Способ определения случайной погрешности многоканальных аналого-цифровых преобразователей

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования и контроля в процессе эксплуатации многоканальных АЦП, преимущественно времяцифровык преобразователей. Целью изобретения является расгпирение области применения на класс прецизионных преобразователей. Указанная цель достигается тем, что в способе, включающем многократное формирование входного сигнала, преобразование этого сигнала с помощью тестируемого АЦП, сравнение результатов преобразования путем определения их разности и ее запоминание в каждом цикле, преобразование входного сигнала в каждом цикле производят одновременно всеми ot(ei.3) каналами тестируемого АЩ1, сравнивают результаты преобразования каждой пары каналов i и j путем определения разности X; этих результатов , а в качестве оценки случайной погрешности Л; i-ro канала принимают ее дисперсию D л{ определяемую для каждого из каналов из решения системы уравнений: ,-Л + D bj , где - дисперсия разности х;- . Предлагаемый способ позволяет получить оценки случайной погрешности каждого из каналов многоканального АЦП без использования образцового АЦП, что дает возможность применить этот способ для прецизионных АЦП. Кроме того, повьшено быстродействие, так как тестирование всех каналов производится одновременно . 3 ил. СЛ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (50 4 Н 03 М 1/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / "

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4056347/24-24 (22) 16.04.86 (46) 30.07.88. Бюл. В 28 (71) Институт электроники и вычисли- тельной техники АН ЛатвССР (72) В.А. Беспалько (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 752791, кл. H 03 M 1/10, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Ф 864545, кл. М 03 M 1/10, 1979. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЛУЧАЙНОЙ

ПОГРЕШНОСТИ ИНОГОКАНАЛЬНЫХ АНАЛОГОЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования и контроля в процессе эксплуатации многоканальных АЦП, преимущественно времяцифровых преобразователей. Целью изобре тения является расширение области применения на класс прецизионных преобразователей. Указанная цель достигается тем, что в способе, включающем многократное формирование входного сигнала, преобразование этого сигнала с помощью тестируемого АЦП, сравнение результатов преобразования путем определения их разности и ее запоминание в каждом цикле, преобразование входного сигнала в каждом цикле производят одновременно всеми

a(et. 3) каналами тестируемого АЦП, сравнивают результаты преобразования каждой пары каналов i и ) путем определения разности х;- этих резульч татов, а в качестве оценки случайной погрешности Ь; i-ro канала принимают ее дисперсию D (hi) опреде) ляемую для каждого из каналов из решения системы уравнений: Р(х;-)

= Р (6;) + 0 (ь;1, где Р(х;Д вЂ” дисперсия разности х; ° Предлагаемый способ позволяет получить оценки случайной погрешности каждого из каналов многоканального АЦП без использова" . ния образцового АЦП, что дает воэможность применить этот способ для прецизионных АЦП. Кроме того, повышено быстродействие, так как тестирование всех каналов производится одновременно. 3 ил.

1413725

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для исследования и контроля в процессе эксплуатации многоканальных аналого-цифровых преобразователей, в частности преобразователей время—

КОД.

Целью изобретения является расI ширение области применения за счет 1п воэможности контроля прецизионных .аналого-цифровых преобразователей и повышение быстродействия.

На фиг. 1 представлена блок-схема операций способа, поясняющая принцип определения случайной погрешности каждого канала преобразователя; на фиг. 2 — схема устройства для . реализации способа при числе каналов, равном 3; на фиг. 3 — схема вычис- 20 лительного блока.

На фиг. 1 использованы следующие обозначения: х,, х, х> — результаты преобразования соответственно каналов 1,2 и 3, х2, х ., х <> — попар- 25 ные разностные результаты преобразования соответственно каналов 1 и 2, 2иЗ, 1иЗ, Px«j, (х Д, jx>) запомненные массивы попарных разностей результатов преобразования соОтветствующих каналОв В к<21 ч 1 х2Д

D x — дисперсии попарных разностей

Ь. <З Ч соответствующих каналов.

Устройство содержит генератор 1 входного сигнала, тестируемый трех- 35 канальный аналого-цифровой преобразователь 2, вычислительный блок 3, Вычислительный блок 3 выполнен на информационной шине 4, шине 5 готовности результата, элементе И 6, счетчи- 4п ке 7, блоке 8 регистров, сумматорах

9-14, делителях 15-17 на два, запоминающем устройстве 18, блоках 19-21 расчета дисперсий, информационных выходных шинах 22-24, шине 25 записи блока регистров, шине 26 записи запоминающего устройства, тактовом генераторе 27. Для определения случайной погрешности каждого иэ каналов прецизионного аналого-цифрового преобразователя на входы всех его каналов подают входной сигнал х и произ-, водят одновременное преобразование этого сигнала всеми каналами прео разователя. При этом возможно наличие по входам отдельных каналов аддитивных постоянных добавок а к величине входного сигнала, т.е. на первыи канал поступает сигнал,величинои х+а,, на второй — х+а, на третий—

x+a>. В результате преобразования получаем дискретные выходные величины х,, х, х . Если погрешность измерения 1-ro канала обозначить как д,, то х, = х+ а;-д;, (1)

После этого определяют значения разностей результатов преобразования каналов (для числа каналов, равного 3, это будут величины х,, х х, и их запоминают. Рассмотрим разность показаний любых двух каналов

i и j, тогда (2) х" = х -х

Ч

СОгласнО (1): х" =х+а — д -х-а + b = а -а +

Ч) 1 Ч Ч 1 S 1 (3.)

Таким образом попарные разности результатов преобразования являются функциями а и а и погрешностей

1 измерения каналов i и j, В результате многократного формирования входных сигналов и проведения соответствующих циклов их преобразования будут запомнены массивы попарных разностей (х <2) (х 2Д х ) для которых определяются статические ха« рактеристики, в частности дисперсии

1 х,Д, D)х ), D(xÄj.Исходя иэ того, что а и и а константы, дисперсия

1 5 разности результатов преобразования каналов i u j будет зависеть от дисперсии погрешностей Ь; и д и корреляционного момента этих погрешностей:

О(х;) j = D $b,) + О(ЬД- 2К;), (4) где К; — корреляционный момент погрешностей соответствующих каналов.

11

Так как речь идет об определении случайных, т.е. некоррелированных погрешностей, то К;; = О и можно составить систему уравнений, разрешимую при числе каналов, равном и большем 3:

О $x;„) = D(a;3 + В(ЛЯ;

1, ) g 1 4 ° ° П1 1< ч 7 (5) решение которой для случая трех каналов имеет следующий вид:

D x1 j +D Ex» 3 -РЬгД .

12Гх Д +О х2Д -0(х,з3 . Ч, 14137

Таким образом получают оценки случайной погрешности каждого из каналов преобразователя.

При известности значения корреляционных моментов К при оценке ч могут быть учтены и другие составляющие погрешности. Если данных о корреляции нет, то следует принять

К; = 0 и предлагаемый способ не учитывает при определении погрешности преобразования коррелированные по каналам шумы и дает оценку только случайной составляющей погрешности.

Коррелированность величин Ь; и может быть в той или иной степени учтена, например может быть учтена взаимозависимость методических составляющих погрешностей. Для этого рассмотрим идеальный преобразователь, 20 т.е. преобразователь, имеющий только методическую погрешность . Распределения погрешностей Ь; и Ь в этом случае известны, так для время-цифровых преобразователей это распределение Симпсона, для которого:

DP6;J= Dfh„J = ь /6 (6) где — дискретность преобразования.

Величина D(x;Д „ в этом случае также известна, она ойределяется неодинаковостью измеряемых интервалов и зависит от дробной части о отношения (г,-à ) /с:

П(х; )„= а (1-.Ь). (7)

Отсюда согласно (4) величина корреляционного момента для методических составляющих погрешностей определяется как:

К. = 2 /6- С К (1-Ы)/2 °

Согласно (3): а, -а = М(х; 1 > (8)

40 где И(х;11 — математические ожидания

"попарных разностей результатов преобразования, и все величины для оп- 45 ределения К " известны. Система уравij нений составляется в этом случае согласно (4), а коррециляционные моменты для случая других типов преобразователей определяются из рас50 пределения методической погрешности для модели идеального преобразователя, исследуемого типа.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом.

С выхода генератора 1 на входы всех каналов испытуемого аналогоцифрового преобразователя 2 поступа25

4 ет входной сигнал х, всеми каналами преобразователя 2 осуществляется одновременное преобразование этого сигнала, т.е. реализуется один цикл преобразования.

С выхода аналого-цифрового преобразователя 2 результаты цикла преобразования поступают в вычислительный блок, который работает следующим образом. По сигналам 5 готовности .результатов цикла преобразования производится запись этих результатов в блок 8 регистров. Сумматорами 9-11 определяются разности х х х

< гз О ° и эта информация записывается по сиг" налам с выхода элемента И 6 в запоминающее устройство 18. Запись производится заданное число раз, после чего счетчик 7 через элемент Н 6 запрещает запись и разрешает работу тактового генератора 27. По тактам генератора 27 производится чтение содержимого запоминающего устройства

18 и вычисление блоками 19-21 дисперсий Dgx,Д, П(х Д Dfx, 1, Сумматорами

12-14 определяются результаты суммирования

1 — Э (х „) + D (X Д П х, Д

m = Dpx +Р(х з1 -D x З (9)

D(x J +D px»g -DI x«J

Эти суммы делятся на 2 делителями

15-17, и результаты поступают на выходи вычислительного блока 3, Формула изобретения

Способ определения случайной погрешности многоканальных аналогоцифровых преобразователей, заключающийся в многократном формировании кода, пропорционального входному сигналу в и-каналах преобразования, сравнении кода первого канала преобразования с кодом каждого последующего канала преобразования с получением соответствующих разностных результатов и запоминаний последних, определении оценки случайной погрешности каждого канала преобразования, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения области применения за счет возможности контроля прецизионных аналого-цифровых преобразователей, формирование кодов в и-каналах преобразования производят одновременно, а после сравнения кода пер5 14 ного канала преобразования с кодом каждого последующего канала преобразования, осуществляют дополнительное сравнение кода каждого д-го с кодом каждого 3-ro каналов преобразования, где i,j 6 2...п, при i P j с получением соответствующих разностных результатов и запоминании последних, а оценку случайной погрешности каждого канала преобразования осуществляют по величине дисперсии погрешности

13725 б соответствующего канала преобразования, определяемой из системы уравнений

Dfx„g = D $x, J + D (х Д, Dfx; ° g Dfx;J + D(x;) где О х, l и Р х; 3 — дисперсий разностных резуль10 татов соответствующих каналов.

1413725 (2) Составитель И.Романова

Техред M.Ходанич Корректор М.Демчик

Редактор К.Крупкина

Заказ 4345

Тираж 928 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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