Устройство для автоматического измерения характеристики преобразования быстродействующих аналого-цифровых преобразователей

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ по авт. св. № 1058048, о т л и ч а ю щ е в с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены первый и второй счетчики , блок деления чисел, постоянное запоминающее устройство, блок индикации , блок управления, элемент ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом биполярного коммутатора напряжения , первьй вх-од - с вторым выходом блока сравнения кодов, а второй вход - с третьим выходом блока срав-.. нения.кодов и первым входом первого счетчика, второй вход которого объединен с первым входом второго счетчи-ка и подключен к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен с первым входом блока деления чисел, второй и третий входа которого соединены с выходами первого § и второго счетчиков соответственно, второй вход второго счетчика соединен сл с с первым выходом блока сравнения кодов, третий выход блока управления соединен с первым входом постоянного запоминающего устройства,, второй вход которого соединен с выходом блока деления чисел, а выход - с входом блока индикации.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) . (II) (51)4 Н 03 M 1/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCH0I4Y СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ (61) 1058048 (21) 36771 77/24-24 (22) 21. 12.83 (46) 23. 09. 85. Бвп. У 35 (72) В.В.Данилевич, В.Г.Кваченок, В.В.Ревинский и С.К.Товмасян (71) Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им. акад. А.Н.Севченко (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свйдетельство СССР

Р 1058048, кл. Н 03 К 13/02, 1982. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ по авт. св. - 1058048, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены первый и второй счетчики, блок деления чисел, постоянное запоминающее устройство, блок индикации, блок управления, элемент ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом биполярного коммутатора напряжения, первый вход — с вторым выходом блока сравнения кодов, а второй вход — с третьим выходом блока срав-. нения копов и первым входом первого счетчика, второй вход которого объединен с первым входом второго счетчи-. ка и подключен к первому выходу блока управления, вторбй выход которого соединен с первым входом блока деления чисел, второй и третий входы . которого соединены с выходами первого и второго счетчиков соответственно, второй вход второго счетчика соединен с первым выходом блока сравнения кодов, третий выход блока управления соединен с первым входом постоянного запоминающего устройства,. второй вход которого соединен с выходом блока деления чисел, а выход — с входом блока индикации.

1181136

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано при проверке и метрологической аттестации аналого-цифровых преобразователей (АЦП), и является . 5 усовершенствованием известного устройства по авт. св. N - 1058048.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства эа счет обеспечения одновременного автоматического измерения уровня случайных.шумов АЦП в каждой измеряемой точке характеристики преобразования, На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства. 15

Устройство содержит генератор 1 периодического сигнала с нулевым средним значением, линию 2 задержки, дискриминатор 3 нуля, аналоговый интегратор 4напряжения, сумматор 5нап- 20 ряжений, испытуемый АЦП 6, цифровой инте..рирующий вольтметр 7, цифровую схему 8 сравнения, биполярный комму-.. татор 9 напряжения, блок 10 задания кодов, входную шину 11 устройства, 25 первую 12 и вторую 13 выходные шины и устройства, соответствующие шины

14, 15 и 16 испытуемого АЦП 6, элемент

ИЛИ 17, первый 18 и второй 19 счетчики, блок20 делениячисел,постоянное . 30 запоминающее устройство 21, блок 22 индикации и схему 23 управления.

Перед началом проверки шины 11, 12 и 13 устройства соединяются соответственно с шинами 14, 15 и 16 испытуе-35 мого АЦП 6.

Устройство работает. следующим образом.

При занесении в блок 10 задания кодов кода очередной проверяемой точки,например,i --го) измерительный контур устройства, состоящий из блоков 1-9 функционирует так же, как и ь известном устройстве.

Устройство работает следующим об- 45 разом.

Выходной сигнал генератора 1 периодического сигнала с нулевым средним (например, синусоидальный сигнал). поступает на дискриминатор 3 нуля,,фор- 50 мирующий импульсы в моменты пересечения выходным сигналом генератора 1 нулевого уровня. Эти импульсы подаются на вход запуска испытуемого АЦП

6 и осуществляют запуск циклов преоб-55 разования, Одновременно выходной сигнал генератора 1 периодического сигнала с нулевым средним поступает на линию 2 задержки, величина задержки которой выбрана равной задержке срабатывания дискриминатора 3 нуля за вы— четом задержки распространения сигнала по первому входу сумматора 5 напряжений.

Таким образом, на выходе сумматора

5 напряжений и, соответственно, на входах цифрового интегрирующего вольтметра 7 и испытуемого АЦП 6 действует сумма выходного сигнала генератора 1 периодического сигнала с нулевым средним и выходного напряжения аналогового интегратора 4 напряжения, причем в моменты запуска АЦП 6 мгновенное значение,напряжения на его входе равно текущему значению напряжения на выходе аналогового интегратора 4 напряжения.

Последнее представляет собой медленно изменяющееся пилообразное напряжение с размахом в пределах одного кванта шкалы испытываемого АЦП, формирующееся следующим образом. Пусть на вход цифровой схемы 8 сравнения с выхода блока 10 задания кодов подан код, соответствующий номеру измеряемой точки характеристики преобразования.

Если выходной код испытуемого АЦП 6, полученный в результате очередного цикла преобразования, не равен выходному коду блока 10 задания кодов (например, меньше его), соответствующий выходной сигнал цифровой схемы 8 сравнения переключает биполярный коммутатор 9 напряжения так, что выходное напряжение аналогового интеграто ра 4 начинает возрастать. Когда оно достигает значения, при котором выходной код испытуемого АЦП 6 превышает код, установленный в блоке 10 задания кодов, выходной сигнал цифровой схемы 8 сравнения подключает с помощью биполярного коммутатора 9 напряжения на вход аналогового интегратора 4 напряжение противоположной полярности, и выходное напряжение аналогового интегратора начинает уменьшаться, Процесс циклически повторяется, при этом напряжение на выходе аналогового интегратора 4 напряжения пилообразно изменяется в пределах кванта с номером, соответствующим значению кода, установленного в блоке

10 задания кодов.

Среднее значение выходного напряжения сумматора 5 напряжений, состоящего из суммы периодического сигнала с нулевым средним и пилообразного з 1181 сигнала с выхода аналогового интегра— тора 4 напряжения, измеряется цифровым интегрирующим вольтметром 7 в течение большого числа циклов изменения пилообразного напряжения. Таким образом, в результате измерения на табло цифрового интегрирующего вольтметра индицируется напряжение, соответствующее середине выбранного кванта шкалы испытуемого АЦП. После регистрации 1б результата измерения блок 10 задания кодов устанавливает код, соответствующий номеру следующей измеряемой точки шкалы, и циклы измерения повторяются до получения полной информации о всех заданных точках характеристики преобразования испытуемого АЦП.

Для управления биполярным коммутатором 9 напряжения используют сигнал "Меньше" с соответствующего выхода цифровой схемы 8 сравнения и комбинацию сигналов "Больше или равно" с выхода элемента ИЛИ 17. Изза этого размах пилообразного напряжения на выходе аналогового интегра- 25 тора 4 напряжения существенно меньше, величины кванта h, а среднее значение пилообразного напряжения и, следовательно, среднее, значение напряжения на входной шине 16 испытуемого ЗО

АЦП 6 равно напряжению нижней границы q -го кванта его шкалы. Таким образом, показаниями цифрового интегрирующего вольтметра 7 являются координаты U; нижней границы кванта, 35 что позволяет путем последовательной смены опорных кодов в блоке 10 зада" ния кодов получить полную характеристику преобразования исследуемого

АЦП 6 либо в статическом, либо в 40 динамическом режиме его работы.

При соответствующем выборе ско- рости изменения выходного напряже.ния аналогового интегратора 4 (так, что. бы за время изменения пилообразного напряжения на величину кванта происходило не менее нескольких десятков запусков испытуемого АЦП 6) сигнал

"Больше" на выходе цифровой схемы 8 сравнения не должен появляться вовсе, 5п если сипытуемый АЦП 6 не обладает соответствующими шумами. Наличие собственного шума испытуемого АЦП 6, выражающегося в флуктуации положения межквантовых границ, приводит к слу-:55

136 4 чайному сближению и. перекрытию верхней и нижней границы кванта, вследствие чего на выходе цифровой схемы

8 сравнения иногда появляется сигнал

"Больше". Очевидно, что относительная частота появления этого сигнала связана с уровнем шумов испытуемого

АЦП 6. Поскольку собственный шум

АЦП принято считать распределенным по нормальному закону, для его количественной оценки можно использовать табулированную функцию — интеграл вероятности х (Ч1 = — е о

h; гдето -g, — отношение величины кванта

1 испытуемого АЦП h- к среднему квадратическому значению G; собственного шума АЦП в 1 -й точке его шкалы, При достаточно большом числе за- пусков АЦП за время измерения вероятность превышаюших величину кванта шумовы: выбросов, определяемую правой частью выражения (1), можно оценить как относительную частоту появления сигнала "Больше" на выходе цифровой схемы 8 сравнения. Для ее определения служат первый 18 и второй 19 счетчики, осуществляющие под-.. счет результатов сравнения "Больше"

1I ft и Меньше с соответствующих выходов цифровой схемы 8 сравнения за фиксированный промежуток времени, и блок

20 деления чисел.

Результат деления с выхода блока

20 поступает на адресный вход постоянного запоминающего устройства 21, в которое предварительно записана таблица значений интеграла вероятности F(Z). По выбранному адресу производится цикл чтения, а на блок 22 индикации выводится среднее квадратическое значение шума АЦП í проверяемой точке, выраженное в долях ширины кванта 4; . Необходимую временную последовательность работы счетчиков

18 и 19, блока 20 деления чисел и постоянного запоминающего устройства

21 обеспечивает схема 23 управления по соответствующим управляющим шинам.

118113Ь

Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

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

Редактор М. Бланар

Закаэ 5949/60

Составитель И.Романова

Техред А.Бабинец Корректор М.Максимишинец

«Ф