Устройство для измерения доверительных интервалов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДОВЕРИТЕЛЬНЫХ ИНТЕРВАЛОВ, содержащее источник образцового напряжения, выход которого через блок суммирования соединен с входом контролируемого аналого-цифрового преобразователя , выход.которого подключен к первому входу блока сравнения кодов, второй вход которого подключен к шине образцового кода, первый выход коммутатора соединен через первые управляемые счетчики с суммирующим, а второй выход через второй управляемый счетчик, -.с вычитающими входами реверсивного счет«1ика, выход которого соединен с входом преобразователя код - напряжение, а: первый выход регистра соединен с управляющими входами первого и второго управляемых счетчиков, выход генератора импульсов соединен с вторым входом контролируемого аналого-цифрового преобразователя, а выход делителя напряжения - с вторьш входом блока суммирования, отли . ......r--v г j I j i Tci. }.J вай Е гЩ:;: чающееся тем, что, с целью расширения функциональных возмож- , ностей, в устройство дополнительно введены два управляемых счетчика, коммутатор, реверсивный счетчик, преобразователь код - напряжение, .два пороговых элемента и генератор ступенчато изменяющегося напряжения, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход соединен с входами делителя напряжения и первы14и входами пороговых элементов , вторые входы первого и второго пороговнх элементов соответственно подключены к выходам преобразователей код - напряжение, выход первогс порогового элемента подключен к управляющему входу основного коммуW татора, а выход второго порогового элемента подключен к управляющему входу дополнительного коммутатора, причем входы обоих, коммутаторов объединены с выходом блока сравнения кодов, первый выход дополнительного комму татора через первый дополнительный управляемый счетчик соединен с суммирующим, а второй выход через со второй дополнительный управляемый .lib счетчик - с Считающими, входами Дополнительного реверсивного счетчика, выход которого подключен к входу 9: дополнительного преобразователя код - напряжение, при этом второй :х) выход регистра подсоединен к управляющим входам первого и второго до:полнительных ущ авляемых счетчиков. .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) O! з(5р Н 03 К 13/02

° l ( (1 г «

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЯГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3411751/18-21 (22) 23.03.82 .(46) 07.08.83. Бюл. Р 29 (72) A.Ã..Êoâàëåâ, С.Б. Кутыркий, A.A. Скорляков, М.К. Смирнов и .

Г.П. Шлыков (53) 621.317(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 494 700, кл. Н 03 К 13/02.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 744965, кл. Н 03 К 13/02. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ДОВЕРИТЕЛЬНЫХ ИНТЕРВАЛОВ, содержащее источник образцового напряжения, выход которого. через блок суммирования соединен с входом контролируемого аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к первому входу блока сравнения кодов, второй вход которого подключен к шине образцового кода, первый выход коммутатора соединен через первые управляемые счетчики с суммирующим, а второй выход через второй управляемый счетчик, -. с вычитающими входами реверсивного счетчика, выход которого соединен с входом преобразователя код - напряжение, а первый выход регистра соединен с управляющими входами первого и второго управляемых счетчиков, выход генератора импульсов соединен с вторым входом .контролируемого аналого-цифрового преобразователя, а выход делителя напряжения - .с вторым входом блока суммирования, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в устройство дополнительно введены два управляемых счетчика, коммутатор, реверсивный счетчик, преобразователь код — напряжение,,два пороговых элемента и генератор ступенчато изменяющегося напряжения, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход соединен с входами делителя напряжения и первыми входами пороговых элементов, вторые входы первого и второго порогов(-х элементов соответственно

Подключены к выходам преобразователей код — напряжение выход первогс

C порогового элемента подключен к Е управляющему входу основного коммутатора, а выход второго порогового элемента подключен к уп. авляющему вхоху Лололннтельного коммутатора, причем входы обоих коммутаторов объединены с выходом блока сравнения Я кодов„ первый выход дополнительного коммутатора через первый дополнительный управляемый счетчик соединен с суммирующим, а второй выход. через второй дополнительный управляемый счетчик « с вйчитающими входами цополнительного реверсивного счетчика, выход которого подключен к входу дополнительного преобразователя. код - напряжение, при этом второй выход регистра подсоединен к управляющим входам первого и второго дополнительных управляемых счетчиков., 1034168

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может использоваться для экспериментальных исследований и технологического контроля аналого-цифровых преобразователей или цифровых вольтметров.

Известен измеритель дрейфа цифровых вольтметров, содержащий источник образцового напряжения, блок сравнения кодов, генератор импульсов, два преобразователя числа импульсов в напряжение, делитель частоты, два пороговых элемента, реверсивный счетчик, преобразователь код †.напряжение, самопишущий вольтметр, делитель напряжения и.сумьярующую схему. Работа измерителя-осно-вана на выделении систематической составляющей из спектра инструментальной погрешности контролируемого преобразователя $1).

Однако с помощью устройства невозможно измерять доверительные ин» тервалы суммарной погрешности аналого-цифровых .преобразователей (AIgI)QЦ.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения доверительных интервалов, предназначенное для контроля АЦП, состоящее из последовательно соединенных источника образцового напряжения, блока суммирования АЦП, блока сравнения кодов, коммутатора, первого управляемого счетчика, .реверсивного счетчика, преобразователя код — напряжение, второй вход реверсивного счетчика соединен с выходом второго управляемого счетчика, а также переключателя полярности, делителя напряжения, самопишущего вольтметра, генератора импульсов, делителя частоты и контролируемого аналого-цифрового преобразователя, при этом входы двух управляемых счетчиков соединены с выходами. регистра. Это устройство предназначено для определения интервала, в котором находится инструментальная погрешность АЦПI 2).

Однако известное устройство имеет ограниченные функциональные возможности, связанные с.использованием недостаточно информативных характеристик погрешности АЦПг определение доверительного интервала инструментальной, а не суммарной погрешности, поочередное (а не не-, прерывное, одновременное) определение границ доверительного интервала, что значительно снижает точность оценки, кроме того, невозможно определение такой важной характеристики погрешности АЦП как вариация.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем непрерывного определения доверительного интервала суммарной погрешности АЦП (или ЦВ) .

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения доверительных интервалов, содержащее источник образцового напряжения, выход которого через блок суммиро,вания соединен с входом контролируе мого аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к первому входу блока сравнения кодов, второй вход которого подключен к шине образцового кода, первый выход коммутатора соединен через первые управляемые счетчики и суммирующим, а второй выход через второй управляемый счетчик - с вычитающими входами f5 реверсивного счетчика, выход которого соединен с входом преобразователя код - напряжение, а первый выход регистра подсоединен к управляющим. входам., первого и второго управляе20 мых счетчиков, выход генератора им-. пульсов соединен с вторым входом контролируемого аналого-цифрового преобразователя, а выход делителя напряжения — с вторым входом блока суммирования, дополнительно введены два управляемых счетчика, коммутатор. реверсивный счетчик, преобразователь код - напряжение. два пороговых элемента и генератор ступенчато изменяющегося напряжения. вход которого соединен с выходом генератора импульсов. а выход соединен с входами делителя напряжения и первыми входами пороговых элементов, вторые входы первого и второго пороговых элементов соответственно подключены к выходам преобразователей код"- напряжение, выход первого порогового элемента подключен к управляющему входу основного коммута40 тора, а выход второго порогового элемента подключен к управляющему входу дополнительного коммутатора, причем входы обоих коммутаторов объединены с выходом блока сравнения

45 кодов, первый выход дополнительного коммутатора через первый дополнительный управляемый счетчик соединен с суммирующим, а второй выход через второй дополнительный управляемый

50 счетчик с вычитающими входами допол нительного реверсивного счетчика, выход которого подключен к входу дополнительного преобразователя код - напряжение, при этом второй. выход регистра подсоединен к управляющим входам первого и второго дополнительных управляеьых счетчиков.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства, на фиг. 2 - график функции распре60 деления суммарной погрешности АЦП..

Устройство содержит источник 1 (фиг. 1) образцового напряжения, блок 2 суьыирования, блок 3 сравнения кодов, коммутаторы 4 и 5, уп65 равляемые счетчики 6-9, регистр 10, 1034168 реверсивные счетчики 11 и 12, преобразователи 13 н 14 код - напряжение, делитель 15 напряжения, генератор 16 импульсов, пороговые элементы 17 и 18, генератор 19 ступенчато изменякщегося напряжения и контролируемый аналого-цифровой преобразователь 20.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы. все счетчи-. ки 6-9 сброшены, с источника 1 образцового напряжения через блок 2 суммирования на вход контролируемого аналого-цифрового преобразователя

20 подается напряжение U o = q; N0, l5 где йо - некоторый код в диапазоне контролируемого АЦП 20, 0, — ступень квантования. При включении генератора 16 устройство начинает работать.

При .этом на второй вход блока 2 сум-, ;ф мирования через делитель 15 напряже.ния. начинает поступать сигнал с ге-. нератора 19 ступенчато изменяющегося напряжения,;подаваемый также на входи двух пороговых элементов 17 и 18. Контролируемый аналого-цифровой преобразователь 20- выдает резуль таты измерений и с частотой импуль-. сов генератора 16. При равенстве

N y,образцоВому коду И0 блок 3 сравне- О

Мия кодов выдает импульс на входы коммутаторов 4 и 5, Устройство содержит дВа канала, один из которых включает коммутатор 4, управляемые счетчики:б и 7, реверсивный счетчик -11 преобразователь 13 код— напряжение и пороговый элемент 17, второй - коммутатор 5:, управляемые

Счетчики 8 и 9, реверсивный счетчик

12„ преобразователь код - напряжение 14 и пороговый элемент 18. Один 40 канал осуществляет отслеживание нижней, а второй канал - верхней границы искомого доверительного интервала. Общим элементом обоих каналов,работа которых в принципе идентична, 45 является регистр 10, задающий дове- рительную вероятность.Рассмотрим работу канала, отслежи вакицего верхнюю границу искомого интервала. На фиг. 2 представлен: . график функции распределения суммарной погрешности контролируемого

АЦП 20, где mg„ (t) « оценка матема1 тического ожидания середины кванта, -e

l p — оценка верхней и 1 — ниж"ней границы. доверительного интервала суммарной погрешности. Доверительная. вероятность определяется отношением площадей5И Ч- И причем

Sf+ Stt 5 tU .= 1. Оценка Т формируется на выходе преобразователя

13 код -- напряжение и сравнивается со ступенчато изменяющимся напря.жением U > с генератора 19 пороговым элементом 17 который управляет коммутатором 4 таким образом, что .при U „elf, у выход блока 3 сравне-. ния кодов подключается к входу уп,равляемого счетчика 7, а при Ocr Чра

: счетчика б. При переполнении счетчика б импульс . поступает . на суммирующий, а при переполнении счетчика 7 - на вычитазхций вход реверсивного счетчика 11. Регистр 10 управляет счетчиками б и 7 таким об. разом, чтобы их объемы соотносились как Silt и (5 t + S ) соответственно. Объемы счетчиков 9 и 8 определяются, соответственно, соотношением .51И - и (Sl + Stt или Si u Stt + Sltt . При равенстве объемов счетчиков .6 и 7 или 8 и 9 соответствующих каналов возможно определение систематическсй составляющей суммарной погрешности

5 ф Я) контролируемого АЦП 20 в точке и . При подключении коммутатора

4.при ступенчато возрастающем, а коммутатора 5 прн ступенчато убывающем напряжении Ugz разница налряжений., .формируемых на выходах преобразователей 13 и 14 код - напряжение, при равенстве объемов 6-9 определяет

-вариацию АЦП 20 в данной точке.

Техническое преимущесТво предлагаемого устройства обусловлено расширением функциональных воэможностей, эаключакицихся в определении доверительного интервала суммарной, а не инструментальной погрешности АЦП.

Так кек инструментальная погрешность является составляющей суммарной, то используемая в данном устройстве характеристика более информативна.

: Кроме того, данное устройство позво.ляет определять вариацию контролируемого АЦП, т.е. обладает более широкими функциональными возможностя- . ми по сравнению с известным.

1034168

Составитель В.Иуляр

Редактор С.Квятковская Техред И.Гайду

Корректор В.Макаренко

Тираж 936 ПодписноеBHHHlIH 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

Заказ 5642/5Â