Устройство для автоматического определения характеристик аналого-цифровых преобразователей в динамическом режиме

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и предназначено для определения погрешности и времени преобразования аналого-цифровых преобразователей в динамическом режиме. Цель изобретения - повышение точности. В устройство, содержащее блок 11 сравнения, первый триггер 4, измеритель 5 временных интервалов, блок 6 статистической обработки данных, блок 12 цифровой уставки и цифроаналоговый преобразователь 13, с целью повышения точности введены счетчик 9 импульсов, второй триггер 7, генератор 8 тактовых импульсов, аналоговый вычитающий блок 3 и образцовый аналого-цифровой преобразователь 10. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1520 (51) 4 Н 03 M 1/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМ У СВИДЕ ГЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4206607/24-24 (22) 04, 03 ° 87 (46) 07. 11.89. Бюл. М 41 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) А,А.Бакиров и С.Ю.Нуриахметов (53) 681 . 325 (088, 8) (56) Островерхов В. В. Динамические погрешности аналого-цифровых преобразователей. — Л.: Энергия, 1 975.

Авторское свидетельство СССР

N - 824428, кл, Н 03 M 1/10, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК АНАЛОГОЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ В ДИНАМИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ (57) Изобретение относится к области

2 автоматики и вычислительной техники и предназначено для определения погрешности и времени преобразования аналого †цифров преобразователей в динамическом режиме. Цель изобретения — повышение точности. В устройство„ содержащее блок 11 сравнения, первый триггер 4, измеритель 5 вре— менных интервалов, блок 6 статисти-. ческой обработки данных, блок 12 цифровой уставки и цифроаналоговый преобразователь 13, с целью повышения точности введены счетчик 9 импульсов, второй триггер 7, генератор 8 тактовых импульсов, аналоговый вычитающий блок 3 и образцовый аналого-цифровой преобразователь 10.

4 ил.

1520655

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для определения погрешности и времени преобразования аналого5 цифровых преобразователей в динамическом режиме.

Цель изобретения — повышение точности

11а фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг, 2 — структурная схема блока статистической обработки данных; на фиг.3 и 4 — алгоритмы работы бпока статистической обработки данных. 15

Устройство содержит шину 1 входного сигнала, контролируемый анапа" го †цифров преобразователь (АЦП) 2, аналоговый вычитающий блок 3, первый триггер 4, измеритель 5 временных 20 интервалов, блок 6 статистической обработки данных, второй триггер 7, генератор 8 тактовых импульсов, счетчик 9 импульсов, образцовый АЦП 10, блок 11 сравнения, блок 12 цифровой 25 уставки и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 13, Блок 6 содержит первый 14 и второй 15 регистры, контроллер 16 и электронную вычислительную машину 30 (ЭВМ) 17.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы информационный вход и вход "Запуск" контролируемога АЦП 2 подключают соответст35 венно к информационной выходной шине и шине "Запуск", а выходы 11конец преобразования" и информационный соединяют соответственно-с шиной "Конец преобразования" и информационной входной шиной, В блоке 12 цифровой уставки устанавливается код исследуемой точки диапазона измерения АЦП 2. Этот код преобразуется ЦАП 13 в аналоговый сигнал и подается на вход аналогового вычитающего блока 3. Одновременно на контролируемый АЦП 2 и на другой. вход вычитающего блока 3 поступает динамический испытательный сигнал, который в зависимости от целей исследования может быть случай-,: ным, детермированным или любым друг гим сигналом требуемого вида. Кроме того, это может быть и сам реаль55 ный измеряемый сигнал.

При подаче команды "Пуск" тригюе тт ге р 7 переходит в состояние 1 и включает генератор 8 тактовых импуль сов . Последний с определенной частотой производит запуск АЦП 2 и одновременно переключает триггер .4 в состояние "1". По истечении времени, равного времени, цикла кодирования контролируемого АЦП 2, на его выходе появляется код, который поступает на вход блока 11 сравнения, на другой вход которого поступает код с блока 12 цифровой уставки. Одновременно на другом выходе АЦП 12 появляется сигнал конца цикла преобразования, который переключает триггер 4 в исходное состояние "О". Триггер

4 вырабатывает импульсы, длительность которых равна времени цикла кодирования АЦП 2. Эти импульсы подаются на измеритель 5 временных интервалов.

Результат измерения поступает в блок

6 статистической обработки данных.

Каждый результат преобразования

АЦП 2 сравнивается в блоке 11 сравнения с кодом блока 12 цифровой уставки. В момент равенства кодов на выходе блока 11 сравнения появляется импульс, запускающий образцовый АЦП

1О. Последний преобразует разностный сигнал поступающий с выхода вычитающего блока 3, который в момент равенства кодов на входах блока 11 сравнения представляет собой погрешность контролируемого АЦП 2. Это объясняется тем, что разность измеряется в момент равенства кодов на входах блока 11 сравнения, При этом образуется следующая цепочка: выходной код АЦП 2 равен опорному, т.е, коду исследуемой точки АЦП 2, а опорный код с помощью ЦАП 13 преобразует" ся в аналоговый эквивалент и подается на вход вычитающего блока 3. Таким образом, на втором входе .блока 3 в момент равенства кодов на входах блока 11 сравнения всегда будет аналоговый сигнал, эквивалентный выход. ному коду контролируемого АЦП 2. Так как на другой вход вычитающего блока

3 подается сам измеряемый сигнал, то выходной сигнал блока 3 представляет собой разность между сигналом, соответствующим значению выходного кода

ЛЦП 2, и действительным значением измеряемого сигнала, что и соответствует определению погрешности. Таким образам, в блоке обработки данных фиксируется время цикла кодирования, а также погрешность в динамическом режиме контролируемого АЦП 2.

20655 б

Кроме того, предлагаемое устрой- может произв ство позволяет определять погpera".. стробу "Запи .ность и время цикла кодирования AIgl груэка РД", не только для специально генерируе- ли крейта, П мьгх испытательных сигналов, но и для внешнему стр реальных, подвергаемых преобразова- PG входного нию сигналов. Это дает возможность ся в 1". По совместить процесс измерения с про- РД регистр с цессом исследования характеристик ходимо сброс

АЦП, т.е. использовать устройство На фиг,2 при встроенном контроле измеритель- АЦ?1 10 и иэм ных систем. При этом снижаются тре- интервалов к бования к динамическим характерис- использованн тикам образцового АЦП, так как он из- тактов разъе меряет не полное значение испыта- кода АЦП 10 тельного сигнала, а сразу погрешность к младшему ( исследуемого АЦН, которая представ- сТВеННо c кл ляет собой малую величину. Это позво- XSl "Данные ляет выбрать в качестве образцового зования" под

АЦП 2 с 2-3 разрядами и обеспечить "Запись" ° высокую динамическую точность мало» разрядного АЦП, т.е. сделать ее вышее, чем у исследуемого АЦП, значительно легче, чем для АЦП с полным числом разрядов. данных (РД).

По строб-импульсу на выходе "Конец преобразования" АЦП 10 его выходной код записывается в регистр 14

5 l5

После проведения серии измерений в в одной точке диапазона в блоке Ь статистической обработки данных подсчитываются вероятностные харак— теристики погрешности и времени цик— ла кодирования контролируемого АЦП 2.

Число измерений в серии задается коэффициентом пересчета счетчика 9 мпульсов ., После прохождения последнего тактового импульса на выходе счетчика появляется импульс, который возвращает триггер 7 в состояние "0", в результате чего генератор 8 тактовых импульсов отключается.

Использование изобретения повышает точность определения погрешности AI\II в динамическом режиме ° Это объясняется тем, что в предлагаемом устройстве погрешность определяется как разность между кодом контролируемого АЦП и значением испытательного сигнала в момент выдачи

АЦП кода. Это позволяет учесть составляющую динамической погрешности, вызванную изменением входного сигнала за время цикла кодирования АЦП и, тем самым, найти полное значение погрешности АЦП в динамическом режиме с учетом всех ее составляющих.

Расчеты показывают, что точность определения погрешности АЦП повышается на 30-50Х.

t0

В качестве блока 6 использовано серийное программно-управляемое средствоо Крейт-1 15КА-32 — 013.

Система Крейт-1 преднаэпачена для управления, сброса и передачи данных с измерительного оборудования. Управление системой должно осуществляться от ЭНМ 17 "Электроника 100-25", В основе работы системы лежит прием аналоговых и цифровых данных с измерительного и технологического оборудования, передача этих данных в управляющую ЭВМ 17.

Из всей номенклатуры блоков Крейта-1 использованы два входных регистра Pr? 14 и Рг2 15 и контроллер 16

KKl 6 (фиг. 1) .

Контроллер 16 предназначен для управления модулями крейта от ЭВМ 17, включается в станции 21-25, подключается к каналу ЭВМ 17 и обеспечивает управление от ЭВМ 17 модулями, установленными в секцию, в соответствии с требованиями стандарта "КАМАК".

Связь регистров 14 и 15 с контроллером осуществляется по внутрикрейтной магистрали в стандарте "КАМАК".

Связь контроллера 16 с ЭВМ 17 осуществляется стандартно. в соответствии с требованиями внешнего интер-, фейса "Электроника 100-25".

Запись кода, поступающего на вход "Данные", в регистр данных РД однться по внешнему сь" или по команде Запоступающей из магистра,"., осле з апис и данных по обу регистр состояния регистра устанавливаетсле считывания данных иэ остояния РС и РД необить в "0". показано подключение ерителя 5 временных регистрам 14 и 15 и

ые при этом номера конт:. мов. Линии выходного от старшего разряда (СР)

МР) соединяются соответеммами 1...8 разъема

Линия Конец преобраключена к разъему ХР1

1520655

Линии выходного кода измерителя

5 подключены к клеммам 1...12 разъема XSI "Данные Pr 15, Запись кода в Pr . 15 производится по команде с магистрали "Загрузка РД, На фиг.З приведен алгоритм программы приема и накопления данных из

АЦ11 10 и измерителя 5, составленный в соответствии с алгоритмом работы

Pr 14 и Pr 15. В результате работы алгоритма накапливаются массивы значений погрешности АЦП 26, и времени преобразования Т в данной серии изме.рений. Количество этих данных N в данной серии должно устанавливаться заведомо меньшим числа преобразований исследуемого АЦП 2, определяемого коэффициентом пересчета счетчика 9 импульсов.

Таким образом накапливаются исходные данные для определения вероятностных характеристик погрешности б и времени преобразования Т исследуемого АЦП 2.

В качестве этих характеристик могут определяться, например, оценки математического ожидания m и среднеквадратического отклонения 6 погрешности и времени преобразования, :<арактеристнки погрешности m д и (з определяются по формулам и

m бд =

Точно так же определяются характеристики времени преобразования m и б . Ha фиг. 4 приведен алгоритм программы вычисления m, m» G<> O по формулам (1).

Формула изобретения

Устройство для автоматического определения хара ктеристик аналогоцифровых преобразователей .в динами5 ческом режиме, содержащее блок сравнения, первый триггер, первый вход которого является шиной "Запуск", второй вход — шиной "Конец преобразоваIt ния, а выход через измеритель временных интервалов соединен с первым входом блока статистической обработки данных, блок цифровой уставки, выход которого соединен с входом цифроаналогового преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены счетчик импульсов, второй триггер, генератор тактовых импульсов, аналоговый вычитающий блок и образцовый аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с вторым входом блока статистической обработки данных, а информационный

25 вход подключен к выходу аналогового вычитающего блока, первый вход кото" рого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а второй вход объединен с шиной входного сигнала и является информационной выходной шиной, вход запуска образцового аналого-цифрового преобразователя подключен к выходу блока сравнения, первый вход которого является информационной входной шиной, а второй вход соединен с выходом блока цифровой уставки, выход второго триггера соединен с управляющим входом генератора тактовых импульсов, первый

4О вход является шиной Пуск, а второй вход подключен к выходу переполнения счетчика импульсов, счетный вход которого объединен с вторым входом

-первого триггера и подключен к выходу

45 генератора тактовых импульсов

1520655

1 520655

Составитель Ю. Спиридонов

Редактор И. Шмакова Техред Л, Сердюкова Корректор Э.Лончакова

Заказ б769/57 Тираж 884 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101