Устройство для автоматического измерения характеристик аналогоцифровых преобразователей

 

ехн":÷à .чад е.ы МБА

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) 606 204 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.04.74(21) 2020507/26-21 с присоединением заявки № .— (23) Приоритет (43) Опубликоваио05.05.78 Бюллетень № 17 (45) Дата опубликования описания lg, Qk,, 18.

2 (51) М. Кл.

Н 03 К 13/17

Государственный иомитет

Совета Министров СССР па делам изобретений н открытий (53) УДК 681.325 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. В, Ермишин и В. И. Коновалов

Львовский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института физико-технических и радиотехнических измерений (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ

ХАРАКТЕРИСТИК АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для автоматической поверки аналого-цифровых преобразователей (АЦП).

Известно устройство для автоматического измерения статистических характеристик АЦП, содержащее образцовый преобразователь кода в напряжение, блок управления, блок цифровой уставки, блок сравнения (1).

Недостатком такого устройства является низкая точность измерения.

Наиболее близко к предлагаемому устройство для автоматического измерения аналогоцифровых преобразователей, содержащее прсобразователь кодов, цифровой и вычитающий блок, задатчик кодов, источник образцового регулируемого напряжения, блок сравнения, два счетчика, блок синхронизации и управления, два аналого-цифровых преобразователя, индикаторы, дискриминаторы, задатчик вероятностей ошибок (2).

Однако известное устройство не позволяет определять динамическую составляющую погрешности, возникающу1о за счет изменения входного сигнала, и время преобразования.

Цель изобретения — повышение точности измерения и обеспечение возможности автоматического измерения времени преобразования. 25

Для достижения этой цели в устройство для автоматического измерения характеристик аналого-цифровых преобразователей, содержащее последовательно соединенные основной блок цифровой установки и первый преобразователь «код-напряжение», два элемента сравнения, второй преобразователь «код-напряжение», блок обработки кодов, первый вход которого подключается к выходу контролируемоlo аналого-цифрового преобразователя, а первыйй выход соединен со входом индикатора. введены генератор линейно нарастающего напряжения, два ключа, два триггера, пять элементов И, сумматор и дополнительный блок цифровой уставки, причем выход генератора линейно нарастающего напряжения соединсн с первыми входами обоих элементов сравнения и с первым входом первого ключа, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход — с выходом второго ключа и со входом контролируемого аналого-цифрового IIpeобразователя, выход первого преобразователя

«код-напряжение» соединен со вторым входом первого элемента сравнения, первым входом сумматора и первым входом второго ключа, второй BxOg KQTopol o II03Kл ючеlh li выходу ВТорого элемента И, второй вход сумматора через второй преобразователь «код-напряжение» сое606204 динен с первым входом третьего элемента И и через последовательно соединенный со вторым преобразователем «код-напряжение» дополнительный блок цифровой уставки — с выходом четвертого элемента И, а выход сумматора подключен ко второму входу второго элемента сравнения. Выходы обоих элементов сравнения подключены к соответствующим входам первого триггера, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И. Второй вход первого элементл. И соединен со вторым входом третьего элемента И и с первым выходом второго триггера, а второй вход второго элемента И вЂ” со вторыми входами четвертого и пятого элементов И и со вторым выходом втопого триггера, вход которого соединен со вторым выходом блока обработки кодов, третий выход последнего подключен к первому входу четвертого элемента И, выход которого соединен со входом дополнительного блока цифровой уставки, второй вход блока обработки кодов соединен с выходом третьего элемента И, а третий — с выходом пятого элемента И, первый вход которого соединен с выходом основного блока цифровой уставки.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства.

Устройство состоит из генератора 1 линейно нарастаюшего напряжения, блоков 2 и 3 цифровой уставки, преобразователей 4 и 5 «коднапряжение», элементов сравнения 6 и 7, ключей 8 и 9, сумматора 10, триггеров 11 и 12, индикатора 13, блока обработки кодов 14, элементов И 35- — 19, причем выход генератора 1 соединен с первыми выходами элементов сравнения 6 и 7 и с первым входом ключа 8. Второй вход ключа соединен с выходом элемента И 15, а выход соединен с выходом ключа 9 и подключается ко входу контролируемого преобразователя 20, выход преобразователя 4 соединен со вторым входом элемента сравнения 6, первым входом сумматора 1О и первым входом ключа 9, второй вход которого соединен с выходом элемента И 16. Второй вход сумматора 10 соединен с выходом преобразователя 5, вход которого соединен с первым входом элемента

18 и с выходом блока цифровой уставки 3, вход которо о соединен с выходом элемента

И 17. Выход сумматора 10 подключен ко второму входу элемента сравнения 7, выходы элементов сравнения 6 и 7 соединены с соответствующими входами триггера 11, выход которого соединен с первыми входами элементов И 15 и 16. Второй вход элемента И 15 соединен со вторым входом элемента И 18 и с первым выходом триггера 12, второй выход которого соединен со вторым входом элемента И 16 и со вторыми входами элементов И 17 и 19. Первый вход элемента И 19 соединен с выходом блока 2 цифровой уставки и входом преобразователя 4, первый вход блока обработки кодов 14 соединяется с выходом контролируемого преобразователя 20, второй и третий входы — с выходами элементов И 18 и 19 соответственно, первый выход блока обработки кодов 14 соединен со входом индикатора 13, второй

io

15 гю

?5 и

55 ьо выход — со входом триггера 12, а третий выход — с первым входом элемента И 17.

Устройство работает следующим образом.

В блоке 2 цифровой уставки записываются коды, соответствующие выбранным точкам диапазона измерения входного сигнала преобразователя 20. Записанный код первой точки (Np) поступает в преобразователь 4, где преобразуется в соответствующий уровень напряжения

Up. В исходном состоянии триггер 12 потенциалом одного выхода запрещает прохо>кдение сигнала через элементы И 15 и 18, а потенциалом другого выхода разрешает прохождение сигнала через элементы И 16, 17 и 19. Код, записанный в блоке 2 цифровой уставки, через элемент И 19 переписывается в память блока обработки кодов 14, к другому входу которого подключен выход контролируемого преобразователя 20.

В блоке цифровой уставки записывается код, соответствуюгций разности уровней напряжения 11Π— U i, который преобразуется в напряжение преобразователем 5. С преобразователя 4 напряжение Up поступает на элемент сравнения 6, ключ 9 и сумматор 10, где складывается с напряжением, поступающим с преобразователя 5, после чего поступает на один вход элемента сравнения 7. На другие входы элементов сравнения 6 и 7 поступает линейно нарастающее напряжение с генератора l.

В момент tp равенства линейно нарастающего напряжения и уровня напряжения Up элемент сравнения 6 вырабатывает сигнал, перебрасывающий триггер 11. Этот сигнал, пройдя через элемент И 16, открывает ключ 9,- и на контролируемый преобразователь 20 поступает образцовое напря>кение с преобразователя 4.

В момент ti линейно нарастающее напряже- . ние становится равно Ui, элемент сравнения 7 возвращает триггер 11 в исходное состояние, и ключ 9 закрывается. В течение времени ti—

tp контролируемый преобразователь 20 преобразует напря>кение Up в соответствуюший ему код N„,, который поступает в блок обработки кодов 14 и запоминается, после чего процесс повторяется. Процесс продолжается m раз, достаточных для исключения случайной составляю щей погрешности. После выполнения преобра.зователем 20 преобразований блок обработки кодов 14 определяет среднее значение М,р из

m кодов 1„и сравнивает его с кодом Np, соответствующим образцовому напряжению Ui>.

Если интервал времени t) — 1p меньше времени преобразования преобразователя 20, Х . оказывается меньше Np, и блок 14 выдает импульс несоответствия, который, пройдя через элемент

И 17 и блок 3 цифровой уставки, увеличивает код уставки на заданную величину.

Процесс измерения продолжается до тех пор, пока окажется Nz = Np +-Л, где Л вЂ” допуск на суммарнуIo статическую погрешность преобразователя 20. В этом случае разность между N,ð„ïoëó÷åííûì с преобразователя 20, и кодом Np, определяемым блоком 14, представляет собой абсолютное значение статической погрешности преобразования контролируе606204 мого преобразователя 20 и индицируется в индикаторе 13.

Кроме того, блок обработки кодов 14 выдает импульс соответствия, перебрасываюгций триггер 12, который запрещает прохождение сигнала через элементы И 16, 17, 19 и разрешает прохождение сигнала через элементы И 15 и 18.

Код разности уровней U — Vi = hU переписывается через элемент И 18 в блок 14 и ум- >0 ножается на код скорости нарастания линейного напряжения (tg u), записанный предварительно в память блока 14. В результате время преобразования в индикаторе 13 индицируется как t . = tg а.AU. Время to i — 1„выбрано так, чтобы блоку обработки 14 было достаточно времени для вычислений.

В момент t4 i линейно нарастающее напряжение оказывается равным напряжению Uo, элемент сравнения 6 вырабатывает сигнал, перебрасывающий триггер 11. Этот сигнал, ирой- 20 дя через элемент И 15, открывает ключ 8, и на преобразователь 20 поступает образцовое линейно нарастающее напряжение с генератора 1.

Спустя время i< i — 1„, равное времени преобразования, линейно нарастающее напряжение оказывается равным U; элем нт сравнения 7 возвращает триггер 1! в исходное состояние, и ключ 8 закрывается. Код с преобразователя 20 запоминается в блоке 14, и процесс повторяется.

Процесс продолжается m раз. После выполнения преобразователем 20 преобразований блок 14 вычисляет среднее значение N из ср, m кодов и вычитает его из суммы кодов, записанных в блоках цифровых уставок 2 и 3. Эта сумма определяется блоком 14, в который при наличии разрешения от триггера 12 переписывается через элемент И 18 значения кода, хранимое в блоке 3, которое складывается с предварительно переписанным из блока 2 через элемент И 19 значением кода Np. Разность

40 между кодом, полученным на выходе преобразователя 20, и значением линейно нарастающего напряжения в конце времени преобразования, представляет собой динамическую погрешность преобразователя, возникающую в результате изменения входного сигнала за время 45 преобразования. Эта погрешность индицируется в индикаторе 13. Изменяя скорость нарастания линейного напряжения, можно определять динамическую погрешность при различных скоростях входного сигнала.

После определения динамической погреш50 ности все блоки возвращаются в исходное состояние. Из блока цифровой уставки 2 в преобразователь 4 поступает код, соответствующий точке диапазона входных сигналов, и процесс измерения, описанный выше, повторяется. По- ss верка преобразователя заканчивается после измерения характеристик преобразователя 20 во всех заданных точках.

Фар,мула изобретения

Устройство для автоматического измерения характеристик аналого-цифровых преобразователей, содержащее последовательно соединенные основной блок цифровой уставки и первый преобразователь «код-напряжение», два элемента сравнения, второй преобразователь

«код-напряжение», блок обработки кодов, первыи вход которого подключается к выходу контролируемого аналого-цифрового преобразователя, а первый выход соединен со входом индикатора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и обеспечения возможности автоматического измерения времени преобразования, в него введены генератор линейно нарастаюгцего напряжения, два ключа, два триггера, пять элементов И, сумматор и дополнительный блок цифровой уставки, причем выход генератора линейно нарастающего напряжения соединен с первыми входами обоих элементов сравнения и с первым входом первого ключа, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход соединен с выходом второго ключа и со входом контролируемого аналого-цифрового преобразователя, выход первого преобразователя «код-напряжение» соединен со вторым входом первого элемента сравнения, первым входом сумматора и первым входом второго ключа, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И, второй вход сумматора через второй преобразователь «код-напряжение» соединен с первым входом третьего элемента И и через последовательно соединенный со вторым преобразователем «код-напряжение» дополнительный блок цифровой уставки — с выходом четвертого элемента И, а выход сумматора подключен ко второму входу второго элемента сравнения, выходы обоих элементов сравнения подключены к соответствующим входам первого триггера, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, причем второй вход первого элемента И соединен со вторым входом третьего элемента И и первым выходом второго триггера, а второй вход второго элемента И соединен со вторыми входами четвертого и пятого элементов И и вторым выходом второго триггера, вход которого соединен со вторым выходом блока обработки кодов, третий выход которого подключен к первому входу четвертого элемента И, выход которого соединен со входом дополнительного блока цифровой уставки, второй вход блока обработки кодов соединен с выходом третьего элемента И, а третий — с выходом пятого элемента И, первый вход которого соединен с выходом основного блока цифровой уставки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 319065, Н 03 К 13/02, 28.10.71.

2. Авторское свидетельство СССР № 399059, Н 03 К 13/02, 05.02.74.

606204

Составитель И. Стоя

Тг хрен О.,г1уггнвая Корректор Д. Мельниченко

Тирани !086 П оггн ис нос

Редактор Б.Федотов

Заказ 24 1 6/36

1ii! I llll l! I осударственного; очаге н С и, г: Чин;ti .. он С(С1> но делан н и>()! в < lн нн j 1:,!> „н,н!! !:н. 45. Москва. Ж-Ч5, Раун си;l5j -;.о .;j,. 4/5

Фн, j;i,l I II!П <Па гент», г., кгop(! ул. !!рог ктная, 4