Измеритель погрешности линейности цифро-аналоговых преобразователей

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

091 01) А эвв

ГОСУДАРСТВЕНКЬЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н ABTOPCNOMY СЮЩЕТОЪСТВЪ

" (21) 3377525/18-21 лов интегрирования, формирователь вод, (22) 05.-01.82 инвертор, бпок обнуления интегратора, (46). 30.05.83. Бюп..% 20 slaa ключа, блок управления, отсчетно-,ре(72) В. И. Осокин, А. С. Очков гнст,ирую,ний бпок, пр„чем вых,дн,,и и Н Д .О бовой ма исследуемого ЦАП через последоватепь(7.1.) Московский институт електронной; но соединенные ннвертор и ключ и нара1ь техники лельно с ними соединенный второй-кпюч (53 ) б8.1, 142.5(088.8) . свявана g входом електронного коммутато

:ОИ) 1.: Патент США %. 3816813 . ра, у гравлякипкй вход которого нодклкче к выходу формирователя интервалов интет

2. 1ЕЕЕ % 7, 1978, с. 531,фиг 7 рирования,.входные клеммы контропируеую (54)(57) ИЗМЕРИТ ЕЛЫЮГРЕШНОСТИ го ЦАП че еа ягистр кода вхошайх жаЛИНЕЙНОСТИ, ЦИФРОАНАЛОГОВЫХ ПРЕ- действий подключены к формирОвателю ко

ОБРАЗОВАТЕЛЕЙ (ЦАП), .содержащий ин-:да, выходы которого. одновременно aaaN тегрнуукений.усилитель; входные и выход- ются входами регистра кода ни рвала ии иые илеммы дпя подключения исследуемо- тегрирования, вйходы йиии унравленин .. Я

re:ИАП, электроннйй коммутатор, подклю- подключены к упраелякипим входам Форми-. чеияый к Входу интегрирующего усилителя, рователя интервалов интегрирован"я ре

- регистр кода интервала интегрировани, гистра кода входного воздействии регис и регистр- кеда входных воздействий, о т- ра кода интервала интет рирования, двух позыпения точносф намерения, введены. i усилителя, выход которого связан с вхо» И» программируемый формирователь интерва,: -дом отсчетно-регистрируюшего био а.

1020988

Изобретение относится к эаектроизмерительной технике, в частности к измерителям статических параметров цифроаналоговых преобразователей (UAIl ).

Одним из основных контропируемых параметров БАП явпяется погрешность линейности его характеристики, которая оп-. ределяется как максимальное отклонение выходного сигнала UAII от прямой, проведенной через минимальное и максимальное значения ere выходного сигнала.

Известно устройство, обеспечиеаюшее измерение указанного параметра. Измерения в таком устройстве построены на основе образцового аналого-цифрового или цифроаналогового преобразователя f 1 $

Одной из особенностей контрапя непинейности характеристики UAIT с помощью образцового преобразователя является необходимость учета смешения нуля и коэффициента передачи (накпона) характеристики контрспируемого БАП. В известном устройстве это обеспечивается либо цифровым способом (расчетом с помощью

ЭВМ), либо аналоговым способом за счет коррекции характеристики контропируемого или образцового преобразователя.

Наибопее близким к предпагаемому является устройство, в котором в первых двух временных интервалах проверочной ! йоспедоватепьности при помощи двух интегрируюше-запоминающих усипителей в ппееттлле е ооттсслпеежжиивваанниияя, которая автоматически подстраивает выходные сигяапы смешения нуля и полной шкалы этапонного

БАП до согпасования с проверяемым БАП, устраняются погрешности смешения нупя и коэффициента передачи. Затем запускают генератор, который параппепьно тактирует оба регистра, формирующие входные коды на этапонный и проверяемый БАП. Аналоговые выходные сигналы противопопожной полярности. эталонного и проверяемого UAIl поступают на сумми руюший усилитель, который формирует усиленный разяостный сигнап, представляющий собой погрешность пинейности проверяемого UAll в точке характеристи! ки, соответствующей сформированному коду БАП f2/

Недостатком указанного устройства является то, что погрешность контропя

UAIl определяется погрешностью эталонного UAIl погрешностью коррекции смешения нуля, погрешностью коэффициента передачи и нестабильностью за ремя измерения источника опорного напряжения контропируемого UAII.

Бель изобретения - повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее интегриру5 юший уСилитель, входные и выходные клеммы дпя подключения исследуемого

БАП, электронный коммутатор, подключенный к входу интегрирующего усипитепя, регистр кода интервапа интегрирова10 ния и регистр кода входных .воздействий, введены программируемый формирователь интервалов интегрирования, формироватепь кода, инвертор, блок обнуления интегратора, два ключа, блок управпения, отсчет15 но-регистрирующий блок, при этом выходнйя кпемма кбнтропируемого БАП через последовательно соединенные инвертор и ключ и паралпепьно с ними соединенный второй ключ связана с входом алектрон20 ного коммутатора, управпяюший вход которого подключен к выходу формирователя интервалов интегрирования, связанного с регистром кода интервапа интегрирования., входные клеммы исследуемого

25 UAII через регистр кода входных воздействий подключены к формирователю кода, выходы которого одновременно явпяются входами регистра кода интервапа интегрирования, выходы блока управления под30 кпючены к управпяюшим входам формироватепя интервалов щи.егрирования, регист» ра кода входного воздействия, регистра кода интервала интегрирования, двух ключей и блоку обнупеяия интегрирующего усилителя, выход которого связан с входом отсчетно-регистрирующего блока.

На фиг. 1 представлена блок-схеМа измеритепя погрешности линейности UAII;

ыа фиг. 2 - его временные диаграммы.

Измеритепь содержит программируемый формирователь 1 интервапов интегрирования, регистр 2 кода интервала интегрирования, формирователь 3 кода, бпок

4 управпения, регистр 5 кода входных воздействий контропируемого БАП б, кпючи 7 и 9, инвертор 8, эпектронный коммутатор 10, интегрирующий усилитель 11, бпок 12 обнупения интегрирующего .усилителя, отсчетно регистрирующий баок

Формирователь 1 времени интегрирования обеспечивает формирование временного интервала Т с дискретностью Ь1

Максимальное число дискретов dt опреде55 ляется соотношением (2"-1) и равно числу Ч0 дискретяыХ значений g анапогового выходного сигнапа UAII, составпяюших его полную шкапу. При атом з 1020988 4

ЙСЫб Разрядов контролируемого ЦАП;л — Руюшее напряжение d U íà выходе интегзначение единицы младшего разряда. Ратора 11 после двух тактов интегриУстройство работает следующим об- Рования Равно

Разом е

В исхОдном cocToRHHH OHHH eH 11 5 . . (у-Ообнулен с помощю блока 12.. С помощью блока 4 H формирователя 3 в ре Нс р 5 Это PaseHc so справедливо только в записывается код f4 соответствующий том случае, если погрешность линейности

\ 1 проверяемой точке характеристики цАГ), й01 в пРовеРЯемой точке характеРистики .

s регистре 2 записывается код о=2 1 ° 1О ЦАП и погрешность нули Д{ ОтсУтству .обспечиваюший формирование максимал ют. если указанные погре|нности не рав;но-О времени интегрирования Т =(2 21) ны НУлю, то на выходе интегРатоРа РеНа,ыходе UAÐ при-этом ор руеся» зУльтиРуюшее напРЯжение Равно напряжение О соответствующее коду И1 . ЬО= КТ„ВО„+ К(Т„-Т ) Л02= !

5 где М; — число дискретных значений Ь, . Для исключения влияни на результа сос"гавляюпб х напряжение 0 ., измерения смещения нуля д характерисВ момент Ь. происходит запуск фор- тики ЦАП вводится третий такт интегриромирователя 1, формирующего управляю-, Ю вания. Для чего по окончании второго такщий коммутатором Ю импульс юп тель та интегрирования в момент времени Ь

+ ности Т.=Ф -+,,(Фиг. 2), благодаря че- происходит смена кодов регистров 2 и 5, му обеспечивается подача через -HH 7 В регисту 2 записывается код, обеснечина вход интегратора 11 выходного иапря- вающий формирование устройством 1 врежения 0; UAn на время Т, За время 25 менного интервала, Т„напряжение на выходе ийтегратора 1 1 достигает значения

Т =T T =«Г 20-1)-Мqdt

U "<0-Т =Кй.,2 -1),5ЬЛ (1 1 i . " а в регистр 5 записывается код, форми

Рующий начальную точку характеристики ределяемый постоянно времени мый остоянной времени П, т. е. когда все разряды ЦАП Отклю» чены. B рерультате выходное напряжение интегратора по Окончании ИАП Равно смешению нуля его характеВ момент времени 1 по окончании няются Ристнки; В момент времени 6> происхопервого такта интегрирования меняются

З5 днт запуск формирователя 1 и на вход

В регистр 5 записывается код No=2— интегратора 11 на время Т = t колы в регистрах

6 5 р 2 записы- поступает инвертированное напряжение

4. полной шкалы, а в ревнстр смешения нуля ЦАП. вается код й. проверяемой точки харакПоскольку время интегрирования Т„

+ T þ неиивертнрованного им ряжения смешейия

При этом на выходе устанавлива ется напряжение полной шкалы Ц =(2"-1) 1. = Т +ТЗ инвертированного напряжения

Бп 4 нвертора 8 обес» < 2 pa M собой» по окончании

Блоком 4 с помощью инвертора, третьего такта интегрирования Результирующее напряжение 8U на выходе инго сигнала ЦАП и подача его через ключ тегратора 11 определяется только по9 на коммутатор 10. По окончании перегрешностью линейности UAO, т. e. ходных процессов в момент времени происходит запуск формирователя 1, обес- ®= Т й0 =са0 . . пода сигнала с инвертора

1 1

11 на в мя Т м. 50 Н> анализа P96oIh1 данного Устройст.

2. Ф 3 1 ва следует, что время интегрирования

По окончании второго такта Р Ро",Т «,(2 1) mt s He ù такт измерител1

2 " Р ного цикла содержит число М 2 -1 дисвания Т выходное.нап яжение интеграто- И кретных значений dt, равное чи „g

Ц Т Q =Kgb. (2"- )дф д 55 дискретных значений 4 в напряжении

2 2 О (р- (2"-1 ) Ь. Времен

С учетом инверсии во втором такте, ной интервал Т.1 является величиной по;знака интегрируемого сигнала Результи- стоянной HeeasHcHMO От выбранно исимо от выб анной конт

S 1020988 d ропируемой точки характеристики. Причем Как следует иэ сказанного, это спра» интегрируемое в этот такт выходное на- ведливо для UAIl с любым наклоном хапряжение 11АП в идеальном случае (при - рактеристики, поскольку данное устройСтотсутствии погрешности линейности) рав-.,во позволяет определить отклонение реальU1 =hl1. h% 5 ..ного значения s проиэвапьной точке харакгде . - число дискретных значений b геристики ПАП от его расчетного значе{единиц младшего разряд&) в проверя- ния для любого значения полной шкалы емой точке характеристики ЦАП. 30 беэ привязки его к идеальному (теоВо второй такт работы устройства íà- „ Ретическому) значению полной шкалы. оборот значение интегрируемого напряжения полной шкапы О = (2 -1) со- Как видно иэ выражения для л0 rro

П о держит число Й = 2 -.1 дискретных эна- грешность измерения абсолютной нелинейчений Й, а Время интегрироВания Т2 " T 89< определяется нестабильностью

Й; л содержит И; число дискрет- . времени интегрирования Т и коэффициенных значений сй 1 При этом необходимо 5 та Ке опредепяемого постоянной времеучесть, что поскольку для каждого коп- ни интегратора. Однако формирование данных констант с достаточной степенью шкалы свое (что обусловлено различным точности не представляет технической йаклоном характеристик ПАП, т. е. раз-. трудности. брасом их коэффициентов преобразования), С учетом того, что преобразование расчетное значение единицы младшего раз"; измеряемого и компенсируюшего сигна,ряда, определяемое по формуле6 = — и —,так, . лов производится одним и тем же

- том преобразования, т. е. используется же для каждого образца ЦАП имеет. свое, пРинцип вРеменного РазделениЯ каналов, конкретное значение, осяовные мультипликативные погрешносПоэтому в идеальном случае (при ; le преобразователя в значительной стеотсутствии погрешности линейности) время rrerrrr компенсируются A .поскольку разде интегрирования Т в первый такт выход- Ление so времени преобразования изменого напряжения БАП в контролируемой, Ряемого и компенсирукицего сигналов неточке его. характеристики во столько. раз значительно практически исключается co-

30 больше времени интегрирования Т во. вто- МавпяюшФя погрешности . обусловленная рой такт напряжения полной шкалй Оо, .: нестабильностью источников опорного на- во сколько раэ 0 больше U . п ряжения:контролируемого ЦАП.

Если же напряжение 0* отличается от Таким образом, использование s уст1 расчетного значения, т, е. в нем содер- .ройстве новых элементов - программнру4 жится не целое число (й;) дискретных 5 емого формирователя интервалов ннтегрн35 (расчетных, конкретных дпя данного об- . рования, формирователя коде, инвертора, раэца контролируемого ИАП). зйачений д, блока обнуления интегратора, двух клюв результате интегрирования напряжений чей, бпока управления, отсчетно-регистО; и О в.первый и второй такт выход- рируюшего устройства и его структурное ное напряжение аО интеграторе (с уче- . построение выгодно отличают данный из49 том раэнопапярности напряжений Ц и U+) меритель от известных, поскольку исклюодноэначно определяет абсапютную по чается необходимость нспацьзования этагрешность линейности д 01 (т.е.. отклонв- лонного многоразрядного 0АП, устройств

rrse значения О. от расчетного значения) : -- коррекции смешения нуля и коэффициента . в данной точке характеристики l1All,. по передачи БАП. Тем самым предпагязмое

45 устройство существенно повышает точскат ho=Êò„йО„= Саи„,Ф, aRssMMee mm99.

1020988

Составитель С. Морозов . Редактор А. Мотыль Техред ВДалекорей Корректор A. Повх

Заказ 3915/49 Тираж 936 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4