Устройство для измерения спектральной плотности мощности шумов аналого-цифровых преобразователей

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Цель изобретения - расширение области применения устройств для измерения погрешности АЦП за счет обеспечения возможности измерения спектральной плотности мощности шумов АЦП при произвольном входном воздействии и повышение точности измерений за счет устранения дополнительной погрешности квантования, характерной для измерительных схем с образцовым АЦП. В устройство, содержащее цифровой анализатор 13 спектра, вычитатель 10 и цифроаналоговый преобразователь 9, введены источник 1 сигнала произвольной формы, коммутатор 2, одновибратор 3, элемент ИЛИ 6, элемент 4 задержки, оперативное запоминающее устройство 7, счетчик 8 адреса, элемент И 11, генератор 12 тактовых импульсов. На первом этапе работы устройства происходит регистрация в ОЗУ 7 отсчетов X(NT), соответствующий выборке значений напряжения X(T) на выходе источника сигнала произвольной формы 1. После записи отсчетов на выходе старшего разряда счетчика 8 адреса устанавливается логическая "1". Вследствие этого вход испытываемого АЦП 5 подключается через коммутатор 2 к выходу ЦАП 9, блокируется распространение импульсов записи элементом ИЛИ 6, т.е.ОЗУ 7 находится в режиме чтения и деблокируется элемент И 11. Цифровые коды отсчетов АЦП 5, предварительно записанные в ОЗУ 7, поступают на вход ЦАП 9, где преобразовываются в аналоговую форму и подаются на вход АЦП 5. По окончании аналого-цифрового преобразования выполняется операция вычитания между результатами однократного и двукратного преобразования отсчетов сигнала: Δ(NT)=X<SB POS="POST">2</SB>(NT)-X<SB POS="POST">1</SB>(NT). После перебора N адресов вычисляется дискретное преобразование Фурье для первых N разностей S<SB POS="POST">K</SB>=1/NΣ<SP POS="POST">N-1</SP><SB POS="POST">N=0</SB>Δ(NT)L-J2φ/NK. Одновременно происходит запись в ОЗУ 7 следующей реализации и процедура повторяется вновь. По выполнению М таких циклов производится усреднение полученных результатов B(K)=1/MΣ<SP POS="POST">M</SP><SB POS="POST">M=1</SB>/S<SB POS="POST">M</SB>(K)/<SP POS="POST">2</SP> и их индикация. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„153121 (51)4 Н 03 М 1/10

ВСЕСОЮЗНАЯ

ПНЕНТН0- TEXN×ÅÂÈÀË

Б. Б ИЕ! Е 1А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ПЮТ СССР

1 (21) 4358251/24-24 (22} 13.11.87 (46) 23.12.89. Бмл. Р 47 (71) Московский энергетический институт (72) Г.П.Гаев и А.Б.Смирнов (53) 681.325(088.8) (56) Электроника, 1982, Р 4, с. 49-57.

Авторское свидетельство СССР

Р 1198752, кл..н 03 М 1/1О, 1985 (прототип).

2 (54) УстРОИстВО ДНЯ иэмеРения спектРАльной плотности мощности иумов

Ан Ало ГО-ЦИФРОВкх пРеОБРАЭОВАтелей (57)изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Цель изобретения — расширение области применения устройств для измерения погрешности АЦП за счет обеспечения Bosможности измерения спектральной плотносTH мощности шумов АЦП IIpH lIpoHз— вольном входном воздействии и повы1531218 элементом HlIII 6, т.е. ОЗУ 7 находится в режиме чтения и деблокируется элементом И 11. Цифровые коды отсче5 тов АЦП 5, предварительно записанные в ОЗУ 7. поступают на вход ЦАП 9, где преобразовываются в аналоговую форму и подаются на вход АЦП 5. По окончании аналого-цифрового преобразования выполняется операция вычитания между результатами однократного и двукрат,ного преобразования отсечтов сигнала

D(nT) x (nT) — х 1(пТ) . После пере бора N адресов вычисляется дискретное преобразование урье для первых 2й

1 и-1 > „ nk.

N разностей S = — . 6(nT) е

8=o

У

Одновременно происходит запись н

ОЗУ 7 следующей реализации и процедура повторяется вновь. По выполнению

М таким циклов производится усреднен ие полученных ре з улb татов В

1 м

М

25 х $ (k)J и их индикация. 2 ил.

Ьъ °

Изобретение относится к контроль- 30 но-измерительной технике и может быть использовано для экспериментальных исследований и контроля погрешности аналого-цифровых преобразователей (АЦП).

Ц лью изобретения является повышение точности и расширение области применения.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства1 40 на фиг. 2 - временная диаграмма работы устройства.

Устройство содержит источник 1 сигнала произвольной формы (ИСПФ), коммутатор 2, одновибратор 3, элемент 45

4 задержки, проверяемый аналого-цифровой преобразователь 5, элемент

ИЛИ 6, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 7, счетчик 8 адреса, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 9, вычитатель 10, элемент И 11, генератор 12 тактовых импульсов (ГТИ цифровой анализатор 13 спектра (ЦАС) информационнув выходную шину 14, выходную шину 15 управления,,входную шину 16 управления, выходные информационные шины 17.

Устройство работает следующим образом. шение точности измерений за счет устранения дополнительной погрешности квантования, характерной для измерительных схем с образцовым АЦП. В устройство, содержащее цифровой анализатор 13 спектра, вычитатель 10 и цифроаналоговый преобразователь 9. введены источник 1 сигнала произвольной формы, коммутатор 2, одновибратор 3, элемент ИЛИ 6> элемент 4 задержки, оперативное запоминающее устройство 7, счетчик 8 адреса, элемент И 11, генератор 12 тактовых импульсов. На первом этапе работы устройства происходит регистрация в

03У 7 отсчетов x(nT) соответствующих выборке значений напряжения x(t) на выходе источника 1 сигнала произвольной формы. После записи отсчетов на выходе старшего разряда счетчика

8 адреса устанавливается логическая

"1". Вследствие этого вход испытываемого АЦП 5 подключается через коммутатор 2 к выходу ЦАП 9, блокируется распространение импульсов записи

Перед началом работы соединяют информационный вход и вход ЗАПУСК проверяемого АЦП 5 соответственно с выходной информационной шиной и выходной шиной управления, а информационные выходы и выход "Конец преобразования" — соответственно с соответствующими входными информационными шинами и входной шиной управления.

В исходном состоянии на выходе

ЦАС 13 присутствует логический "О", счетчик S адреса обнуления. При этом выход источника 1 через коммутатор 2 подключен к информационному входу испытываемого АЦП 5. Функционирование устройства начинается с установки на выходе ПАС 13 логической "1", что разрешает работу ГТИ 12, вырабатывающего последовательность импульсов для запуска АЦП 5 (фиг. 2, сигнал o ), по окончании каждого преоб-1 разования АЦП 5 выдает сигнал "Конец преобразования" (фнг. 2, сигнал dà ), инициирующий формирование одновибратором 3 импульса записи (фиг. 2 ° сигнал Э), который через элемент

ИПИ 6 поступает на управляющий вход

ОЗУ 7 (фиг. 2, сигнал 8 ). и индицирует результаты.

Эффективность предлагаемого устройства по сравнению с известным определяется повышением точности измерений и расширением области изменения за счет устранения дополнительной погрешности квантования, характерной для измерительных схем с образцовым

АЦП, обеспечения возможности сравнения в цифровой форме результатов аналого-цифрового преобразования сигнала произвольной формы, используемых в качестве опорных значений, с результатами аналого-цифрового преобразования сигнала, образованного путем цифроаналогового преобразования опорных значений и вычисления усредненного спектра разностей этих результатов.

Устройство для измерения спектраль« ной плотности мощности шумов аналогоцифровых преобразователей, содержащее цифровой анализатор спектра, вычитатель и цифроаналоговый преобразователь, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения, в

35 него введены коммутатор, одновибратор, элемент ИЛИ, элемент задержки, оперативное запоминающее устройство, счетчик адреса, элемент И, генератор тактовых импульсов, источник сигнала

4(произвольнои Аормы, выход которого подключен к первому информационному входу коммутатора, выход которого является выходной информационной шиной, второй информационный вход коммута-: тора соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а управляющий вход объединен с первым входом элемента ИЛИ, первым входом элемента И, первым управляющим входом цифрового анализатора спектра и подключен к выходу старшего разряда счетчика адреса, вход установки в "0 которого объединен с входом генератора тактовых импульсов и подключен к выходу

55 цифрового анализатора спектра, второй управляющий вход которого объединен с управляющим входом вычитателя и подключен к выходу элемента И, второй вход которого соединен с первым д(пТ) х,(пТ) x,(nT), По положительному фронту этого импульса код разности 1(пТ) заносится в ЦАС 13. После перебора N адресов, нахождения соответствующих разностей и записи их в ЦАС 13 на выходе старшего разряда счетчика 8 адреса вновь устанавливается логический "0", что инициирует вычисление дискретного преобразования Фурье для первых и разностей

И-1 .2и

1 — nk

S (

Одновременно происходит запись в

ОЗУ 7 следующей реализации с выхода источника 1 и процедура повторяется вновь. После выполнения М таких циклов на выходе ЦАС 13 появляется логический "0", ЦАС 13 производит усреднение полученных результатов

5 1531218 6

Таким образом, происходит регист- 1 рация отсчетов х(пТ) напряжения x(t) М на выходе ИСПФ 1. Адреса ячеек ОЗУ 7 генерирует счетчик 8 адреса, который переключается по положительно у 5 фронту импульсов, поступающих со второго выхода элемента 4 (фиг. 2, сигнал i). После записи N отсчетов на выходе старшего разряда счетчика

8 адреса устанавливается логическая

"1" (фиг. 2, сигнал а ) . Вследствие этого информационный вход АЦП 5 подключается через коммутатор 2 к выходу ЦАП 5 подключается через коммутатор 2 к выходу ЦАП 9, блокируется распространение импульсов записи элементом ИЛИ 6, т.е. ОЗУ 7 находится в режиме чтения и деблокируется элемент И 11. Счетчик 8 адреса последо- 20 вательно формирует адреса ячеек

ОЗУ 7, начиная с нулевого и цифровые коды отсчетов АЦП 5. предварительно записанные в ОЗУ, поступают на вход

АЦП 9, где преобразовываются в ана- 25 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я логовую форму и через коммутатор 2 подаются на информационный вход АЦП

5. По окончании аналого-цифрового преобразования на управляющий вход вычитателя 10 с первого выхода элемента 4 задержки через элемент И 11 поступает импульс (фиг. 2, сигнал м ), разрешающий провести операцию вычитания между результатами двукратного и однократного преобразования от счета сигнала источника 1.

1531218

Составитель Ю.Спиридонов

Редактор Г.Волкова Техред Л.Сердюкова Корректор С.Черни

Заказ 7966/56 Тираж 884 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

П оиэводственно-издательский комбинат "Патент" ° г.ужгород, ул. Гагарина,101 р выходом элемента задержки, второй выход которого подключен к счетному входу счетчика адреса, информационные выходы которого соединены с соответ5 ствующими адресными входами оперативного запоминающего устройства, ин; формационные входы которого объединены с соответствующими первыми информационными входами вычитателя и являются входной информационной шиной, вторые информационные входы вычитателя объединены с соответствующими входами цифроаналогового преобраэователя и подключены к соответст= вующим выходам оперативного запоминающего устройства, управляющий вход которого соединен с выходом элемента

ИЛИ, второй вход которого объединен с входом элемента задержки и подключен к выходу одновибратора, вход которого является входной шиной управления, выходы вычитателя соединены с соответствующими информационными входами цифрового анализатора спектра, выход генератора тактовых импульсов является выходной шиной управления.