Устройство контроля параметров быстродействующих аналого- цифровых преобразователей

 

ОПИСАН

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик >782158

К АВТОРСКОМУ СВИ ВТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву

{22) Заявлено 14. 02. 77(21) 2451993/26-21 (51)М. Кл. с присоединением заявки Йо

Н 03 К.13/32

Государственнмй комитет

ССС P но делам изобретений н открытий (23) Прморитет

Опубликовано 23.1 .8Ц Бюллетень Йо 43 (53) УДК 681 ° 325. (088. 8) Дата олубликованияописанмя 251180 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ

БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Поставленная цель достигается тем, что в устройство контроля параметров быстродействующих Algl, содержащее teнератор гармонического калиброваитюго сигнала, выход которого соединен ее входом контролируемого АЦП, генератор калиброванных сигналов дискреэа-. эации, клоч запуска и индикаторы, аведены три элемента И, два RS-триггера, счетчик с дешнфратором, регистры памяти и цифровой компаратор с задатчи" ком кода, выходы которого соединены с первыми входами цифрового компаратора, вторые входы которого соединены

15 поразрядно с выходами АЦП и входами регистров памяти, выходы которых соединены со входами. индикаторов, пер-. вые входы всех элементов И соединены с выходом генератора калиброванных сигналов дискретизации, вторые входы .первого и второго элементов И соединены с выкопаем первого 88-триггера . и выходом цифрового компаратора,второй вход третьего элемента И подключен к выходу второго RS-триггера пер» вым входом дешифратора, входы которого соединены с выходами счетчика и С-входом регистра памяти, причем.

jS-вход первого RS-триггера, й-вход

ЗО второго RS-триггера и В-вход счетчиИзобретение относится к импульсной технике.

Известен измеритель динамических параметров аналого-цифровых преобразователей (АЦП), содержащий генератор периодического напряжения, схему обработки цифровых сигналов, АЦП, делитель частоты, амплитудно-фазовый регулятор и элементы И 11.

Недостатком данного устройства является недостаточное быстродействие и точность, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее генератор гармонического калиброванного сигнала, выход которого подключен ко входу контролируемого АЦП, генератор калиброванных сигналов дискретизации, клоч запуска и индикатор (21 .

° Недостатком данного устройства является низкая точность измерения динамической погрешности.

Цель изобретения - повышение точности контроля при граничных частотах спектра входного сигнала. Кроме того, устройство позволяет измерять

;состаэлякицие динамической погрешности, AIgt, такие как апертурная погрешность и погрешность недозаряда.

A. Н. Ищук, A. Я. Корсунскнй и Э. 8. Сидоровский

782158 ка соединены с ключом запуска, С-вход счетчика подключен к выходу третьего элемента И; S-вход второго IIS-триггера подключен к выходу второго элемента И, выход первого элемента И оединен со входом дискретизации АЦП)

С-входы второго и третьего регистров памяти подключены к выходам дешифратора.

Иа фиг, 1 изображена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 — временНйе диаграммы, поясняющие его работу. устройство содержит генератор 1 гармонического калиброванного сигнала, генератор 2 калиброванными сигналов дискретизации, ключ 3 за»йу«ск«а, цифровой компаратор 4, задатчик 5 кода, элементы И 6, 7, 8, RS-триггеры

9, 10, счетчик 11, дешифратор 12, регистры 13, 14, 15 памяти, индикаторы 16, 17, 18, контролируемый АЦП 19.

Сущность работы устройства заключается в подаче на вход АКН измерительного сигнала, регистрации и последующей обработке трех последовательных кодов и; г п,ь на выходе

АЦП после совпадения заданного контрольного кода и„„ с кодом и, на выхо.це АЦП (фиг. 2).Если частота следова-.

4 ния импульсов дискретизации % и аналитическое описание для изме %тельного сигнала известны, то задав контрольный код пц„ равный коду и и имеющему место при некотором I-ом импульсе дискретизации, можно определить гипотетическое значение расчетного кода ve smaze АЦП, Q, соответственно для I+1, 1+2 и 1+3 импульсов дискретизации. Сравнение кода и.„ зарегистрированного при зксз перименте с гипотетически рассчитанным кодом п „, позволяет количественно, с то4ностью Ц, где h — величина шага квантования, оценйть дийамическую погрешность АЦП б для определенного уровня квантования. Использование зарегистрированных кодОв. п „, и„, рассмотрено ниже.

Для получения численного значения величины динамической погрешности необходиМо перейти от кодов rP H и;„, f к соответствующим амплитудам входного сигнала. Абсолютное значение измеренной погрешности d (n ) определится по формуле: где AÉ „ - величина измерительного сигнала, вычисленная для зарегистрированного экспериментального значения расчетного кода и;„, со»ответ-.

Э ствующего (i+I)-му импульсу дискретизации; т

An - величина измерительного сигИ( нала, вычисленная для теоретического значения расчетного кода и;и, соответствующего (i+1)-мф"йй упьсу дискретизации; с (и ) — статическая погрешность

dl

АЦП, измеренная для уровня квантования, соответствующего теоретическому значению расчетного кода и;„.

5 При использовании гармонического измерительного сигнала, описываемого выражением x(t) Asin(2ФР, t +Ч ) его нелинейность может привестй к неоднозначности измерения расчетного ко10 да, т.е. к снижению точности работы устройства. Величина неоднозначности изменяется в зависимости от раэрядностй АЦП и соотношения частот измерительного сигнала и сигнала дискретиза15 ции. для устранения неоднозначности отсчетов и обеспечения заданной точности необходимо потребовать, чтобы частота дискретизации Р при эксперименте определялась соотношением

2 ф — Рь у, где ф - частота измерйтельного сигнала;

M>„ — дополнительная составляющая, выбираемая из соотношения

Ь в= Ь/2" 40

25 и — разрядность проверяемого

АЦП .

Для повышения достоверности резуль татов измерения путем устранения влияния случайных высокочастотных соЯ} ставляющих на измерительный сигнал предлагается регистрировать п„, и n;+> коды на выходе АЦП. При соотношении частот Ф и ф а, выбранном в соответствии с вышеуказанным выражением, !. и при отсутствии методической погрешности эксперимента, обусловленной случайными факторами, коды n< и и;,» а также п„, n äoëæíû быть соответственно равны между собой.

Для определения апертурной погреш @ ности задаваемый контрольный код должен соответствовать уровню квантования, при котором крутизна измерительного сигнала максимальна, а величина изменения измерительного сигнала

45 между и (!+1)" импульсами дискретизации минимальна. Для определения погрешности недозаряда задаваемый контрольно код должен соответствовать максимуму (минимуму) динамичесЯ кого диапазона проверяемого преобразователя и минимальной крутизне измерительного сигнала. устройСтво работает следующим об-. разом«

Задатчиком кода 5 выставляется заданный контрольный код и»„ (фиг.2).

На генераторе 1 выставляются требуемые частота и пиковое значение сигнала, соответствующее граничной частоте рабочего спектра входного сигна40 юа АЦП и половине его динамического диапазона. На генераторе 2 выставляется частота «Рр-, определяемая из соотношения, приведенного выше. При нажатии ключа 3 происходит установка

65 .триггера 9 в единичное состояние,.

782158 6 формула изобретения триггера 10 в нулевое, и обнуление н начетчика 11. Импульсы от генератора 2 ачинают поступать через элемент И 6 на вход дискретизации АЦП 19. При наличии импульсов дискретизации

АЦП 19 начинает обработку измерительного сигнала.

Код на выходе АЦП 19 поступает на нход компаратора 4 и на входы регистров 1.3, 14, 15. Однако запись кода в регистры н виду отсутствия импульсон синхронизации не происходит. Пусть в момент времени t (фиг.Э) на входе АЦП появляется измерительный сигнал, величина которого равна (с точностьюйф ) заданному контрольному коду и . Через время Т, определяе- 15 мое в зависимости от типа исследуеммого АЦП, код, равный контрольному, появляется на выходе АЦП 19.

При совпадении кода на выходе АЦП и на выходе задатчика кода 5 на вы-, ф ходе компаратора 4 появился сигнал, разрешающий прохождение импульса через элемент И 7 íà S-вход триггера 10, обеспечивая его установку в единичное состояние. Сигнал с выхода трнггера

10, поступая на вход элемента И 8, разрешает прохождение импульсов дискретизации на счетный вход счетчика 11.

Двоичные коды на выходе счетчика 11 преобразуются дешифратором 12 в после.довательность импульсов, стробирующую регистры 13, 14, 15.

Запись информации в регистр осуществляется при изменении сигнала на выходе дешифратора с логического "0" З на "1". Таким образом, в регистрах оказываются зафиксированными коды, соответствующие (i+1), (i+2) и (I+3) .импульсам дискретизации. Индикаторы 16, 17, 18 обеспечивают визуаль-. ный вывод зарегистрированных кодов.

Значения динамической погрешности и ее составляющих могут быть получены при обработке зафиксированных ре" зультатов в соответствии с алгоритмом, приведенным выше. Если не вы- 45 полняется условие равенства и„ и„ и n указывающее на методи"ьн йь ческую погрешность эксперимента, эксперимент необходимо понторить.

Таким образом, устройство позволяет с высокой точностью оценить сравнительно простыми средствами значение суммарной динамической погрешности и ее составляющих при преобразовании АЦП сигнала, имеющего частоту рабочего спектра входного сигнала исследуемого АЦП, а также при частоте следования импульсов дискретизации, равной или меньше, чем максимальная частота дискретизации исследуемого ®

AgII.

Кроме того, измерение погрешности недоэаряда и апертурной погрешности дает возможность при исследований

MIII оптимизировать параметры импуль ф5 а дискретизации и накопительного онденсатора.

Устройство позволит исключить субъективный фактор, вызнанный утомляемостью оператора и неоднозначностью отсчетов одного и того же значения различными операторами, выполнять дистанционное автоматическое задание контрольных кодов и дистанционный съем зарегистри(кованной величины динамической погрешности и ее составляющих, что в свою очередь, позволит создать автоматизированную систему измерения динамической погрешности

АЦП, которая по характеристикам для отдельных точек шкалы будет определять характеристики погрешности для шкалы АЦП в целом, например, плотность распределения вероятности динамической погрешности.

Устройство контроля параметров быстродействующих аналого-цифроных преобразователей, содержащее генератор гармонического калиброванного сигнала, выход которого подключен ко входу контролируемого аналого-цифрового преобразователя, генератор калиброванных сигналов дискретизации, ключ запуска и индикаторы, о т л ич а ю щ е е с я тем, что„ с целью повышения точности контроля, н него введены TpN элемента И, дна RS-триггера, счетчик с дешифратором, три

/ регистра памяти и цифровой компаратор с эадатчиком кода, выходы которого соединены с первыми нходами цифрового компаратора, вторые входы которого соединены поразрядно с выходами аналого-цифрового преобразователя и входами регистров памяти, выходы которых соединены со входами индикаторов, первые входы всех элементов И соединены с выходом генератора калиброванных сигналов дискретизации, вторые входы первого и второго элементов

И соединены соответственно с выходом первого RS-триггера и выходом цифposoro компаратора, второй вход тре= тьего элемента И подключен к выходу второго RS-триггера, а его третий вход соединен с R-входом первого

RS-триггера, первым выходом дешифратора, входы которого соединены с выходами счетчика, и С-входом регистра памяти, причем S-вход первого RSтриггера, R-вход второго RS-триггера и R-вход счетчика соединены с ключом эалуска, С-вход счетчика подключен к выходу третьего элемента, 5вход второго RS-триггера подключен к выходу второго элемента И, выход первого элемента И соединен со вхо» дом дискретизации аналого-цифрового, рреобраэователя, а С-входы второго

782158 и третьего регистров памяти подключены к выходам дешифратора., Источники информации, принятые во внимание при экспертизе и;

nel

1. Авторское свидетельство СССР 9 472454, кл. Н 03 К 13/17, 25.05.71.

2. Автометрия, 1976, В 5, с. 83.

782158

Ре

За

Составитель В. Солодова о Тех Ж.Иастелевич Ко кто, . Ша оши

Тираж 995 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра ская 4 5

Филиал ППП Патент, r. ужгород