Устройство для измерения погрешности линейности цифро- аналоговых преобразователей

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(5D Н 03 К 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3466278/18-21 (32) 07.07.82 (46) 23.01.84. Бюл. Р 3 (72) В.С.Данилов и В.А.Няпин (53) 681.325(088.8) (56) 1. АвтОрское свидетельство СССР

Р 824430, кл. Н 03 К 13/02, 23.07.79.

2. Авторское свидетельство СССР

Ð 884123, кл. Н 03 К 13/02, 01.02.80 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПО

ГРЕшНОСТИ ЛИНЕЙНОСТИ ЦИФРОАНАЛОГОВЫХ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ, содержащее арифметический блок, первый вход которого соединен с выходом датчика кодов, второй вход — с выходом счетчика, а выход — с входом индикатора, генератор линейно нарастающего сигнала, выход которого подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с входной шиной устрой()9) SU (ll) А тва, генератор импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера, а выход — с входом счетчика, и второй элемент И, о т. л и ч а ю щ е е.с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены блок элементов ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ИЛИ и третий элемент И, выход которого соединен с входом триггера,, первый вход через блок элементов

ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ИЛИ вЂ” с выходом датчика кодов и выходной шиной устройства, второй вход — с выходом компаратора, первым входом датчика кодов, третьим входом арифметического блока и первым входом второго элемента

И, второй вход которого подключен к выходу первого элемейта И, а выход к второму входу датчика кодов.

1069153

Изобретение относится к импульсной и измерительной техкике и предназначенО для автоматической IIoBEp ки цифроаналоговь х преобг?азователей (це?.и. ) .

Х

Известно устройство для измерения погрешнсс-.и ЦМ1,. содержащее

r H=Pc1ТОР И1!Г!УЛЬСОВ, СЧЕЕЧИК ТРИг— ep поверяемь1й Це1П, генератор ли-. нейно нараста:ощего сигнала и компаратор,. первый вход которого соединен с выходом генератора линейка нараста1ощего напряжения, а второй с выходом поверяемого Ц П с11.

Недостатком такого устройства являетсч ограниченная точность из- 15 мерения погреш11осги линейности за счет смещения ка еального уровня выходной характеристиcи поверяе1лого

Це П .

Наиболее близк:1м К изобретени1о 3П

rIo технической сущности является устройство для и",мерения погрешности линейности .ифроаналоговых преобразователей, содержащее арифметический блок, первый вход которого соединен с выходом датчика кодов, второй в сод — с выходом счет— чика, а выход — c .входом индикатора, генератор линейно нар .Стающего сигнала, BFIõoä которого 11одключек к пер- 30 вому входу компаратс ра,второй вход коl торого соеди11ен с входной шиной устройства, генератор импульсов, в 1ход которого подключен к первому входу первого элемента И,. второй вход ко35

TopoI соеди. ен с выходом триггера,. а выход —. = входом c÷åò«èêà „и зторой элемент И L3 ) .

Недостаi.êýì« извес:ного Устройств;? являются длительное время измерения, состоя.=",ее из сл+1 тактов и недостаточная тo÷FIocòü измерения поскольку для определения Г!огрешнасти линейности каждой из 1=1 точек используются реBóër.òàòû калибровочного пЕрвого такта„ что и".åäúÿâëÿåò повышенные требования к повторяемости параметров линейно нарастающего напряжения Во всех Го+1 тактах

Пель изобретения — повышение то - ности и быс".Тродействия измерения погрешности линейкocTH Ц,"1П.

Указанная цель достигается тем„что в устройство для измерения погрешности линейности ци(орааналоговых преобразователей, содержащее арифметический блок, первый вход кото.1 Ого -соединен с выходом датчика кодов, второй вход — с выходом счетчика, а выход — с входом индикатора, генератор линейно нарастающего сигнала 6Î выход КОтО1?ОгО ПОд1сл1очен к первому входу кампаратора, второй вход которого соединен с входной шиной устройcTBB. cHpI?BтОр импс льсов, выход Ко то1?О1-о подключен к первому вхалу «5 первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера, а выход — с входом счет Еика, и вта рой элемен-И,,введены блок элементов ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ИЛИ и третий элемент И, выход которого соединен с входом триггера,,первый вход через блок элементов ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ИЛИ выходом датчика кодов и выходной шиной устройства, второй вход — с выходом компаратора, первым входом датчика кодов, третьим входом арифметическогo блока и первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента Vi, а выход — .к второму входу датчика кодов.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит датчик 1 кодов, компаратор 2, поверяемый ЦАП 3, генератор 4 импульсов, счетчик 5, индикатор б, генератор 7 линейно нарастающего сигнала, первый элемент И 8,блок 9 элементов ИС .<ЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ИЛИ, третий элемент И 10,. второй элемент » 11, триггер 12 и арифметический блок 13, выходную и входную 15 шины устройства.

Перзый вход датчика 1 кодов соединен = вых:одом компаратора 2, вroро.I вход — c выходом элемента И 11, а --ыход — с: входом блока 9 элементов

ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ИЛИ, первый входом .арифметического блока 13 и выходной шиной устройства. Выход генератора 7 линейно нарастающего сигнала подключен к первому входу компаратора 2, второй вход которого соединен с входной шиной 15.

Выход генератора 4 импульсов падключек к первому входу элемента И 8, второй вход которого соединен через триггер 12 с выходом элемента И 10, первый вход которого подключен к выход блока 9, второй вход — к выходу компаратора 2 и первому входу элемента H 11„ второй вход которого соединен с выходом элемента И 8 и входом счетчика 5, выход которого подключен к второму входу арифметического блока 13. Третий вход блока 13 подкл1очен к вь1ходу компаратора. Выход арифметического блока 13 соединен с .в!ходом индикатора б.

Устройство работает следующим образом.

K входной 15 и выходной 14 шинам устройства подключают поверяемый

IA П

B исходном состоянии на выходе датчика 1 кодов формируется код юо, соответствующий нулю шкалы поверяемого ЦЛП 3. Кад й„ поступает на вход поверяемого ЦАП 3 и на входы блока 9 элементов ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ИЛИ, с выхода которого сигнал

1069153 логической единицы поступает на, вход элемента И 10. С ныхода поверяемого ЦАП 3 аналоговое напряжение поступает на второй вход компаратора 2, на первый вход которого поступает с генератора 7 линейно нарастаю/ щего сигнала начальный уровень, который по величине меньше сигнала

"0" с выхода поверяемого ЦАП 3. Триггер 12 находится в выключенном состоянии и сигналом "0" со своего прямого выхода запрещает прохождение счета от генератора 4 импульсов через элемент И 8 на вход счетчика 5.

Процесс измерения погрешности ли- нейности состоит из л тактов, в те- 15 чение которых определяется погрешность линейности поверяемого ЦАП 3 в заданных т точках, причем л (и .

В первом такте работы устройства производится запуск генератора 7 ли- 7О нейно нарастающего сигнала, с выхода которого напряжение поступает на .второй вход компаратора 2. В момент достижения этим сигналом начального уровня выходного напряжения поверяемого ЦАП 3 компаратор .2 срабатывает и сигнал логической единицы с его выхода, проходя через элемент И 10, включает триггер 12, с выхода которого сигнал логической единицы поступает на второй вход элемента И 8, разрешая прохождение импульсов счета от генератора 4 импульсов через элемент И 8 на счетчик 5, при этом сигнал логической единицы с выхода компаратора 2 по-. ступает на первый вход элемента И

11, подготавливая его к срабатыванию. Первый же импульс счета, поступая с выхода элемента .И 8 на второй вход элемента И 11, проходит чер з 40 элемент И 11 и, поступая на второй вход датчика 1 кодов, обеспечивает смену задающего кода.

Новый код поступает на входы поверяемого ЦАП 3, при этом с выхода поверяемого ЦАП 3 аналоговый сигнал поступает на второй вход компаратора 2 и, в случае, если он превышает уровень напряжения, поступающего от генератора 7 линейно нарастающего сигнала на первый вход компаратора 2, на выходе компаратора 2 появляется сигнал логического нуля.

Отрицательный перепад напряжения поступает на первый вход датчика 55

1 кодов и фиксирует код измеряемой точки. Одновременно на выходе блока 9 элементов ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ИЛИ появляется сигнал логического нуля, который далее поступает на первый 60 нход элемента H 10 и запрещает управление триггером 12 от компаратора 2. Когда напряжение, поступающее на первый вход компаратора

2, достигает уроння выходного напряжения понеряемого ЦАП 3, компаратор 2 срабатывает и положительный перепад напряжения с его выхода поступает на третий вход арифметического блока 13. При этом в ячейке памяти арифметического блока 13 по адресу, определенному датчиком 1 кодов, оказывается записанним количество импульсон, пропорциональное разности выходного сигнала заданной для поверяемой точки шкалы и выходного сигнала нуля поверяемого ЦАП 3.

Если при подаче нового кода на входы поверяемого ЦАП 3 аналоговый сигнал, поступающий с выхода поверяемого ЦАП 3 на второй вход компаратора ? не превышает предыдущего уровня, а значит и уровня напряжения, поступающего от генератора 7 линейно нарастающего сигнала на первый вход компаратора 2, то на выходе компаратора 2 остается потенциал логической единицы, поступающий на первый вход элемента И 11 и разрешающий прохождение через него импульсов счета. При этом код на датчике 1 кодов меняется до тех пор, пока на выходе компаратора 2. не появится потенциал логического нуля. При этом работа устройства происходит аналогично описанному ранее.

Последней иэ поверяемых точек является точка,.соответствующая коду полной шкалы понеряемого ЦАП 3 щ.

При этом на выходе блока 9 элементов

ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ИЛИ появляется потенциал логической единицы и после срабатывания компаратора 2 сигнал логической единицы, проходя через элемент H 10 переключает триггер 12, при этом сигнал логического нуля с ныхода триггера 12 поступает на второй вход элемента И 8 и запрещает дальнейшее прохождение импульсов счета на счетчик 5, на котором остается записанным ф,,„, импульсов.

Следовательно, в ячейках памяти арифметического блока 13»оказывается записанным количество импульсон счета пропорциональное весу поверяемых точек и количество импульсов» пропорциональное весу полной шкалы поверяемого ЦАП 3..При этом за один такт генератора 7 линейно нарастающего сигнала в ячейках памяти арифметического блока 13 записывается информация о всех поверяемых точках, монотонно расположенных по шкале поверяемого ЦАП 3.

Таким образом, повышается скорость поверки поверяемого ЦАП 3 и повышается точность измерения, так как устраняется погрешность, вызванная изменением угла наклона линейно нарастающего напряжения от такта к такту генератора 7 линейно нарастающего сигнала, измерение и калиб1069153

Составитель А.Симагин

Редактор А.Шандор Техред Л...,Пилипенко Корректор А,Лзятко

Заказ 11492/55 Тираж 868 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "ПатЕнт", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ровка проводятся на одном такте работы генератора 7 линейно нарастающего сигнала. В арифметическом блоке 13 производится вычисление веса единицы МЗР шкалы измеряемого ЦАП с требуеМой точностью в единицах

5 счетных импульсов

Ппш

П мз >,

ЦАП 3; йо) Чпш — десятичный код полной шкалы поверяемого ЦАП 3, а затем производится вычисление изме-15 ренного значения десятичного кода в L --той точке шкалы по всем измеренным точкам

«0) нмзр

20 где n; — количество импульсов счета записанное в арифметический блок 13 на < -ом такте с датчика 1 кодов.

Значение И,,м3р записывается в

qqo) оперативную память арифметического блока 13, после чего производится вычисление значения погрешности линейности в -ой точке шкалы поверяемого ЦАП 3., -„О (о AoI пi- Ni>изм ио) где М, — десятичный код поверяемой

-ой точки шкалы поверяемого ЦАП 3.

Результат вычисления поцается на индикатор 6. Работа устройства во втором такте происходит аналогично первому, при этом поверяются точки

"0" и наш полной шкалы поверяемого

ЦАП 3, а также те -очки шкалы поверяемого ЦАП 3, которые вследствие немонОтонности характеристики поверяемого ЦАП 3 «е попали в число точек поверенных в первом такте.

Оставшиеся точки поверяются в последующих тактах.

Измерение заканчивается после определения значения погрешности линейности поверяемого ЦАП 3:во всех заданных точках его шкалы.

Точность измерения погрешнооти линейности определяется в основном точностью выполнения условия линейности генератора 7 линейно нарастаю щего сигнала в диапазоне Значений выходного сигнала поверяемого ЦАП, «ри этом наклон его характеристики выбирается таким, чтобы количество счетных импульсов от генератора 4 импульсов, приходящееся на единицу

МЗР измеряемого ЦАП 3, при преобразовании было достаточно велико- для исключения влияния дискретности квантования времени преобразования единицы МЗР на точность определенкя й„ш и n,. Генератор 4 импульсов должен обеспечить стабильность периода счетных импульсов на протяжении цикла измерения.

Испытания макета устройства, проведенные для микросхем К572ПВ1, показали увеличение быстродействия работы предлагаемоГо устройства пО сравнению с известным в среднем от

2 до 3 раз в зависимости от степени монотонности поверяемого ЦАП. При этом точность измерения погрешности линейности поверяемого ЦАП возросла примерно на 10%.

Таким образом, технико-экономический эффект заключается в том, что за счет введения блока элементов

ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ИЛИ и третьего элемента И предлагаемое устройство производит измерение погрешности линейности ЦАП с повышенными точностью и,быстродействием.