Устройство для измерения функции распределения случайной погрешности аналого-цифровых преобразователей

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, может использоваться для экспериментальных исследований и контроля погрешности аналого-цифровьк преобразователей (АЦП) и цифровых вольтметров и является усовершенствованием известного устройства по авт.св. № 683015. Цель изобретения - расширение области применения устройства путем обеспечения возможности оценки дисперсии случайной погрешности - достигается тем, что в устройство, содержащее источник калиброванных напряжений, блок суммирования напряжений, преобразователь код - найряжение, элемент сравнения кодов, реверсивный счетчик, первый сумматор, управляемый генератор импульсов, счетчик, пересчетный блок, блок памяти,первый коммутатор,введен арифметический блок, выполненный на блоке элементов НЕ, инверторе, втором коммутаторе , втором сумматоре, регистре и элементе задержки. Оценка дисперсии формируется арифметическим блоком путем накопления результатов перемножения значений Nyj формируемых счетчиком, и значений sgn (h-N) формируемых элементом сравнения кодов. 1 ил. с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А2 (51) 4 Н 03 M 1/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ И

4ЙЯ, )1/ 3 ("я .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 683015 (21) 3823525/24-24 (22) 17,.12.84 (46) 07,09.86. Бюл. № 33 (72) С,Б. Кутыркин, А.А. Скорляков, N.Ê. Смирнов, А..В. Темногрудов и B.Ë. Полковов (53) 681.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 683015, кл. Н 03 К 13/02, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФУНКЦИИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СЛУЧАЙНОЙ ПОГРЕШНОСТИ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, может использоваться для экспериментальных исследований и контроля погрешности аналого-цифровых преобразователей (АЦП) и цифровых вольтметров и является усовершенствованием известного устройства по авт.св. ¹ 683015. Цель изобретения — расширение области применения устройства путем обеспечения возможности оценки дисперсии случайной погрешности — достигается тем, что в устройство, содержащее источник калиброванных напряжений, блок суммирования напряжений, преобразователь код — нанряжение, элемент сравнения кодов, реверсивный счетчик, первый сумматор, управляемый генератор импульсов, счетчик, пересчетный блок, блок памяти,первый коммутатор, введен арифметический блок, выполненный на блоке элементов НЕ, инверторе, втором коммутаторе, втором сумматоре, регистре и элементе задержки. Оценка дисперсии формируется арифметическим блоком путем накопления результатов перемножения значений Nv форми5 руемых счетчиком, и значений

sgn (4 -К) формируемых элементом сравнения кодов. 1 ил.

3 12

Изоб, етение относится к контрольно-измерительной технике, может использоваться для экспериментальных исследований и контроля погрешности аналого-цифровых преобразователей (АЦП) и цифровых вольтметров и является усовершенствованием . устройства по авт.св. 9 683015.

Целью изобретения является расширение области применения устройства путем обеспечения возможности оценки дисперсии случайной погрешности.

На чертеже представлена струк" турная схема устройства. .Устройство содержит источник 1 калиброванных напряжений (ИКН), блок 2 суммирования напряжений,преобразователь 3 код-напряжение (ПКН), элемент 4 сравнения кодов, реверсивный счетчик 5, первый сумматор

6, управляемый генератор 7 импульсов, счетчик 8, пересчетный блок 9, блок 10 памяти, первый коммутатор

11 и арифметический блок 12, контролируемый АЦП 13. Арифметический блок содержит блок 14 элементов НЕ; инвертор 15, второй коммутатор 16, второй сумматор 17, регистр 18 и элемент 19 задержки.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии на выходе источника 1 присутствует образцовое напряжение П = q<(N+0,5),равное номинальному значению границы ъ

N> (И+1) -М квантами контролируемого

АЦП 13 (q> — номинальный размер кванта). Йа второй вход элемента 4 сравнения кодов с соответствующей клеммы подается опорный код (И+1) импульсы с выхода генератора 7 не поступают, счетчики сброшены в нулевое состояние. По сигналу "Пуск" на выходе генератора 7 появляются импульсы, периодически запускающие контролируемый АЦП 13 и формирующие йа выходе счетчика 8 изменяющийея во времени код N<, преобразуемый ПКН 3 в ступенчато изменяющееся вспомогательное воздействие 7.

Это воздействие распределяется в пределах 1-2 q„ и центрируется относительно образцового напряжения„ совместно с которым оно подается на вход АЦП 13.

Формирование кода оценки систематической составляющей инструмен о 2А

Э» 61= А+ —, N>. sgn (3 -V )

L, 1

40 где A размах сигнала равномерно распределенного вспомогательного воздействия, объем набираемой при обработке статистики, знаковая функция, отражающая соотношения значений инструментальной погрешности и вспомогательного воздействия в j-й момент времени о

sgn(b -V ) 1 о

1 при Ь ъ N>

) 3 — 1приЬ6 N

56202 2 . гальной погрешности АЦП 13 на выходе реверсивного счетчика 5 осуществляется аналогично алгоритму в известном устройстве.

Появление на выходе элемента 4 сигнала h z N, соответствующего событию, когда погрешйость АЦП 13 Ь меньше оценки Ь систематической поге решности, кодовый эквивалент кото10 рой формируется реверсивным счетчиком, вызывает увеличение его содержимого на "1". Таким образом, с помощью обратной связи через блок 4, реверсивный счетчик 5, сумматор 6, 15 ПКН З,,блок 2 суммирования напряжений и АЦП 13 Устройство добивается равновесия, т.е. равенство вероятностей появления событий h 6б N u

h > N. При этом автоматически обес20 печивается равенство оценки Ь ис-"

С тинному значению, т.е. инструментальная погрешность b АЦП 13 центрируется. В соответствующих ячейках блока 10 памяти накапливаются при этом сигнапы h + N характеризующие знак разности (Ь -Ч ). Тем самым в . ячейках блока 10 подсчитываются значения ординат интегральной функции о распределения РЬ (UI ) погрешности

30 AIQI. Управление процессом занесения сигналов h > М в ячейки блока 10 осуществляется кодом с выхода счетчика 8. Оценка дисперсии формируется арифметическим блоком 12, реали35 зующим алгоритм

1256202

Рассматриваемый алгоритм реализуется с помощью имеющихся в предлагаемом устройстве сигналов

Аг Г

= — 1Q + 4 2 (i/k) sgn(h, -М), 1

J = 1т1

2А

D*(1J= А i — r N> вдп(ь -N)I, Q г

45 где

11 при h >N или41)V

1О

3 (-1 при h «И или g «V

) путем накопления результатов пере- множения значения N> формируемых ! счетчиком 6, и значений sgn (h-N), формируемых элементом 4 сравнения кодов.

Операцию формирования значения произведения осуществляют в арифметическом блоке 12 второй коммутатор

16 совместно с блоком 14 элементов НЕ. При этом блок 14 формирует инверсные значения вспомогательного воздействия, а второй коммутатор 16 передает на первый вход второго сумматора 17 либо прямые, либо инверс- 25 ные значения воздействия И в зави1 симости от результата сравнения кодов h и (N+1) в элементе 4. Таким образом, на вход накапливающего сумматора, состоящего из комбинационного сумматора 17 и регистра 18,поступает код произведения N<. sgn(hJ -N), J

Для обеспечения правильного вычитатания на накапливающий сумматор в случае sgn (h-N) = -1 подается до35 полнительный обратный код. Операция дополнения организуется эа счет использования третьего входа (переноса CI) сумматора 17. Накапливающее суммирование организуется с помощью регистра 18, хранящего текущий код суммы, и обратной связи на второй вход сумматора 17. Тактирование работы регистра 18 должно осуществляться по цепи с выхода генератора 7 через элемент 19 задержки.

Код Ny с выхода счетчика 8 пред1 ставляет собой фактически текущий номер ступени j квантования квантованного вспомогателыого.воздействия, изменяющегося от 1 до k. При этом само воздействие, как размерная величина, описывается соотношением

Vj At2) -(k+1)) /k Тогда выражение для оценки дисперсии погрешности

АЦП 13 имеет вид

* 2А 1

1 *(42 = A + —, 1, ° sgn(h д) ч где i u k — номер и число ступеней квантования вспомогательного воздействия; и j — число и номер измерения

1 произведенного АЦП 13 для каждого значения (обычно ; = 10 ), е = я

В метрологическом аспекте наибольшую ценность представляет информация, заключенная в сумме (i/k) sgn (Ь; -N), поскольку именно она изменчива от изменения изме" ряемого параметра (дисперсии), остальные члены последнего выражения постоянные. Поэтому достаточно ограничиться рассмотрением вопросов аппаратурной реализации указанной суммы. При этом накопленная сумма пропорциональна искомому значению о оценки дисперсии D* (h), При аппаратурной реализации алгоритма измерения дисперсии объем выборки Я задается коэффициентом пересчета блока 9, деление результата суммированйя íà Q осуществляется эа счет выбора емкости накапливающего сумматора равным Q. Накопленная сумма всегда меньше Q, так как (i/k)s 1, поэтому результат измерения Dgh) получаем в долях К. Учитывая, что член (i/k) выражен в долях К, удобно выбирать емкость сумматора 17,равной К, и нарастить его двоичным реверсивным счетчиком емкостью Q (например, две микросхемы 564ИЕ11), подсчитывающим сигналы переполнения с сумматора 17. Направление счета в "плюс" или "минус" определяется сигналами h p N u h « N с блока

4 сравнения кодов. При этом первое слагаемое в @H gpHlL: скобках можно учесть, постоянно включая при индикации "1" в целой части индицируемого результата (т.е. включив постоянно "1" в десятичном разряде).

Умножение суммы на "4" можно осуществить, сдвинув вправо результат, полученный в двоичном счетчике с помощью регистра сдвига (две микросхемы 564ИР2).

Блок 14 и инвертор 15 могут быть реализованы с помощью интегральных

Формула из обре те ни я

Составитель В„ Солодова

Техред A Кравчук Корректор С. Черни

Редактор И. Шулла

Заказ 4836/57

Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная,4

5 12 микросхем 155ЛН1 и 564ЛН2, второй коммутатор 16 может GbITE, 1зыполнен с помощью микросхемы 564ЛС2 (четыре элемента И-ИЛИ), второй сумматор

17 и регистр 18 образующие накапливающий сумматор, с помощью микросхем 564ИМ1 и 564ИР2 соответственно.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет расширить область его применения за счет возможности непосредственной оценки дисперсии одной из наиболее важных случайной погрешности и закрепленных в нормативных документах характеристик ЛЦП.

Устройство для измерения функции распределения случайной гогрешности аналого-цифровых преобразователей по авт,,св. ¹ 683015, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения области применения путем обеспечения возможности оценки диспер56202 Ь сии случайной погрешности, в него введен арифметический блок, выполненный на блоке элементов НЕ, инверторе, втором коммутаторе, втором сумматоре, регистре и элементе задержки, причем первый информационный вход второго коммутатора объединен с входом блока элементов НЕ и подключен к выходу счетчика, выход

1О блока элементов НЕ соединен с вторым информационным входом второго коммутатора, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу регистра, а выход — к первому входу регистра, второй вход которого через элемент задержки подключен к выходу управляемого генератора импульсов, третий вход второго r. o сумматора объединен с первым управляющим входом второго коммутатора и подключен к выходу инвертора, вход которого объединен с вторым управляющим входом второго коммутатора

25 и подключен к инверсному выходу элемента сравнения кодов.