Измеритель характеристик аналогоцифровых преобразователей

Измеритель характеристик аналогоцифровых преобразователей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

<» 819950

Союз Советских

Социалистических

Республик (51) М. К, Н 03 К 13/02

Гееударстеенный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 681.325 (088.8) Б. Д. Андрияшин, В. И. Григорьев, и В. Г. Мороз (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ХАРАКТЕРИСТИК АНАЛОГОЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ И

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к аналого-дискретному преобразованию, и может быть использовано для проверки аналого-цифровых преобразователей (АЦП).

Известен способ измерения погрешностей кодирования преобразователей с. параллельным выходом и циклическим кодом, заключающийся в том, что на вход проверяемого преобразователя периодически подают эталонное пилообразное напряжение, а на выходе моменты смены кодовых комбинаций сравнивают с эталонной последовательностью импульсов, синхронизированных с эталонным пилообразным напряжением, и выделяют импульсы по длительности и знаку пропорциональные погрешности преобразователя в отдельных точках преобразования, двойным интегрированием или односторонним инвертированием с двойным интегрированием получают соответственно среднюю или среднеквадратичную погрешность преобразователя, которую регистрируют стрелочным прибором (1) .

Укаэанный способ не дает возможности определить, какой именно код выдается с погрешностью выше допустимой, так как выходной код АЦП нигде не фиксируется.

Поэтому коды могут иметь погрешность выше допустимой, а усредненные показания стрелочного прибора будут находиться в но.рме.

Известно также устройство для проверки АЦП «Напряжение-код», содержащее преобразователь кодов, задатчик кодов поверяемой точки, источник образцового регулируемого напряжения, схему сравнения кодов, счетчики, блок синхронизации и уп1о равления, цифроаналоговые преобразователи и индикаторы, задатчик кода допускаемой погрешности, дискриминатор годности и брака, задатчик вероятности ошибок о годности и браке, цифровое вычитающее устройство, причем выход преобразователя кодов соединен с одним из входов цифрового вычитающего устройства, другой вход которого подключен к выходу задатчика кода поверяемой точки, а выход — к одному из входов схемы сравнения кодов, второй вход которой соединен с входом задатчика кода допускаемой погрешности; один выход схемы сравнения кодов подключен ко входу блока синхронизации и управления и одному входу цифроаналоговых преобразователей, а вто819950

15 рой выход — к входу одного счетчика, выход которого подключен к входу одного цифроаналогового преобразователя, выход последнего подключен к одному входу дискриминаторов годности и брака, другие входы которых соединены с выходом второго цифроаналогового преобразователя, вход последнего соединен с выходом второго счетчика, подключенного к выходу блока синхронизации и управления; выходы задатчика вероятности ошибок о годности и браке соединены с соответствующими входами дискриминаторов годности и брака, выходы которых подключены к блоку синхронизации и управления (21.

В да ином устройстве отсутствует возможность автоматической проверки наличия всех кодовых переходов. Коды сравниваются только в одной точке и для полной проверки преобразователя необходимо задать вручную 2" кодов, где и — количество разрядов. Отсутствует также во:можпость проверки равномерности шага квантования по всему диапазону, что может привести к погрешности измерения до двух единиц младшего разряда, а также возможность автоматической количественной оценки погрешности проверяемого АЦП.

Цель изобретения — автоматизация измерений неравномерности шага квантования и повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель характеристик АЦП, содержащий блок синхронизации, выход которого соединен с первым входом проверяемого

АЦП и первым входом счетчика, первый и второй цифровые комг1араторы и цифровой индикатор, введены генератор прямоугольных импульсов, интегратор, первый и второй элементы управления регистрами, первый, второй третий и четвертый регистры, блок стробирования, формирователь адреса и блок памяти, причем выход генератсра прямоугольных импульсов соединен с блоком синхронизации и через интегратор подключен ко второму входу проверяемого ALIH, первый выход которого соединен с первыми входами первого и второго регистров, а второй выход с вторыми входами этих регистров и с первым входом блока памяти, выход которого подключен к цифровому индикатору, а второй вход через формирователь адреса — — к выходу первого цифрового компаратора, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами третьего и четвертого регистров, а третий вход подключен к выходу блока стробирования, вход которого соединен с входом первого элемента управления регистрами, с вторым входом счетчика и с выходом, второго цифровога компарат@ра, первыи и второй входы которого подключеиы я выходам перв@го и, второго регистроВ, третьи входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами второго элемен-!

55 та управления регистрами, вход которого подключен к первому входу счетчика, выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого регистров, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами первого элемента управления регистрами.

На фиг. 1 представлена структурная схема измерителя характеристик АЦП; на фиг. 2 — временная диаграмма работы измерителя.

Преобразователь содержит генератор прямоугольных импульсов, интегратор 2, проверяемый АЦП 3, блок 4 синхронизации, первый и второй элементы 5 и 6 управления регистрами, первый, второй, третий и четвертый регистры 7 — 10. счетчик 11, первый и второй цифровой компараторы 12 и

13, формирователь 14 адреса, блок 15 памяти, блок 16 стробирования и цифровой индикатор !7.

Измеритель характеристик АЦП, работает следующим образом.

Сигнал прямоугольной формы с выхода генератора 1 подается на вход интегратора 2 и на управляющий вход блока 4 синхронизации проверяемого АЦП 3. С выхода интегратора 2 линейно изменяющийся сигнал поступает на вход преобразователя 3.

Под воздействием выходного сигнала генератора 1 блок 4 синхронизации вырабатывает пачку импульсов для запуска АЦП

3 с частотой, необходимой для работы преобразователя 3, поступающих также на вход счетчика 11 и на вход элемента 6 управления регистров 7 и 8.

Поскольку выходной сигнал интегратора 2 имеет малую крутизну нарастания по сравнению с длительностью цикла преобразования, код на выходе АЦП 3 изменит свое значение на единицу младшего разряда только через несколько циклов преобразования. И так как сигнал на выходе интегратора 2 изменяется линейно, изменение выходного кода на единицу младшего разряда будет всегда происходить через одинаковое количество тактов измерения (при равномерном шаге квантования), численное количество которых фиксируется в счетчике 11.

При неравномерном шаге квантования изменение выходного кода АЦП 3 будет происходить через разное количество тактов измерения, и, следовательно, показания счетчика 11 за его цикл работы будут разные.

Цикл работы счетчика 11 задается следующим образом.

Выходной код АЦП 3 записывается поочередно в регистры 7 и 8. Очередность записи в регистр 7 или 8 устанавливает эле» мент 6, на вход которого подаются импульсы запуска преобразователя 3. Таким образом, через один такт преобразования информации выходного кода АЦП записывается в каждый регистр 7 и 8. В .течение нескольких тактов преобразования код на

819950 выходе преобразователя 3 остается неизменным, следовательно, коды записанные в регистры 7 и 8, являются одинаковыми, что не приводит к изменению информации на выходе цифрового компаратора 13. Таким образом, счетчик ll продолжает считать импульсы (количество тактов преобразования) на выходе блока 4 синхронизации АЦП 3, элемент 5 управления регистрами 9 и 10, счетчика 11 разрешает перезапись информации из счетчика только в один регистр 9 или 10. На входе блока 16 стробирования сигнал отсутствует, и импульс стробирования не поступает на вход второго цифрового компаратора 12.

При изменении выходного кода АЦП по сигналу «Конец преобразования», в один из регистрЬв 7 или 8 запишется новое значение выходного кода, что приведет к разным показаниям регистров 7 и 8, и импульс с выхода цифрового компаратора 13 и установит счетчик 11 в исходное состояние, а также — в иное состояние элемент 5 управления, в результате чего ифнормация из счетчика 11 будет переписываться в другой регистр 9 или 10, а блок 16 выдаст разрешение компаратору 12 проводить сравнение,кодов регистров 9 и 10. Если коды регистров 9 и 10 являются одинаковыми, т. е. изменение выходного кода преобразователя 3 происходит через одинаковое количество тактов измерения, что является условием равномерности шага квантования, сигнал на выходе компаратора 13 отсутствует и в блок 15 памяти информации о выходном коде АЦП не записывается.

При неравномерности шага квантования в регистрах 9 и 1О появятся разные коды и по адресной команде формирователя 14 адреса в блок 15 памяти будет записан выходной код АЦП. Таким образом, в блок памяти будут занесены все выходные коды преобразователя 3, не соответствующие равномерному шагу квантования, погрешности которых можно определить с точностью определяемой отношением количества импульсов первого и второго регистров счетчика за один цикл.

Все выходные коды АЦП, записанные в блок 15, можно визуально определить на индикаторе 17.

Устройство позволяет проводить автоматическую .проверку равномерности шага квантования, а по числу импульсов в счетчике 11 можно количественно, например в процентах, определить неравномерность шага квантования во всем диапазоне входных сигналов, в том числе и на максимальной частоте преобразования. Использование цифровых методов существенно повышает точность измерений. Кроме того, устройство позволяет автоматически определить отсутствие любого кодового перехода и учитывать влияния внешних факторов на работу АЦП.

Формула изобретения та управления регистрами, вход которого подключен к первому входу счетчика, выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого регистров, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами первого элемента управления регистрами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

50 № 169294, кл.. Н 03 К 13/02, 15.03.63.

2. Авторское свидетельство СССР № 399059, кл. Н 03 К 13/02, 27.07.71.

Измеритель характеристик аналого-цифровых преобразователей, содержащий блок синхронизации, выход которого соединен с

10 первым входом проверяемого аналого-цифрового преобразователя и первым входом счетчика, первый и второй цифровые компараторы и цифровой индикатор, отличающийся тем, что, с целью автоматизации измерений неравномерности шага квантования и повышения точности измерений, . введены . генератор прямоугольных импульсов, интегратор, первый и второй элементы управления регистрами, первый, второй, третий и четвертый регистры, блок стробирог0 вания, формирователь адреса и блок памяти, причем выход генератора прямоугольных импульсов соединен с блоком синхронизации и через интегратор подключен к второму входу проверяемого аналого-цифрового преобразователя, первый выход которого соединен с первыми входами первого и второго регистров, а второй выход — с вторыми входами этих регистров и с первым входом блока памяти, выход которого подключен к цифровому индикатору, а второй вход подсоединен через формирователь адреса к выходу первого цифрового компаратора, первый и второй входы которого соединены соответстзенно с выходами третьего и четвертого регистров, а третий вход подключен к выходу блока стробироваз5 ния, вход которого соединен с входом первого элемента управления регистрами, с вторым входом счетчика и с выходом второго цифрового компаратора, первый и второй входы которого подключены к выходам первого и второго регистров, третьи

40 входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами второго элемен819950 б

О

Г

К

Фиг.2

Редактор Н. Шильникова

Заказ 1262/35

Н

Н

P

E с

Составитель Л. Беляева

Техред А. Бойкас Корректор Ю. Макаренко

Тираж 988 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва; Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4