Устройство контроля параллельно-последовательных аналого- цифровых преобразователей

 

Изобретение относится к аналого-цифровой и информационно-измерительной технике. УЬтройство может быть использовано для исследования и настройки образ-цен аналого-цифровых преобразователей (АЦП) при изготовлении, а также при входном и выходном контроле изготовителями и потребителями АЦП. Цель изобретения - повышение точности контроля - достигается за счет того, что в устройство, срдержашее генератор пилообразного напряжения, делитель частоты, генератор тактовых импульсов, осциллограф, управляемый источник напряжения, сумматор, введены счетчик, переключатель, источники напряжения логи- , ческого нуля и единицы, мультиплексор, цифроаналоговый преобразователь, что, в свою очереДь, позволило осуществить контроль погрешности в точках стыковки двух ступеней параллельнб-последоаательного АЦП. 2 ил:Изобретение относится к аналого-цифт ровой и информ1ационно-измерительноЙ технике.Щелью изобретения является повышение точности контроля.На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - изображение на зкране осциллографа.Устройство содержит генератор 1 пилообразного напряжения, осциллограф 2. управляемый источник 3 напряжения, сумматор 4, первую выходную шину 5 устройства, делитель 6 напряжения, счетчик 7. переключатель 8. источник 9 напряжения логического нуля, источник 10 напряжения логической единицы, мультиплексор 11. цифроаналоговый преобразователь 12 (ЦАП) и генератор 13 тактовых импуЛьсов, вторую выходную шину 14 устройства.^ первую входную шину 15 устройства, вторую входную шину 16 устройства, третью, входную шину 17 устройства и четвертую входную шину 18 устройства, исследуемыйаналого-цифровой преобразователь 19 (АЦП).Устройство работает следующим образом..,Исследуемый АЦП 19 подключается к первой,шине 5 устройства и к второй шине 14 устройства. Кодовые выходы младшей ступени АЦП 19 соединяются с второй шиной 16 устройства., С помощью генератора 1 пилообразного напряжения (ГПН). управляемого источника 3 напряжения, делителя 6 напряжения и сумматора 4 на аналоговом входе АЦП формируется пилообразное напряжение, регулируемое по амплитуде сигналом с шины 15 и по величине постоянной составляющей (сигналом с входа 17). Сигнал с генератора 13 тактовых импульсов (ГТИ) синхронизирует работу узлов АЦП 1^. на выходах которого образуются коды. Так как быстродействующие прецизионные АЦП строятся, как правило, по параллельно-последовательной схеме из двух ступеней, то характеристики преобразования (вход-вы-слс41о ю елю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 Н 03 М 1/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ CCCP

1.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4729349/24 (22) 14;08.89 (46).30.01.92. Бюл. hh 4 (72) Ю.К. Крупянко и А.M. Симагин (53) 681.325(088.8) (56) "Электроника", 1980, hh 22, т. 53; с. 6165, Авторское свидетельство СССР

I% 1631725, кл,. H 03-M 1/10, 1989. (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПАРАЛЛЕЛЬНО-ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ .(57) Изобретение. относится к аналого-цифровой и информационно-измерительной технике, Устройство может быть использо-. вано для исследования и настройки образИзобретение относится к аналого-циф; ровой и информационно-измерительной технике.

Целью. изобретения является повышение точности контроля.

На фиг, 1 приведена функциональная схема устройства: на фиг. 2 — изображение на экране осциллографа.

Устройство содержит генератор 1 пилообразного напряжения,.осциллограф 2, управляемый источник 3 напряжения, сумматор 4, первую выходную шину 5 устройства, делитель 6 напряжения, счетчик 7, . переключатель 8, источник 9 напряжения логического нуля, источник 10 напряжения логической- единицы, мультиплексор 11, цифроаналоговый преобразователь 12 (ЦАП) и генератор 13 тактовых импульсов, вторую выходную шину 14 устройства„пер- вую входную шину 15 устройства, вторую входную шину 16 устройства, третью. входную шину 17 устройства и четвертую входную шину 18 устройства, исследуемый цов аналого-цифровых преобразователей (АЦП) при изготовлении, а также при. входном и выходном контроле изготовителями и потребителями АЦП. Цель изобретения— повышение точности контроля — достигается за счет того, что в устройство, содержашее генератор пилообразного напряжения, делите()ь частоты, генератор тактовых импульсов, осциллограф, управляемый. источник напряжения, сумматор, введены счетчик, переключатель, источники напряжения логи, ческого нуля и единицы, мультиплексор, цифроаналоговый преобразователь, что, в свою очередь, позволило осуществить контроль погрешности в точках стыковки двух ступеней параллельн()-последовательного АЦП. 2 ил. аналого-цифровой преобразователь 19 (АЦП).

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый АЦП 19 подключается к первой шине 5 устройства и к второй шине

14 устройства. Кодовые выходы младшей ступени АЦП 19 соединяются с второй шиной 16 устройства.

С помощью генератора 1 пилообразного напряжения (ГПН), управляемого источника 3 напряжения, делителя 6 напряжения и сумматора 4 на аналоговом входе АЦП формируется пилообразное напряжение, регулируемое по амплитуде сигналом с шины 15 и по величине постоянной составляющей (сигналом с входа- 17). Сигнал с генератора 13 тактовых импульсов (ГТИ) синхронизирует работу-узлов АЦП 1g, на выходах которого образуются коды. Так как быстродействующие прецизионные АЦП строятся, как правило, по параллельно-последовательной схеме из двух ступеней, то характеристики преобразования (вход-вы1709519

4 ход) АЦП имеет 2К точек стыковок (где К— число разрядов старшей ступени ЯЦП— обычно имеет величину К = 3 — 6), В точках стыковок погрешность максимальна и поэтому для контроля погрешности АЦП наибо- 5 лее важно (и как правило достаточно) провести контроль именно в точках стыковки характеристик m-разрядной. младшей и

К-разрядной старшей ступеней, 10

В идеальном случае диапазон О преобразования младшей ступени должен быть . равен двум квантам р (квант q — единица младшего разряда) ЦАП старшей ступени преобразования, потому что 2q — это предел

15 цифровой коррекции в схеме ППАЦП. В случае, если 0 2q, то характеристика ППАЦП нелинейна и макет иметь разрывы.

При подключении к входам мультиплексора 11 младших m разрядов АЦП 19, на последовтаельно поступают, кроме кодовых, комбинации АЦП, кодовые комбинации

"все 1" и ."все О". На вход вертикальной развертки осциллографа 2 поступают аналоговые сигналы с выхода ЦАП 12, которые 25 представляют собой два постоянных уровня, соответствующие кодам "все 0" и "все1", и аналоговый сигнал; пропорциональный коду АЦП 19 в младших разрядах. Постоянные уровни показывают границы АЦП. Так

30 как к шине 16 мультиплексора 11 подключены все разрядные выходы АЦП 19, кроме К старших, то при подаче на аналоговый вход

АЦП 19 входного пилообразного напряже35 ния,. полностью перекрывающего входной диапазон (т.е. от 9 В до Овх.w®,) на экране осциллографа наблюдается напряжение, представляющее характеристику преобразования (фиг. 2а) с " 2К точками излома в виде кусочно-ломанной линии (КЛЛ).

При идеальной работе АЦП 19 КЛЛ располагается точно посередине между прямыми линиями на экране осциллографа. При допустимой погрешности огибающая ло45 манной линии деформируется, оставаясь в пределах, ограниченных прямыми (фиг. 2б).

При недопустимой погрешности АЦП 19(его неисправности) КЛЛ касается одной из прямых линий и образует дополнительный разрыв (фиг. 2в), 50

Для определения точности стыковки сигналом по входу 18 замыкают соответствующий ключ в переключателе 8, подключая

m-й вхоД мультиплексора 11 к выходу источника 9 напряжения логического нуля, что приводит к изменению вида КЛЛ, как показано на фиг. 2г., При этом положении переключателя легко определить с большой точностью качество стыковки в любой из 2 К точек, для выходы мультиплексора 11 и входы ЦАП 12 20 чего необходимо сигналами по входам 15 и

17 изменить величину переменного сигнала и уровень постоянного (фиг. 2д). Подробное рассмотрение качества стыковки необходимо не только при контроле, но и при регулировке АЦП 19 в процессе настройки.

При подключении к входам 16 устройства старших разрядов АЦП 19 может быть проведена правильность работы остальной цифровой части АЦП 19.

Предложенное устройство позволяет с помощью простых средств контролировать погрешность ППАЦП, определить запасы точности (погрешности) в пределах заданного допуска и, в случае необходимости, провести регулировку.

Формула изобретения

Устройство контроля параллельно-последоватеФьных аналого-цифровых преобразователей. содержащее генератор пилообразного напряжения, первый выход которого соединен с первым входом осциллографа, управляемый источник напряже- " ния ° вход которого является первой входной шиной устройства, а выход подключен к первому входу сумматора„выход которого является первой выходной шиной устройства; делитель напряжения, первый вход кото- . рого соединен с вторым выходом генератора пилообразного напряжения, второй вход является второй входной шиной устройства..а выход подключен к второму входу сумматора, генератор тактовых импульсов, выход которого является второй . выходной шиной устройства, о т л и ч а ю.щ e e с я тем, что, с целью повышения точности контроля, в него введены счетчик, переключатель, источник напряжения логического нуля, источник напряжения логической единицы, мультиплексор и цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с вторым входом осциллографа, третий выход генератора пилообразного напряжения соединен со счетным входом счетчика, первый и второй выходы которого подключены к первому и второму управляющим входам мультиплексора соответственно, входы с первого по(в- I)-й группы информационных - входов мультиплексора и первый информационный вход переключателя являются третьей вход4. ной шиной устройства, а в-й вход группы информационных входов мультиплексора подключен к выходу переключателя, второй информационный вход которого обьединен с (в+1)-м информационным входом мульти-. плексора и подключен к выходу источника напряжения логического нуля, (m+2)-й инФормационный вход мультиплексора под1709519

1.

Составитель И;Романова

Техред М.Моргентал Корректор H.Ðåâñêàÿ

Редактор Н.Коляда

Заказ 436, Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при, ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб;, 4/5

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

5 ключен к выходу источника напряжения логической единицы, а выходы соединены с соответствующими входами цифро-аналоI гового преобразователя, управляющий вход переключателя является четвертой входной шиной устройства.