Устройство для измерения динамических характеристик аналого- цифровых преобразователей

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АНАЛОГОЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ, содержащее генератор импульсов, вход которого соединен с шиной Пуск, а выход - с входом блока управления и входом запуска аналого-цифрового преобразователя , измерительный вход которого соединен с выходом генератора образцового случайного сигнала и с первыми входс1ми первого и второго блоков сравнения соответственно, информационный выход - с входом первого цифро-аналогового преобразователя , управляющий вход которого соединен с выходом конец преобразования аналого-цифрового преобразователя и с входом блока задержки, а выход - с первыми входами аналоговых сумматора и вычитателя соответственно, .вторые входы которых подключены к выходу второго цифро-аналогового преобразователя и к первому входу аналогового регистратора результатов измерения, а выходы - соответственно ковторым входам первого и второго блоков сравнения, выходы которых соответственно соединены с первым и вторым входами логического блока, . третий вход которого соединен с выходом блока управления, информационный вход второго Цифро-аналогового п зеобразователя соединен с выходом первого реверсивного счетчика и/с информационным входом цифрового индикатора , отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и увеличения быстродействия при определении момента окончания измерения, в него введены элемент ИЛИ, счетчик числа импульсов, второй реверсивный счетчик, два элемента И, первые входы которых соединены соот-г ветственно с первым и вторым выходамиГЛ логического блока, при этом вьаход ЦП первого элемента И соединен с вхо- 1. дом прямого счета второго реверсив- I ного счетчика, выход второго элемен- В та И - с входом обратного счета вто- ; рого рев.ерсивного счетчика, выходы переполнения единиц и переполнения нулей которого соединены соответст3 венно с входами прямого и обратного | счета первого реверсивного счетчика и с входами элемента ИЛИ, выход ко:д торого соединен с первым входом XT счетчика числа импульсов, второй вход которого соединен с вторыми эо входами элементов И и выходом блока задержки, а выход - с вторыми входами цифрового индикатора и аналогового регистратора результатов измерения .

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (191 SU (11) 3(51) Н 03 К 13 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ я (21) 3440611/18-21 (22) 18.05..82 (46) 15,01,84 Бюл, 9 2 (72) B.B. Островерхов и В.В. Павлов (53) 681.325 (088 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 660232, кл. Н 03 К 13/02, 1977 °

2. Авторское свидетельство СССР

9 738151, кл. Н 03 К 13/02, 1978 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ДИНАМИЧЕСКИХ XAPAKTEPHCTHK АНАЛОГОЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ, содержащее генератор импульсов, вход которого соединен с шиной Пуск, а выход — с вхоцом блока управления и входом запуска аналого-цифрового преобразователя, измерительный вкод которого соединен с выходом генератора образцового случайного сигнала и с первыми входами первого и второго блоков сравнения соответственно, информационный выход — с входом первого цифро-аналогового преобразователя, управляющий вход которого соединен с выходом Конец преобразова.ния аналого-цифрового преобразователя и с входом блока задержки, а выход — с первыми входами аналоговых сумматора и вычитателя соответственно, .вторые входы которых подключены к . выходу второго цифро-аналогового преобразователя и к первому входу аналогового регистратора результатов измерения, а выходы — соответственно ко вторым входам первого и второго блоков сравнения, выходы которых соответственно соединены с первым и вторым входами логического блока, . третий вход которого соединен с выходом блока управления, информационный вход второго цифра-аналогового пРеобразователя соединен с выходом первого реверсивного счетчика и,с информационным входом цифрового индикатора, о т л я ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и увеличения быстродействи при определении момента окончания измерения, в него введены элемент

ИЛИ, счетчик числа импульсов, второй реверсивный счетчик,.два элемента И, 8 с первые входы которых соединены соот- 1

"ветственно с первым и вторым выходами логического блока, при этом выход . первого элемента И соединен с входом прямого счета второго реверсивного счетчика, выход второго элемента И вЂ” с входом обратного счета второго реверсивного счетчика, выходы переполнения единиц и переполнения нулей которого соединены соответственно с входами прямого и обратного счета первого реверсивного счетчика и с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом счетчика числа импульсов, второй вход которого соединен с вторыми входами элементов И и выходом блока задержки, а выход — c вторыми входами цкфрового индикатора и аналогового регистратора результатов измерения.

1067 598 выходы которых соответственно соединены с первым и вторым входом логического блока, третий вход которого соединен с выходом блока управления и выходы — соответственно с входами прямого и обратного счета реверсивного счетчика, информационный вход второго цифро-аналогового преобразователя соединен с выходом первого реверсивного счетчика и с информационным входом цифрового индикатора L2$.

Недостатком известного устройства является то, что оно имеет большую величину среднеквадратичной ошибки установившегося значения оценки динамических характеристик AIJII. Кроме того, определение момента окончания измерения производится неавтоматически.

Цель изобретения — повышение точности измерения и увеличение быстродействия при определении момента окончания их измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор импульсов, вход которого соединен с. шиной Пуск, а выход с входом блока управления и входом запуска аналого-цифрового преобразователя, измерительный вход которого соединен с выходом генератора образцового случайного сигнала и с . первыми входами первого и второго блоков сравнения соответственно, информационный выход — с входом первого цифро-аналогового преобразователя, управляющий вход которого соединен с выходом Конец преобразования аналого-цифрового преобразователя и с входом блока задержки, а выход — с первыми входами аналоговых сумматора и вычитателя соответственно, вторые входы которых подключены к выходу второго цифро-аналогового преобразователя и к первому входу аналогового регистратора результатов измерения, а выходы — к вторым входам первого и второго блоков сравнения, выходы которых соответственно соединены с первым и вторым входами логического блока, третий вход которого соединен с выходом блока управления; информационный вход второго цифра-аналогового преобразователя соединен с выходом первого реверсивного счетчика и с информационным входом цифрового индикатора, дополнительно введены

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и пред. назначено для измерения характеристик погрешности аналого-цифровых преобразователей (АЦП) в динамике.

Известно устройство для измерения динамических характеристик АЦП, содержащее поверяемый AIIII датчик псевдослучайных значений уровней, регистр уровней, цифро-аналоговый преобразователь уровней, датчик 10 псевдослучайных значений скоростей, аналоговый сумматор, цифровой управляемый мультивибратор, ключ, регистр запоминания выходного кода, блок обработки, первый блок вычитания, второй блок вычитания, генератор импульсов, блок управления, блок задержки временн и логический элемент

ИЛИ C.Xg.

Недостатком этого устройства является то, что определение характеристик AIJII в динамике проводная на псевдослучайном входном сигнале с заданными законами распределения и автокорреляционной функцией что позволяет произвести оценки динамических характеристик AIgl при кодировании широкополосных случайных или детермированных сигналов и определения зависимости ее максимального и среднеквадратического .значений от закона<распределения и вида корреляционной функции входного сигнала.

Известно устройство-прототип, предназначенное для измерения динамических характеристик АЦП, содержа- 35 щее поверяемый АЦП, генератор, образцового случайного сигнала с заданными параметрами, первый цифро-анаЛоговый преобразователь, два сравнивающих устройства, аналоговые сумматор и вычитатель, блок временной задержки, генератор импульсов, блок управления, логический блок, реверсивный счетчик, второй цифро-аналоговый преобразователь, цифровой индикатор и аналого-45 вый регистратор результатов измерений. Бход генератора импульсов соединен с шиной,Пуск, а выход - с входом блока управления и запускающим входом AIIII измерительный вход кото.рого соединен с выходом генератора образцового случайного сигнала и с первыми входами двух блоков сравне,ния соответственно, информационный выход — с входом первого цифро-аналОгового преобразователя, управляющий55 вход которого соединен с выходом Конец преобразования AIJII и с ,входом блока. задержки времени, а выход - с первыми входами аналоговых сумматора и вычитателя, вторые входы 6() которых подключены к выходу цифроаналогового преобразователя и первому входу аналогового регистратора результатов измерения, а выходы— к вторым входам блока сравнения, элемент,ИЛИ, счетчик числа импульсов, второй реверсивный счетчик, два элемента И, первые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами логического блока, при этом выход первого элемента И соединен с входом прямого счета второго реверсивного счетчика, выход второго элемента И - с входом обратно1067598

ro счета второго реверсивного счетчика, выходы переполнения единиц .и . переполнения нулей которого соединены соответственно с входами прямого и обратного счета первого реверсивного счетчика и с входами элемента

ИЛИ, выход которого соединен с пер вым входом счетчика числа импульсов, второй вход которого соединен с вторыми входами элементов И и выходом блока задержки времени, а 10 выход †. с вторыми входами цифрового индикатора и аналогового регистратора результатов измерения.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. 15 устройство содержит генератор 1 образцового случайного сигнала с заданными параметрами, испытуемый

АЦП 2, первый цифро-аналоговый преобразователь 3, первый и второй блоки сравнения 4 и 5, аналоговые сумматор 6 и вычитатель 7, блок 8 задержки, генератор 9 импульсоВ, блок

10 управления логический блок 11, элементы И 12 и 13, второй и первый реверсивные счетчики 14 и 15, второй цифро-аналоговый преобразователь 16, счетчик 17 импульсов, элемент ИЛИ 18, цифровой индикатор 19 и аналоговый .регистратор 20 результатов измерений;

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Генератор импульсов 9 выдает на блок 10 управления и запускающий вход.АЦП 2 тактовые импульсы, по котор6пч поверяемый AIJI1 2 производит 35 преобразование случайного сигнала

ОХ(1), вырабатываемого генератором образцового случайного сигнала 1, в цифровой эквивалент йп (ty.) . По окончании каждого цикла аналого-цифрово- 40 го преобразования, изменяющегося во времени сигнала Цх(1), с АЦП 2 по сигналу Конец преобразования в момент + в цифро-аналоговом преобразователе 3 производится за время 45 п обратное преобразование цифрового эквивалента Mq (tyj) в напряжение

Цпх(„ +tII) . это напряжение суммируется в аналоговом сумматоре 6 и вычитается в аналоговом вычитателе 7 с дополнительным напряжением ь.Цц(».,, вырабатываемым вторым цифро-аналоговым преобразователем 18, управляемым реверсивным счетчиком 15. Блок

4 и 5 сравнения устройства через логический блок 11 и элементы И 12 и 55

13 по сигналу Х< с блока задержки времени 8 производят следующие опе=. рации во втором реверсивном счетчике 14.

При выполнении условий для сравнивающих устройств 4 и 5 соответст- 60 венно:

Ux(ta.+t.) > Ц„Ь.„ .,(,-„„)1

О,®„.„itq (> (:Un< (t

Или Ug(t«+< Цпх (О-хд ЦоЬк - )1

Ux(n) "пх(кд-ь()aRwi;43 Х2=9, что для обоих сравнивающих устройств соответствует выражению ЦпхМ. М1 L 4(Ьк1.)1, где Ьох(тх М= u„ t«+t )-О„„ „; текущая ошибка аналого-цифрового преобразования входного сигнала

LJx(t) . Сигналом с выхода 2„-(х„ х +

+ Х Х ) „, где Х, Х9 — сигналы с выходов аналоговых сравнивающих устройств 4 и 5IJIOFHческого блока

11 и с приходом сигнала х, сигнал с выхода АЦП..2, во второй реверсивный счетчик 14 через элемент И 12. добавляется единица.

При выполнении условий для блоков

4 и 5 сравнения соответственно

"x(t (+tn!i Eun (t

U) Ьк +МЪ .Опух -60,(9х -, Ц Х М что для обоих сравнивающих устройств соответствует выражению Цпх(К, „)(- (huq(t I. Д! .

Сигналом Я = х„ х „ логического блока 11 и с приходом сигнала х во втором реверсивном счетчике 14 через элемент И 13 вычитается единица.

При измерении среднеквадратичес-. кого значения динамической погрешнос. ти АЦП с/ ц логический блок 11

OX открыт для сигналов от блоков 4 и 5 сравнения управляющим сигналом, который поступает от блока 10 управления. В то время как выходной код второго реверсивного счетчика 14 изменяется в каждом цикле, то изменение выходного кода первого реверсивного счетчика 15 и соответственно дополнительного напряжения на выходе второго цифро-аналогового преобразователя 16 происходит при переполнениях второго реверсивного счетчика 14.

Если значение л Ц () не совпадает со среднеквадратическим значением динамической погрешности АЦП, то на выходе логического блока 11 преобладают сигналы -, „ или Б, а на входе второго реверсивного счетчика 14 — соответственно сигналы увеличения или уменьшения его кода.

В результате этого происходит переполнение или обнуление кода второго реверсивного счетчика, которое вызывает изменение кода первого реверсивного счетчика 15 и соответственно выходного напряжения второго цифроаналогового преобразователя 16 в сторону, приближения к среднеквадратическому значению динамической ошибки АЦП.

После переполнения второго реверсивного счетчика 14 и .изменения кода первого реверсивного счетчика 15

1067598 производится начальная установка (второго реверсивного счетчика 14). через логический элемент ИЛИ 18 счет чика импульсов 17.

В процессе многоразовых циклов преобразования на выходе второго 5 ,цифро-аналогового преобразователя

16, независимо от первоначального состояния,.устанавливается напряжение

AU, которое в среднеквадратическом будет равно ошибке преобразования 10 дЦ»,. Отсутствие сигналов переполнения .второго реверсивного счетчика

14 в течение количества циклов,,превосходящих 2 (ай — число разрядов

" h второго реверсивного счетчика 14) 5 будет только в том случае, если выполняется равенство вероятностей

М1 д Unxl > laUol3 - D t.lAU l ld Uol 1, Выполнение этого условйя означает, что подобранное значение соответствует искомой оценке динамической погрешности АЦП.

Повышение точности осуществляется за счет того, что дисперсия приведенного к входу первого реверсивного счетчика 15 существенно меньше дисперсии исходного распределения динамической погрешности АЦП. Причем, чем больше число разрядов второго реверсивного счетчика 14, тем меньше дисперсия приведенного к входу первого реверсивного счетчика 15, и при неограниченном увеличении числа разрядов второго реверсивного счетчика 14 она уменьшается до значения, ограниченного только величиной еди- 35 ницы младшего разряда второго цифроаналогового преобразователя 16.

При измерении по модулю максимальных значений погрешности 1дОп „д реверсивные счетчики 14 и 15 рабо- 40 тают на сложение, начиная с нулевого состояния, а логический блок 11 открыт для сигналов от сравнивающих устройств 4 и 5 управляющим сигналом с блока 10 управления. При этом 45 в процессе многократных циклов преобразования на выходе второго цифроаналогового преобразователя 16 устанавливается напряжение, которое будет удовлетворять неравенству

l

+ д Оп щ „или — а0щ д реверсивные счетчики 14 и 15 также работают на сложение, начиная с .нулевого состояния, а логический блок открыт для сигналов от одного из блоков сравнения 4 и 5 управляющим сигналов и ти ц, в зависимости от режима. При этом в процессе многократных циклов преобразование на выходе второго цифро-аналогового преобразователя

16 устанавливается напряжение, которое будет удовлетворять неравенствам: при измерении + de

h,Î<,>U „-„, =d0яхm > при К< Х ф H И О при измерении — д0п m©

=д0 4 — д О ® д0 ®„при И О и K =+.ц, Установившиеся значения динами ческой погрешности АЦП регистрируются в аналоговом виде в регистраторе

20 и в цифровом виде — преобразователем 16 по сигналу переполнения счетчика 17 импульсов, который будет при отсутствии сигналов переполнения второго реверсивного счетчика 14.

Таким образом, данное устройство в отличие от базового устройства не имеет в своем составе дорогостоящей ЭВМ и прецизионного генератора . синусоидальных сигналов; имеет более высокое быстродействие, позволяет определять динамические погрешности АЦП как на широком классе сигналов,. так и на реальном входном сигнале; имеет значительно меньшую потребляемую мощность °

1067 598

Составитель A. Кузнецов

Редактор М. Дылын Техред С.Легеза Корректор А. Повх

Эакаэ 11228/57 Тираж 868 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