Устройство для измерения дифференциальной нелинейности быстродействующих аналого-цифровых преобразователей

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

936416 (6l ) Дополнительное к авт. санд-ву (51) M. Кл.

{22) Закалено 10.10.80 (21) 2ЭЭ1 0У18-21 с присоедкнением заявки М

Н 03 К 13/02

9кударетвкнны1 комнткт

СССР ио данам нэойретеннЯ н открытнй (23) Приоритет

Опублнковано1).06,82. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 17. 06. 82 (53) УДК681 325 (088.8) (72) Автор. изобретения

Б, Ю, Жаленас (7I) Заявитель (5") УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ

НЕЛИНЕЙНОСТИ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИ) АНАЛОГОЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно к технике измерения электричег.— ких параметров быстродействующих аналого-цифровых преобразователей (АЦП)

5 и может быть применено при разработке и серийном производстве АЦП.

Одним из основных и наиболее трудноизмеряемых параметров АЦП является дифференциальная нелинейность харак- 10 теристики квантования, под которой понимают разницу между действительным и расчетным значением аналогового сигнала, поступающего на вход АЦП, при котором выходной код принимает заданное значение.

Трудность измерения дифференциальной нелинейности заключается в том, что для каждой точки характеристики

АЦП необходимо определить величину 2î аналогового сигнала, которая соответствует центру заданного кода.

Известно устройство для измерения дифференциальной нелинейности АЦП, 2. состоящее из регулируемого образцового источника напряжения, функциональ" ного генератора, цифрового индикаторного устройства и измеряемого АЦП.

На вход АЦП подается суммарное напряжение регулируемого источника и функционального генератора, которое изменяется во времени. Выходные коды АЦП, регистрируются при помощи цифрового индикаторного устройства (1).

Недостатками данного устройства являются низкая производительность и высокие требования, предьявляемые к регулируемому источнику и измерителю напряжения.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для измерения дифференциальной нелинейности аналого-цифровых преобразователей, содержащее аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом интегратора и входом интегрирующего измерителя напдвже936416 ния. а выход — с первым входом цифpoeîã:-. компаратора, второй вход которого г|адключен к выходу устройства задания кодл, вход интегратора соединен с вьхадом устройства управления, шина тактовых импульсов соединена с тактовым входом аналого-цифрового преобразователя. Устройс во представляет собой замкнутую систему автоматического регулирования релейного 0 типа. За счет обратной связи в системе устанавливаюгся автоколебания, а интегрирующий измеритель напряжения измеряет среднее значение аналогового сигнала. саответствуюцего центру за дан||ого yoðä

Недостатком данного устройства является то, что оно мало пригодно для измерения дифференциальной нелинейности бь:стродействующих AUIl параллельного типа, так как при измерении аналогового сигнала четных кодов 8, 16. 32, 64 и т.д. и |их комбинаций, при которых происходит одновременное переключение нескольких ксмпараторов

АЦП, устройство работает неустойчи— во. При этом увеличивается погрешность измерения, которая превышает ьеличину, равную 0|5 единицы младшего раэ ряда A П .

Цель изобретения — повышение устойчивости работь! устройства, уменьшение погрешности и увеличение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, 35 что в устройство для измерения дифференциальной нелинейности бь стродействуюц|их аналого-цифровых преобра зователей, содержащее аналого-цифровой пр=.îáðàçîâàòåëü, вход которого

4Î соединен с выходом интегратора и входом интегрирующего измерителя напряжения, а выход - с первым входом цифрового компаратора, второй вход которого подключен к выходу устройства

4$ задания кода, вход интегратора соединен с выходом устройства управления,шина тактовых импульсов соединена с тактовым входом аналого-цифрового преобраэо" вателя,введены элемент запрета,выполю ненный на двух вентилях 2И-HE и инвертирующий формирователь импульсов запрета, вход которого соединен с шиной тактовых импульсов, а выход подключен к первым входам вентилей 2И-НЕ, 55 вторые входы которых соединены с выхо. дами цифрового компаратора, а выходы подключены ко входам устройства управления .

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - график, поясняющий работу устройства.

Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП ) 1, цифровые выходы которого подключены к цифровому компаратору 2 код А). С другой стороны к цифровому компаратору подключено устройство задания кода 3 (код В) . Выходь цифрового компаратора A (В и A ) В через элемент 4 запрета подключены к устройству 5 управления интегратора 6, выход которого подключен к аналоговому входу АЦП и к интегрирующему измерителю 7 напряжения. Выход формирователя 8 импульсов подключен к параллельно соединенным входам управления элемента 4 запрета, а на его вход подаются тактовые импульсы АЦП, Устройство работает следующим об разом.

Цифровой компаратор 2 производит сравнение цифрового кода ЛЦП 1 (код А) с заданным кодовым числом код В). Если в данный момент А < В, устройство 5 управления выдает на вход интегратора 6 напряжение — U, в резуль тате чего напряжение на входе АЦП 1 линейно возрастает, как показано на фиг, 2. B момент времени, когда код Р превышает заданный код В, на выходе цифрового компаратора 2 появляется сигнал A ) В, который переключает устройство управления так, что на вход интегратора 6 поступает напряжение

+LP. При этом напряжение на выходе инterðàòîðà 6 линейно уменьшается до тех пор, пока код А становится меньше кода В, после чего цикл работы повторяется.

Таким образом, на входе АЦП 1 устанавливаются колебания формы симметричного треугольника с постоянной составляющей, величина которой зависит от заданного кода В. Интегрируюц|ий измеритель 7 напряжения показывает среднее значение аналогового сигнала 0> ч,который соответствует центру выС|ранного кода (фиг. 2).

Для улучшения устойчивости работы устройства, уменьшения погрешности и увеличения быстродействия измерения дифференциальной нелинейности введен элемент 4 запрета и формирователь 8 импульсов, которые работают следующим образом.

С приходом фронта тактового импульса АЦП 1 срабатывает формирова5 93 тель 8 импульсов, который выдает на элемент 4 запрета инвертироввнные импульсы, запирающие его во время переходных процессов, появляющихся в

АЦП 1 во время тактового импульса и в цифровом компараторе 2 во время изменения кодового числа А. После окончания импульса запрета в устройство 5 управления поступает установившийся сигнал управления AC 8 либо А>В. Длительность импульсов запрета должна. превышать длительность тактовых импульсов.

Формула изобретения

Устройство для измерения дифференциальной нелинейности быстродействующих аналого-цифровых преобразователей, содержащее аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом интегратора и входом интегрирующеro измерителя напряжения, а выход - с первым входом цифрового компаратора, второй вход которого

6416 d подключен к выходу устройства задания

Мода, вход интегратора соединен с вы ходом устройства управления, шина тактовых импульсов соединена с тактовым входом аналого-цифрового преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения устойчивости работы устройства, уменьшения погрешности и увеличения быстродейст" вия, в него введены элемент запрета, выполненный на двух вентилях 2И-НЕ, и инвертирующий формирователь импульсов запрета, вход которого соединен с шиной тактовых импульсов, а выход подключен к первым входам вентилей с

2Я-HE вторые входы которых соединены с выходами цифрового компаратора, а выходы подключены к входам устройства управления, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Измерительная техника, 1971, Р 8.

2. E1ectroniс Engineering, 1976, 11." 583, с. 57-60 (прототип ).

Составитель В. Иахнанов

Редактор Н. Воловик Техреду И. Гайду Корректор 6. Макаренко

Заказ 3256/75 Тираж 959 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11)ОЦ Москва Ж-3 Раушская наб., g. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4