным н ул?о.

Формула изобретения

Устройство лля измерения функции распределения случайной погрешности аналого-цифрового преобразователя при нали пщ дрейфера, содержащее источник калиброванного напряжения, блок суммирования напряжений, элемент сравнения кодов, управляемый генератор, счетчик, пересчетный блок, выход источника калиброванного напряжения подключен к блоку суммирования напряжений, к другому входу которого подключен выход преобразователя код — напряжение, выход блока суммирования напряжений соединен с входом контролируемого аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с элементом сравнения кодов, другой вход которого соединен с клеммой опорного кода, выход управляемого генератора подключен к входу «Запуск» контролируемого аналого-цифрового преобразователя и к входу счетчика, выход переполнения которого подключен к входу пер есчетно го блока, выход которого подключен к входу «Стоп» управляемого генератора, о тл и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены коммутатор, блок памяти, реверсивный счетчик и сумматор. причем прямой выxол, элемента сравнения кодов соединен с входом коммутатора и с вычнтающим Входом реверсивного счетчика, а инверсный выход элемента сравнения кодов соединен с сумм;?руюгцпм вхолом реверсизного счетчи683015

1

) ь

Т !

1 :!

real n

Фиг 2 ка, выходы старших разрядов которого подключены к входу сумматора, к второму входу которого подключен выход счетчика, а выход сумматора подключен к входу преобразователя код — напряжение, выход счетчика подключен к управляющему входу коммутатора, выходы которого подключены к соответствующим входам блока памяти.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 399059, кл. Н 03 К 13/02, 21.07.71.

2. Авторское свидетельство СССР № 319065, кл. Н 03 К 13/02 08.06.70.

Редактор А. Купрякова

Составитель Д. Голубович

Тек ред А. К ам ыш ни ко в а

Корректор С. Файн лакан 757/964 11зд. М 481 Тираж 1060 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская и.".б., д. 415

Т".и. Х" рзк,рил пред «Пз-..нт»