Устройство для контроля быстродействующих аналого-цифровых преобразователей

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для экспериментальных исследований и технологического контроля аналого-цифровых преобразователей в системах контроля нелинейных искажений, вносимых аналого-цифровым преобразователем в динамическом режиме. В устройство, содержатее генератор 10 сигналов, элемент ИЛИ 1, первый и второй счетчики 2 и 4 импульсов, блок 16 индикации, проверяемый аналого-т ифровой преобразователь II, блок 5 задания кодов, блок 12 сравнения кодов, с целью сокращений времени проверки аналогоцифровых преобразователей путем вывода результатов проверки на экран ос- 1щллографа в виде гистограммы и расширения области применения за счет возможности проверки апертурных искажений введены первый и второй элементы И 14 и 20, генератор 3 импульсов , три дешифратора 9, 13 и 18, третий и четвертый счетчики 15 и 17 импульсов , оперативное запоминающее устройство 6, цифроаналоговый преобразователь 7, осциллограф 8, триггер 19 и ключ 21. 4 ил., I табл. (

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1511 4 H 03 M 1/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4185911/24-24 (22) 23.01,87 (46) 15.01.89. Бюл, М ? (75) А.А.Якунин (53) 681.325(088,8) (56) Электроника, 1982, 1 4, с, 49-57, Авторское свидетельство СССР

М 1181136 кл. Н 03 М 1/10, 1985, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗО BATEËÅÉ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для экспериментальных исследований и технологического контроля аналого-цифровых преобразователей в системах контроля нелинейных искажений, вносимых аналого-цифровым преобразователем в динамическом режиме. В устройство, соÄÄSUÄÄ 4 1855 А1 держащее генератор 10 сигналов, элемент ИЛИ 1, первый и второй счетчики

2 и 4 импульсов, блок 16 индикации, проверяемый аналого †цифров преобразователь 11, блок 5 задания кодов, блок 12 сравнения кодов, с целью сокращений времени проверки аналогоцифровых преобразователей путем вывода результатов проверки на экран ос— циллографа в виде гистограммы и расширения области применения за счет возможности проверки апертурных искажений введены первый и второй элементы И 14 и 20, генератор 3 импульсов, три дешифратора 9, 13 и 18, третий и четвертый счетчики 15 и .17 импульсов, оперативное запоминанцее устройство 6, цифроаналоговый преобразователь 7, осциллограф 8, триггер 19 и клич 21. 4 ил., 1 табл. (1451855

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может использоваться для экспериментальных исследований и технологического контроля аналого-цифровых преобразовате5 лей, в системах контроля нелинейных искажений, вносимых аналого-цифровым преобразователем в динамическом режиме.

Целью изобретения является сокращение времени проверки аналого-цифровых преобразователей путем вывода результатов проверки на экран осциллографа в виде гистограммы и расши" рение области применения за счет возможности проверки апертурных искажений.

На фиг. 1 представлена.функциональная схема описываемого устройства; на фнг. 2 — график распределения вероятности (изображен точками) и полученная гистограмма; на фиг ° 3 и

4 — гистограммы, полученные для разных амплитуд входного сигнала., 25

Устройство для контроля быстродействующих аналого-цифровых преобразователей содержит элемент ИЛИ 1, первый счетчик 2 импульсов, генератор 3 импульсов, второй счетчик 4 им- 0 пульсов, блок 5 задания кодов, оперативное запоминающее устройство 6 (ОЗУ), цифроаналоговый преобразователь 7, осциллограф 8, первый дешифратор 9, генератор 10 периодических аналоговых сигналов, проверяемый аналого-цифровой преобразователь 11 (АЦП), блок 12 сравнения кодов, второй дешифратор 13, первый элемент И

14, третий счетчик 15 импульсов, блок

16 индикации, четвертый счетчик 17 импульсов, третий дешифратор 18, триггер 19, второй элемент И 20, ключ 21, входную информационную шину 22, шину 23 стробирования, выходную информационнув шину 24, шину 25 задания режима, шину 26 начальной. установки.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом проверки шины 22-24 соединяют с соответствующими шинами проверяемого аналого-цифрового преобразователя. Работа начинается с того, что. сигнал по шине 26 начальной установки устанавливает в "0", первый, второй, третий и четвертый счетчики 2, 4, 15, 17 импульсов, блок

5 задания кода и триггер 19. С выхода блока 5 заданйя кода опорный код поступает на блок 12 сравнения кодов, шину адресов ОЗУ 6 и вход второго дешифратора 13. На второй вход блока 12 сравнения кодов поступают коды АЦП 11, При совпадении опорного кода и кода АЦП 11 на выходе блока

12 сравнения кодов вырабатывается сиг. нал, поступающий на счетный вход первого счетчика 2, вшходы которого соединены с шиной данных ОЗУ 6. Одновременно с этим тактовые импульск поступают на второй счетчик 4, на вход импульсов оцифровки АЦП 11 и четвертый счетчик 17, Выход четвертого счетчика 17 соединен с входом третьего дешифратора 18, на втором выходе которого формируется импульс записи в ОЗУ б. Импульс записи проходит через второй элемент И 20 на вход запись/считывание.ОЗУ 6, и информация, которая в это время находилась в первом счетчике 2, записывается в

ОЗУ 6. После этого на выходе второго счетчика 4 появляется сигнал, переводящии блок 5 задания кода в следующее состояние (на выходе блока 5 задания кода появляется следующий код).

Этот же сигнал через первый элемент

ИЛИ 1 устанавливает первый счетчик 2 в исходное состояние, и весь цикл повторяется, то есть новый опорный код сравнивается с кодами АЦП 11, результат количества совпадений накапливается в первом счетчике 2 и в конце временного интервала переписывается в ОЗУ 6 по адресу, соответствующему коду на выходе блока 5 задания кода.

Прн каждом следующем цикле на первом выходе третьего дешифратора 18 появ:ляется сигнал, переводящий третий счетчик 15 в следующее состояние.

Выход третьего счетчика 15 соединен с входом первого -дешифратора 9, выход которого соединен с шиной- выбора микросхем ОЗУ 6. После того, как блок 5 задания кода выдаст все необходимые коды, на выходе второго дешифратора

13 появится сигнал, разрешающий работу первого элемента И 14, на вто-. рой вход которого поступит сигнал с первого выхода третьего дешифратора

18. Этот сигнал поступит на вход синхронизации осциллографа и вход установки в "1 триггера. Триггер опрокинется, запретит режим записи ОЗУ

6 (переведет ОЗУ 6 в режим считыва- ния) и включит блок 16 индикации.

На этом режим записи окончится. Ре3 145 жим считывания проходит так же, как и режим записи. На входе ОЗУ 6 изменяется адрес с каждым следующим кодом блока 5 задания кодов, а на выходе ОЗУ 6 появляется информация. Выходная шина ОЗУ 6 соединена с входом цифроаналогового преобразователя 7, в котором информация преобразуется из цифрового вида в аналоговый и поступает на сигнальный вход осциллографа 8. Режим считывания происходит непрерывно. При этом после перебора всех необходимых кодов вырабатывается импульс синхронизации осциллографа 8 на выходе первого элемента И 14 аналогично вышеприведенному и начинается новый цикл считывания информации из ОЗУ 6. Режим считывания будет происходить до момента появления сигнала на шине установки исходного состояния. После этого устройство перейдет в режим записи.

Для проверки АЦП методом гистограммноro теста частота входного синусоидального сигнала не должна быть пропорциональной частоте преобразования, а размах должен быть таким,чтобы обеспечить проверку всех значений кода АЦЛ, При непропорциональной дискретизации синусоидального сигнала должна получиться зазубренная кривая, отражающая вероятность появления каждого значения при случайном взятии отсчетов. Однако, если значение кода пропущено, то на кривой имеется хороно заметный разрыв. Разрыву сопутствует повышенное количество отсчетов с соседними значениями кода. На гистограмме будут заметны также погрешности смещения, потому что при увеличенном количестве отсчетов выше или ниже среднего значения кода, соответствующего нулевому напряжению, гистограмма оказывается перекошенной.

По данным гистограммного теста можно определить дифференциальную нелинейность, если знать плотность распределения вероятностей отсчетов синусоидального сигнала. Вероятность появления некоторого значения кода составляет:

1Г . V(I 2 ) 7!?-1-2 Д

Р. s (arcsin - - — «srcsin — ó"ð

l где V — диапазон преобразуемых напряжений;

N — разрядность преобразователя;

T — значение кода при смещенном двоичном кодировании;

А — амплитуда синусоидального сигнала.

Данные, полученные по формуле, сведены в таблицу, где приведены вероятность появления кодов АЦП при

N=6 и амплитуда сигнала, равная полному рабочему диапазону работы АЦЛ.

По данным таблицы строится трафа— рет на прозрачном материале и закрепляется на экране осциллографа.

Дифференциальная нелинейность ана лого=цифрового преобразователя определяется как разность значений полученной гистограммы и графиком распределения вероятностей появления кодов. Причем значение вероятности для проверяемого кода принимается равным единице.

Для уменьшения времени проверки дифференциальной нелинейности на тра25 фарет, закрепленный на осциллографе, наносится зона допусков значений дифференциальной нелинейности проверяемого АЦП. Допуск на дифференциальную нелинейность каждого типа АЦП берет3п ся из паспорта на данный АЦГ или из технических условий на проверяемый тип АЦП.

После нанесения на трафарет зоны допусков проверка АЦП идет по прин35 ципу "годен негоден" что сущест венно сокращает время проверки АЦП.

Интегральная нелинейность характеризует кривизну передаточной характеристики в целом. График вероятнос4g ти появления некоторого значения кода АЦП при несинхронной оцифровке синусоидального сигнала имеет нелинейный вид, поэтому оценка кривизны передаточной характеристики по нему

45 затруднена, Для этих целей больше подходит такой сигнал, при несинхронной оцифровке которого вероятность появления для всех кодов проверяемого АЦП одинакова, Для этого надо использовать в качестве генератора входного сигнала генератор линейно изменяющегося сигнала (генератор треугольных импульсов).

Полученная гистограмма должна иметь вид горизонтальной линии. Отклонения полученной гистограммы от прямой линии и дадут визуальную картиру передаточной характеристики.

Значение апертурной неопределенности будет равно максимальной разно- 25 сти значений появившихся соседних кодов (т.е. наиболее старший код минус наиболее младший код), умноженной на величину mara квантования данного АЦП.

30 ЬО р мул а и з о бр е т е ни я

Устройство для контроля быстродействующих аналого-цифровых преобразователей, содержащее генератор перио35 дических, аналоговых сигналов, элемент ИЛИ, первый и второй счетчики импульсов, блок индикации, блок задания кодов, блок сравнения кодов, первые входы которого являются информационными входными шинами, а вторые входы соединены с соответствующими выходами блока задания кодов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с.целью сокращения времени проверки аналого-цифровых преобразователей путем вывода результатов проверки на экран осциллографа в виде гистрограммы и расширения области применения за счет возможности проверки anepl

TvDHbIx искажений в него введены перУ вый и второй элементы И, генератор-. импульсов, первый, второй и третий дешифраторы, третий и четвертый счетчики импульсов, оперативное запоминающее устройство, цифроаналоговый преобразователь, осциллограф, триггер и

5 l4518

При проверке АЦП величину входного сигнала необходимо выбрать такой, чтобы был проверен весь диапазон работы АЦП, частоту тактовых импуль5 сов установить равной максимальной частоте оцифровки для данного типа

AIgI. Скорость нарастания входного сигнала должна быть равна максимальной скорости нарастания сигнала для данного типа АЦП.

Апертурная неопределенность прове.ряется при синхронной работе генератора сигнала и генератора импульсов.

Ключ между генератором сигнала и re- 15 нератором импульсов при этом замкнут, На гистограмме рядом со значением кода, равным величине оцифрованного

I сигнала, будут появляться значения. соседних кодов. Величина гистограммы э0 соседних кодов дает значение апертурной неопределенности.

55 ключ, управляющий вход которого является шиной задания режима, выход соединен с входом синхронизации генератора импульсов, а информационный вход подключен к выходу генератора сигналов и является выходной информационной ниной, первый вход элемента

ИЛИ объединен с входами установки в

"0 блока задания кодов, второго, третьего и четвертого счетчиков импульсов и триггера и является шиной начальной установки, вход установки в "1" триггера объединен с входом синхронизации осциллографа и подключен к выходу первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом второго дешифратора, а второй вход объединен со счетным входом третьего счетчика импульсов и подключен к первОму выходу третьего дешифратора, входы которого соединены с соответствующими выходами четвертого счетчика импульсов, счетный вход которого объединен со счетным входом второго счетчика импульсов, подключен к выходу генератора импульсов и является шиной стробирбвания, второй вход элемента ИЛИ объединен с управляющим вхо дом блока задания кодов и подключен к выходу переполнения второго счетчика импульсов, а выход соединен с входом установки в "0" первого счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом блока сравнения кодов, а выходы соединены с соответствующими входами данных оперативного запоминающего устройства, адресные входы которого объединены с соответствующими входами второго дешифратора и подключены к соответствующим выходам блока задания кодов, а вход запись-считывание подключен к выходу второго элемента И, первый вход которого объединен с входом блока индикации и соединен с прямым выходом триггера, а второй вход подключен к второму выходу третьего дешифратора выходы третьего счетчика соединены с соответствующими входами первого дешифратора, выходы которого соединены с соответствующими входами в |бора микросхемы оперативного запоминающего устройства, выходы которого соединены с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с сигнальным входом осцилло графа.

1451 855

I код P

I код P

ВероятНОСТЬ кода P

I код

I код

11,595

11,8665

11,355 33 9,935 49

11,144 34 9,944 50

10,957 35 9,964 51

12,176

12,939

10,645

10,516

37 10,033 53

38 10,084 54

13,415

l3,974

10,403 39 10,145 55

15,45

1Oi219 41 10в304 57

10 13,97 26 10,145 42 10,403 58 16,45

17,74

10,084 43 10,516 59

11 13,42 27

12 12,94 28 10i033 44 10,645 60

19,455

21,898

9 994 45 10 791 61

l3 12 53 29

14 12 18 30

15 11,87 31

16 1),595 32 .

9,945

47 11,144 63 33,30

t r s ь ю в вмлеааапммаалммммиеааепеае

Ain t

79,68 17

2 33 3 18

3 25 76 19

4 21,898 20

5 19,455 21

6 17,74 22

7, 16 45 23

8 15,45 24

9 14,64 25

l О, 792 36 9, 993 52 1 2,5 30

10,304 40 10,219 56 14,641

9,964 46 10,957 62 25,76

9 ° 935 48 11,355 64 79,676

1451 855

1 3 б 7 Э Ф О б 11 Мй ИИИОЭЗМ37МФММФМИИббб7МИИ

Составитель И.Спиридойов

Редактор А.Маковская Техред М.Ходанич Корректор М.Максимишинец

Заказ 7091/55 Тираж 879 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕ11Т СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Пр < ктная, 4