Устройство для измерения динамических характеристик аналого- цифровых преобразователей

 

Изобретение относится к области вьгаислительной техники и может быть использовано при создании на базе ЦВМ измерительного комплекса для измерения характеристик аналогоцифровых преобразователей. Изобретение позволяет расширить функщюнальные возможности устройства, содержащего генератор 8 испытатедьного сигнала , злемент 11 задержки, сумматор 6, мультиплексор 4 за счет введения в него первого 2 и второго 3 регистров , цифроаналогового -преобразователя 5, буферного запоминающего блока 10, блока 9 управления, ключа 12 и вычислительного блока 1. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. О) С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

521 А1 (19) (И) (51)4 H 03 M 1/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬПЖ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3815618/24-24 (22) 03. 10.84 (46) 15,02.87. Бюл. Ф 6 ,(72) А.Г.Апексенко, Е.А.Коломбет и.Б.К. Федоров (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 809548 кл. Н 03 М 1/10, 1979 °

Авторское свидетельство СССР

Ф 1058048, кл. Н 03 М 1/10, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ. (57) Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при создании на базе ЦВМ измерительного комплекса для измерения характеристик аналогоцифровых преобразователей. Изобретение позволяет расширить функциональные воэможности устройства, содержащего генератор 8 испытательного сигнала, элемент 11 задержки, сумматор

6, мультиплексор 4 за счет введения в него первого 2 и второго 3 регистров, цифроаналогового преобразователя 5, буферного запоминающего блока 10, блока 9 управления, ключа

12 и вычислительного блока 1. 1 s.n. ф-лы, 2 ил.

1290521

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при создании на базе

ЦВМ измерительного комплекса для измерения характеристик аналого-цифровых преобразователей (АЦП).

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем определения и статистических составляющих АЦП. f0

На фиг. 1 представлена схема устройства для:измерения динамических характеристик АЦП4 4на фиг. 2 — функциональная схема блока управления.

Устройство содержит вычислительный блок 1, регистры 2 и 3, мультиплексор 4, цифроаналоговыи преобразователь (ЦАП) 5, сумматор 6, контролируемый АЦП 7, генератор .8 испытательного сигнала, блок 9 управления, буферный запоминающий блок 10, элемент 11 задержки и ключ 12.

Блок 9 управления состоит иэ счетчика 13 импульсов, элементов

И-НЕ 14 и 15, элемента НЕ 16,D-триг25 гера 17, компаратора 18, элементов

И-НЕ 19 и 20, элементов НЕ 21 и 22, счетчика 23 импульсов и элемента

ИЛИ- НЕ 24.

Устройство работает следующим образом.

Работа устройства основана на формировании изменяющегося напряжения на первом входе АЦП 7 (амплитуда за- 35 дается программным способом вычислительным блоком 1) и записи результатов оцифровки этого напряжения в буферный запоминающий блок 10. Быстродействие IJBM определяет время, необходимое для записи данных об амплитуде и.характере изменения напряжения в регистры 2 и 3 устройства и считывания результатов оцифровки из буферного запоминающего блока 10; время, необходимое для математической обработки результатов измерения„ не влияет на динамические параметры устройства, определяющие предельную частоту дискретизации f которую

gÝ может задавать устройство на втором входе АЦП 7. Благодаря этому, в качестве вычислительного блока i можно использовать любую серийно выпускаемую вычислительную машину.

Процесс измерения складывается из циклов обмена с вычислительным блоком 1, заключающихся в следующем.

Вычислительный блок 1 вырабатывает два кода, сопровождаемые импульсами записи, причем по первому импульсу записи вырабатывается перепад напряжения на выходе элемента И-НЕ 15, по которому происходит запись первого кода в регистр 2. С выхода регистра

2 через мультиплексор 4 первый код поступает на вход ЦАП 5, на выходе которого устанавливается напряжение, соответствующее первому коду. С выхода ЦАП 5 через сумматор 6 это напряжение поступает на вход контролируемого АЦП 7. По второму импульсу записи вырабатывается перепад напряжения на выходе элемента И-НЕ 14, по которому происходит запись второго кода в регистр 3 и переход D-триггера 17 из режима работы по установочному входу в режим работы по информационному входу. После этого первый же импульс, формируемый компаратором

18 иэ выходного напряжения генератора 8 приводнт к появлению на выходе

D-триггера 17 уровня "1", в результате импульсы, формируемые компаратором 18, проходят через элемент И-НЕ 19 элемент НЕ 21 и поступают на первый вход контролируемого АЦП 7, а через элемент И-НЕ 20 поступает на буферный запоминающий блок 10. По каждому из импульсов в буферный запоминающий блок 10 записывается выходной код

АЦП ?. D-триггер 17 служит для исключения укороченного по длительности импульса, который может возникнуть на выходе элемента И-НЕ 19 из-за асинхронности работы генератора 8 и вычислительного блока 1. С выхода элемента И-НЕ 20 импульсы через элемент HE 22 поступают на счетчик

23, KoTopblH после прихода второго импульса изменяет состояние элемента ИЛИ-НЕ 24, что приводит к переключению мультиплексора 4 таким образом, что на вход ЦАП 5 поступает код, записанный в регистр 3. Если коды, записанные в регистр 2 и в регистр 3, неодинаковы, то выходное напряжение ЦАП 5 и сумматора 6 изменяется и к моменту прихода очередного импульса запуска на первый вход

АЦП 7 устанавливается новое значение этого напряжения. Затем АЦП 7 оцифровывает входное напряжение в шесть раз, после чего буферный запоминающий блок 10 оказывается заполненным, а на выходе четвертого разряда счетL

15

3 1 чика 23 устанавливается уровень "1", поступающий на вычислительный блок

1 и сбрасывающий счетчик 13 и Dтриггер 17, При этом на выходе Dтриггера 17 устанавливается уровень

"01 и импульсы, формируемые компаратором 18, на АЦП 7 и буферный запо.минающий блок 10 поступать перестают. Получив уровень " 1" оо счетчика

23, вычислительный блок 1 считывает из буферного запоминающего блока

10 код и вырабатывает импульс считывания, поступающий на элемент

И-НЕ 20, на выходе которого вырабатывается импульс, поступающий на буферный запоминающий блок 10 и через элемент НЕ 22 на счетчик 23. После поступления импульса на буферный запоминающий блок 10 на выходе его устанавливается код, соответствующий следующему результату оцифровки. Затем вычислительный блок 1 считывает следующий код. После считывания в вычислительный блок 1 всех кодов, записанных в буферный запоминающий блок 10 кодов, на выходе четвертого разряда счетчика 23 вырабатывается уровень "0" и блок 9 управления переходит в исходное состояние. Таким образом, один цикл обмена с вычислительным блоком 1 обеспечивает измерение характеристик в одной точке передаточной характеристики ЦАП 5.

Полный замер характеристик АЦП 7 состоит из замеров во всех точках передаточной характеристики ЦАП 5 составляющих: статической, задержки запуска и времени преобразования °

На основе анализа полученных в процессе измерения данных делается вывод о пригодности AItII и о возможных дефектах.

При измерении статической характеристики АЦП 7 ключ 12 по команде вычислительного "блока 1 устанавливается в состояние Разомкнуто", а в регистры 2 и 3 из вычислительного блока 1 записываются одинаковые коды.

Вырабатываемые вычислительным блоком

1 коды через регистры 2 и 3 и мультиплексор 4 поступают на ЦАП 5. Аналоговое напряжение с выхода ЦАП 5 через сумматор 6 подается на второй вход контролируемого АЦП 7. После прихода с блока 9 управления импульсов запуска на второй вход АЦП 7 он оцифровывает входное напряжение, а результат оцифровки через буферный запоминающий блок 10 поступает в вы290521 4 числительный блок 1. Поскольку в регистры 2 и 3 были записаны одинаковые коды, никаких переходных процессов на втором входе АЦП 7 не формируется ° В вычислительном блоке 1 вычисляется разность между выданным и принятым кодами и, проверяется, находится ли значение этой разности в пределах поля допуска. Подобные операции проводятся для всех возможкостей кодов, вырабатываемых вычислительным блоком 1.

При измерении задержки запуска и неопределенности задержки запуска

АЦП 7 ключ 12 по команде вычислительного блока 1 устанавливается в замкнутое положение и повторяются измерения, проведенные при измерении статической характеристики. При этом на второй вход АЦП ? поступает переменное напряжение с генератора 8 через элемент 11 задержки, ключ 12 и сумматор 6. Длительность задержки элемента 11 подбирается такой, чтобы нулевое значение переменной составляющей аналогового напряжения на первом входе АЦП 7 совпало с моментом прихода импульса запуска на его второй вход. При этом, если значение задержки запуска равно нулю, в вычислительный блок 1 поступают те же коды, что и при измерении статической характеристики. Наличие задержки запуска приводит к тому, что

АЦП 7 оцифровывает входное напряжение в момент, когда значение переменной составляющей напряжения не равно нулю, что фиксируется как сдвиг передаточной характеристики преобразователя. Если значение задержки запуска зависит от величины входного напряжения, то это фиксируется как изменение наклона передаточной характеристики. Неопределенность задержки запуска приводит к увеличению межквантового шума. Проводя измерения для каждого из вырабатываемых кодов по несколько раз, можно накопить статистические данные и рассчитать дисперсию задержки запуска.

При измерении времени преобразования ключ 12 устанавливается в разомкнутое положение, в регистр 2 из вычислительного блока 1 записывается один код, а в регистр 3 — другой.

Цифровой код, записанный в регистр

2 через мультиплексор 4, поступает на ЦАП 5, который вырабатывает первое значение аналогового напряжения, 12905? 1 которое поступает на измеряемый

MlII 7 через сумматор 6. После проведения двух оцифровок данного напряжения на ЦАЛ.5 через мультиплексор

4 подается код с регистра 3 и на его выходе устанавливается новое значение выходного напряжения, что приводМт к изменению напряжения на вы-. ходе сумматора 6. Данное измерение напряжения на второы входе контро1 лируемого АЦП 7 в случае его исправности не должно приводить к изменению кода, получаемого по результатам второй оцифровки, относительно первого кода. По приходу следующих импульсов запуска на первый вход

АЦП 7 он будет вырабатывать коды, соответствующие новому значению напряжения, неравенство кодов, полученных в нескольких оцифровках, свидетельствует о длительном переходном процессе в АЦП 7.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения динамических характеристик аналого-цифровых преобразователей, содержащее генератор испытательного сигнала элемент задержки, сумматор, выход которого является первой выходной шиной, мультиплексор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены первый и второй регистры, цифроаналоговый преобразователь, ключ, буферный запоминающий блок, вычислительный блок и блок управления, первый выход которого является второй выходной шиной, второй выход соединен с управляющим входом буферного запоминающего блока, третий выход — с первым входом вычислительного блока, четвертый и пятый выходы соединены соответственно с управляющими входами первого и второго регистров, а шестой выход с управляющим входом мультиплексора, выходы которого соединены с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя, выход которого сое; динен с первым входом сумматора, ьвторой вход которого через ключ соединен с выходом элемента задержки, выход генератора испытательного сигнала соединен с первым входом блока управления,вторые входы которого соединены с соответствующими первыми выхода ми.вычислительного блока, вторые и третьи выходы. которого соединены с соответствующими информационными входами первого и второго регистров

5 соответственно, четвертый выход соединен с управляющим входом ключа, а вторые входы соединены с соответсгвующими выходами буферного запоминающего блока, информационные входы которого являются входными шинами, а выходы первого и второго регистров соединены с соответствующими информационными входами мультиплексора соответственно.

2. Устройство по и. 1, о T JI H. ч а ю щ е е с я тем, что блок управления выполнен на компараторе, двух счетчиках импульсов, D — триггере, че20 тырех элементах И-HE трех элементах

НЕ, элементе HJIH-HE, выход которого является шестым выходом блока, третий выход которого объединен с управляющим входом первого счетчика им25 пульсов и подключен к первому выходу второго счетчика импульсов, второй и третий выходы которого соединены с соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ-НЕ, а вход соединен с выходом первогq элемента НЕ, вход которого соединен с выходом первого элемента И-НЕ и является вторым выходом блока, первым выходом которого является выход второго элемента НЕ, вход которого объединен с первым вхоЗ5 дом первого элемента И-НЕ и подключен к выходу второго элемента И-НЕ, первый вход которого объединен с Свходом D-триггера и подключен к выходу компаратора, первый вход кото40 рого является общей шиной, второй вход — является первым входом блока, вторыми входами которого являются соответственно счетный вход первого счетчика импульсов и второй вход первого элемента И-HE четвертым выходом блока управления является выход третьего элемента И-НЕ, первый вход которого объединен с первым входом четвертого элемента И-HE u

50 соединен с первым выходом первого счетчика импульсов, второй вход третьего элемента Й-НЕ соединен с выходом третьего элемента НЕ, вход которого объединен со вторым входом четверто55 го элемента И-НЕ. R-входом D-триггера и подключен к второму- выходу второго счетчика импульсов, пять м выходом блока является выход четвертого дквп

Составитель И.Романова

Техред И.Попович Корректор А.Тяско

Редактор Л. Пчолинская

Тираж 922 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7916/57

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

7 1290521 8 элемента И-ПЕ, S- u D-входы D-триг- динен с вторым входом второго элеменгера являются шиной "1", а выход сое- та И-НЕ.