Устройство для поверки цифроаналоговых преобразователей

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для измерения дифференциальной нелинейности цифроаналоговых преобразователей. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство для поверки цифроаналоговых преобразователей содержит аналоговый вычитатель 1, цифроаналоговый преобразователь 2, компаратор 3, генератор 4 кодов, выполненный на регистре 5 последовательного приближения, генераторе 6 импульсов, счетчике 7 и дешифраторе 8, арифметический блок 9, выполненный на регистре 10 и цифровом вычитателе 11, аналого-цифровой преобразователь 12, преобразователь 13 ток-напряжение, ключ 14 и измеряемый цифроаналоговый преобразователь 15. Введение компаратора 3, преобразователя 13 ток-напряжение и ключа 14 с соответствующими связями позволило повысить точность измерения за счет исключения аддитивных погрешностей вычитателя 1 и преобразователей 12 и 13, а также за счет исключения влияния на точность измерения неидентичности параметров цифроаналоговых преобразователей 2 и 15. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

„„SU„„1578S09 А 1 (51) 5 Н 03 M 1/66

1

1 (21) 4343752/24-24 (22) 22.10.87 (46) 15.07.90 . Бюл. Р 26 (71) Московский энергетический инсти-. .тут (72) . А.А. Бахметьев, В.И. Диденко и В.М. Капустин (53) 681.325(088.8) (56) Измерение и контроль в микроэлектронике./Под ред. А.А. Сазонова. M.:

Высшая школа, 1984.

Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы. Киев: Вища школа,, 1986, с. 483, 484, рис. 12.,25-а. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРКИ ЦИФРОАНАЛОГОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к автоматике и вйчислительной технике и предназначено для измерения дифференциальной нелинейности цифроаналоговых преобразователей. Цель изобретения — повышение точности измерения. Устройст2 во для поверки цифроаналоговых преобразователей содержит аналоговый вычитатель 1, цифроаналоговый преобразователь 2, компаратор 3, генератор 4 кодов, выполненный на регистре 5 последовательного приближения, генераторе

6 импульсов, счетчике 7 и дешифраторе

8, арифме.тический блок 9, выполненный на регистре 10 и цифровом вычитателе

11, аналого-цифровой преобразователь

12, преобразователь 13 ток-напряжение, ключ 14 и измеряемый цифроаналоговый преобразователь 15. Введение компаратора 3, преобразователя 13 ток-напряжение и ключа t4 с соответствукицими связями позволило повысить точность измерения за счет исключения аддитив- Е ных погрешностей вычитателя и преобра- g+ зователей 1, 12 и 13, а также за счет исключения влияния на точность измере- С, ния неидантичности параметров цифроаналоговых преобразователей 2 и 15. Е

2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1578809 лом нулевого уровня. Выходной сигнал компаратора 3 управляет формированием кода на выходе РПЛ 5. Совокупность блоков 1,2,3,5 и 6 реализует контур уравновешивания выходного сигнала измеряемого ЦАП 15. По окончании процесса уравновешивания на вьгходе вычитателя 1 сигнал равен

К(Л, +А ) +Ь„, Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для измерения дифференциальной нелинейности цифроаналоговых преобраэователей.

Цель изобретения — повьппение точ",. ности измерения.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства. устройство для поверки цифроанало" говых преобразователей содержит аналоговый вычитатель 1, цифроаналоговьпЪ преобразователь 2, компаратор 3, генератор 4 кодов, выполненный на регист- ) ре 5 последовательного приближения, генератор 6 импульсов, счетчике 7 и депифраторе 8, арифметический блок 9, 20 выполненный на регистре 10 и цифровом вычитателе 11, аналого-цифровой преобразователь 12„ преобразователь i3 токнапряжение, ключ 1ч и измеряемый цифроаналоговый преобразователь 15. ?5 устройство для поверки цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) работа.ет ч следующим образом.

В исходном состоянии ключ 14 разомкнут, а счетчик 7 находится в нулевом щ состоянии. На управляющие входы измеряемого ЦАП 15 с выходов старших разрядов счетчика 7 поступает нулевой код (фиг.2.,б), в регистр 10 арифметического блока 9 записан нулевой код.

При включении генератора б импуль. сов импульсы с его выхода (фиг.2,а) поступают на тактовые входы регистра 5 последовательного приближения (РПП) и счетчика 7,:код с выхода которого поступает на информационные входы дешифратора 8. На третьем выходе дешифратора 8 формируется сигнал (фиг.2.,г), удерживающий ключ 1ч в разомкнутом состоянии. Через некоторое время необходимое для окончания переходного процесса в измеряемом ЦАП 15, На вход запуска РПП 5 с четвертого выхода,цешифратора 8 поступает импульс запуска (фиг.2,в). В результате на выходе РПП 50

5 начинает меняться код," вызывающий соответствующее изменение сигнала 3 < на .выходе ЦАП 2. Этот сигнал поступает на вход аналогового вычитателя 1, на выходе которого формируется ток, равный разности I - I, где 1, - ток на выходе измеряемого ЦАП 15. Сигнал с выхода аналогового вычитателя 1 сравнивается на компараторе 3 с сигнагде 11, — аддитивная погрешность вычитателя 1; 1

6<< ошибка уравновешиваиия, обусловленная неидентичностью выходных сигналов ЦАП 2 и 15.

По окончании процесса уравновешивания, через время t< после запуска

РПП 5, замыкается ключ 14 (фиг.2,г), а через время С (необходимое для окончания переходного процесса в преобразователе 13 ток-напряжение) с второго выхода дешифратора 8 осуществляется запуск (фиг.2,д) аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 12, который

I преобразует сигнал с выхода блока 13 в цифровой код, пропорциональный сигналу где К, 5,з — коэффициент преобразования и погрешность блока 13 соответственно. При этом на выходе АЦП 12 фор- мируется код N = N + 11 И, где Л. И< погрешность АЦП 12. Полученный код через время (время преобразования

АЦП 12) по команде с первого выхода дешифратора 8 заносится в регистр

10 (фиг. 2,е), при этом на выходе цифрового вычитателя 11 формируется нулевой код, поскольку на обоих его входах присутствуют одинаковые коды. Затем на измеряемый ЦАП 15 поступает с блока > код 00...01 (фиг„2,б), а через время t необходимое для окончас ния переходных процессов в блоках

15 1 и 13„ осуществляется запуск АЦП

12 (фиг.2,д), на выходе которого через время t.6 формируется код 11„=11.+

N q,р,где N, кодр пропорционяльь ный приращению напряжения на выходе измеряемого ЦАП 15. В результате вычитания из кода N г кода No, на выходе цифрового вычитателя 11 получаем код

И,, пропорциональный изменению выФ ходного сигнала ЦАП 15 на один квант, при изменении входного кода с 00...0.1 578809 на код 00...01. На этом заканчивается первый. цикл измерения.

Второй и последующие циклы работы устройства начинаются с момента размыкания ключа 14 (фиг.2,г). Через

5 время t> (фиг.2,е) информация из АЦП

l2, полученная в предыдущем цикле измерения, переписывается в регистр 10, прч этом на выходе вычитателя 11 фиксируется нулевое значение кода. Через время t< (фиг.2,в) осуществляется запуск РПП 5 и выполняется компенсация выходного сигнала ЦАП 15, после чего ключ 14 замыкается, на входе ЦАП

15 код изменяется с 00...01 на код

00...010. Через время (t г + t<) запускается АЦП 12 (здесь,,t 8 — время срабатывания ключа 14). В результате на выходе АЦП 12,формируется код (И„,+

+Nh ), причем код Nо, отличается от

q2. значения N< вследствие изменения ошибки уравновешивания (62, вместо Ь2д) .

В этом случае на выходе вычитателя 11 получаем код, .равный !5

N + N — N — N = (N — N )+Мд о ф, ф 1, г <«2

35

45

55 где И.< — погрешность измерения обус1 2

У ловленная наличием ошибки уравновешивания.

В последующих циклах измерения на выходе устройства формируются коды

N, = (Б, - Ы ;, )+ .Hg;,1, чередующие ся с нулевыми значениями кодов.

По полученным результатам вычисляют дифференциальную погрешность измеряемого ЦАП 15 как разность измеренного значения кванта и его номинального значения. При этом погрешность измерения обусловлена только ошибкой уравновешивания. Для повышения точности измерения ЦАП 2 должен иметь лучшую разрешающую способность (т.е. иметь большую разрядность}, по сравнению с измеряемым ЦАП.

На точность измерения параметров

ЦАП 15 точность и линейность характеристики ЦАП 2 не оказывает влияния.

При этом даже немонотонность характеристики ЦАП 2 не приводит к увеличению погрешности измерения, если максимальный уровень выходного сигнала

ЦАП 2 превышает уровень максимального сигнала измеряемого ЦАП.

Формула изобретения щее генератор кодов, первая группа выходов которого является первой выходной шиной, а первый выход соединен с управляющим входом арифметического блока. выходы которого являются второй вьгходной шиной, а информационные входы соединены с соответствующими выходами аналого-цифрового преобразователя, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с первым входом аналогового вычитаФеля, второй вход которого является входной шиной, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены компаратор, ключ и преобразователь ток — напряжение, выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразова20 теля, управляющий вход которого подключен к второму выходу генератора кодов, третий выход которого соединен с управляющим входом ключа, выход которого соединен с входом преобразователя ток — напряжение, а информационный вход объединен с первым входом компаратора и подключен к выходу аналогового вычитателя, второй вход компаратора является шиной нулевого потенциала,. а выход подключен к входу генератора кодов, выходы второй группы выходов которого соединены с соо1ветствуюцими входами цифроаналогового преобразователя.

2. Устройство по и„ 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что генератор кодов выполнен в виде регистра последовательного приближения, генератора импульсов, счетчика и дешифратора, первый, второй и третий выходы которого являются соответственно первым, вторым и третьим выходами генератора кодов, а четвертый выход соединен с входом запуска регистра последовательного приближения, тактовый вход которого объединен с тактовым входом счетчика и соединен с выходом генератора импульсов, а информационный вход и выходы регистра последовательного приближения являются соответственно входом и второй группой вьгходов генератора кодов, выходы счетчика соединены с соответствующими входами дешифратора, а выходы старших разрядов являются первой группой выходов генератора кодов.

1. Устройство для поверки цифроаналоговьгх преобразователей, содержа—

3. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем,что арифмети1578809

Фиг.2

Составитель Н. Капитанов

Редактор С. Лисина Техред М.Моргентал . Корректор Н.Ревская

Заказ 1922 Тираж 669 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКЯТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул.. Гагарина, 101 ческий блок выполнен в виде регистра и цифрового вычитателя, выходы которого являются выходами блока, а первые входы подключены к соответствую-щим выходам. регистра, вход записи которого является управляющим входом блока, а информационные входы объединены с соответствующими вторыми входами цифрового вычитателя и являются информационными входами блока.