Устройство для автоматического определения динамических характеристик аналого-цифровых преобразователей

 

А.А. Бакиров и А.И. Заико

Уфимский авиационный институт и в-Ощцконикидзе яис1 (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54j ьстяоиство для явтоилтичвского опявдвлвиия

ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Известно устройство для автоматического измерения статистических ха- 0 рактеристик случайных погрешностей аналого-цифровых преобразователей, содержащее блок цифровой установки, исследуемый преобразователь, цифросвой блок сравнения, образцовый цифро-д

;аналоговый преобразователь, распределитель, арифметическое устройство, делители (1).

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для определения интегральной функции распределения случайных погрешностей аналого-цифровых преобразователей (АЦП) в динамическом режи5 ме.

Устройство позволяет определять ин уо тегральную функцию распределения случайных погрешностей АЦП в статическом режиме. Однако устройство не определяет вероятностные характеоисти2 ки погрешностей АЦП в динамическом режиме.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для автоматического измерения статистических параметров точности преобразователей формы информации, содержащее образцовый цифро-аналоговый преобразователь, выход которого подключен к первому входу аналогового блока сравнения, второй вход которого объединен с первым входом исследуемого преобразователя, при этом выход исследуемого преобразователя подключен к первому в::оду цифрового блока сравнения, второй вход которого подключен к первому входу образцового цифроэналогово" го преобразователя, а выход соединен сэ входом арифметического устройства (2).

Устройство позволяет определять интегральную функцию распределения случайных погрешностей АЦП для реальных динамических сигналов, Однако

0292 4

Устройство работает следующим образом.

Для того чтобы определить интегральную функцию распределения случайных погрешностей исследуемого преобразователя в заданной точке шкалы, в блоке 2 цифровой уставки набирается код, соответствующий заданной точке.

По сигналу "Пуск" начйнает работу распределитель 11, определяющий последовательность работы узлов устройства. По командам с распределите4О

4$ ля 11 код иэ блока 2 цифровой устав50 ки записывается по раздельным входам в ЦАП 3 и открывается ключ 8. На выходе ЦАП 3 образуется пропорциональ,ный коду образцовый сигнал Х, кото55

3 94 устройство обладает недостаточной точностью. Это объясняется тем, что моменты запуска исследуемого АЦП не синхронизированы с. моментами попадания входного сигнала в заданную точку шкалы, а производятся с опре" деленной тактовой частотой. Вследствие этого возможны случаи, когда попадание входного сигнала в заданную точку не совпадает с моментом запуска АЦП. В этом случае образцовый код будет соответствовать заданной точке шкалы, а результат преобразования соответствовать сигналу, который был на входе АЦП в момент его запуска. Это приводит к ошибкам в определении погрешности АЦП.

Цель изобретения — повышение точности определения интегральной функции распределения случайных погрешностей аналого-цифровых преобразователей в динамическом режиме.

Поставленная цель достигается тем, чтс в устройство для автоматического определения динамических характеристик аналого-цифровых преобразователей, содержащее образцовый цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к первому входу аналогового блока сравнения, @торой вход которого объединен с первым входом исследуемого преобразователя, выход исследуемого преобразователя подключен к первому входу цифрового блока сравнения, второй вход которого подключен к первому входу образцово.го цифроаналогового преобразователя, а выход соединен со входом арифметического блока, в него введены блок цифровой установки, ключ, два делителя и распределитель, причем выход аналогового блока сравнения подключен к первому входу ключа, выход которого через последовательно соединенные первый и второй делители подключен ко входу распределителя, первый выход которого соединен со входом блока цифровой уставки, а второй выход подключен ко второму входу ключа, при этом выход блока цифровой уставки подключен к первому входу образцового цифроаналогового преобразователя, второй вход которого подключен к выходу первого делителя, а второй вход исследуемого преобразователя соединен с выходом ключа.

Введение делителей и ключа, а также подключение выхода аналогового

5 о

25 зо

35 блока сравнения через ключ к запускающему входу исследуемого АЦП позволяет производить запуск последнего только в моменты равенства входного сигнала заданному, что повышает точность определения погрешности АЦП в динамическом режиме.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит шину 1 подачи испытательного сигнала, блок 2 цифровой уставки, выход которого подключен к первому входу образцового цифроаналогового преобразователя (ЦАП)

3, выход которого подключен к первому входу аналогового блока 4 сравнения, второй вход которого подключен к первому входу исследуемого преобразователя 5, выход которого через цифровой блок 6 сравнения подключен ко входу арифметического блока 7, второй вход блока 6 сравнения подключен к выходу блока 2 цифровой уставки, вход ключа 8 соединен с выходом аналогового блока 4 сравнения, а выход через последовательно соединенные делители 9 и 10 подключен ко входу распределителя 11, первый выход распределителя 11 подключен ко входу блока 2 цифровой уставки, а второй выход подключен ко второму входу ключа 8, выход которого подключен ко второму входу исследуемого преобразователя 5, второй вход образцового ЦАП 3 подключен к выходу делителя 9. рый поступает на аналоговый блок 4 сравнения.

На вход исследуемого преобразователя 5 с шины 1 поступает испытательный динамический сигнал X(t), который в зависимости от целей.исследования является случайным про. цессом, гармоническим сигналом, либо другим сигналом требуемого вида. 5

Кроме того, на исследуемый преобразователь подается реальный, из-» меряемый сигнал. Одновременно сигнал с шины 1 поступает на вход аналогового блока 4 сравнения, на друг и вход которого подается постоянный сигнал с ЦАП Хо„. Аналоговый блок 4 сравне- ния выдает сигнал в виде одиночного импульса лишь при равенстве сигналов на его входах. 15

Этот импульс через открытый ключ

8 поступает на запуск исследуемого преобразователя 5. Таким образом, исследуемый преобразователь 5 запускается только тогда, когда сигнал Х(t) 20 на шине 1 равняется уровню образцового сигнала Х „ на выходе ЦАП.

В результате преобразования И лР исследуемого преобразователя 5 и код

N с блока 2 цифровой уставки подают- 25

J ся на входы цифрового блока б сравнения, который выдает сигнал в виде одиночного импульса на арифметический блок 7 лишь в случае выполнения условия 30

N 11Ð (1)

Исследуемый преобразователь 5 производит преобразование сигнала установленное число раз (число запусков в серии постоянно и определяется делителем 9) и результаты сравнения при этой серии преобразований регистрируются арифметическим блоком 7.

По окончании первой серии преоб- 40 разований на выходе делителя 9 появляется импульс, который поступает на счетный вход образцового ЦАП и таким образом, в регистре ЦАП оказы,вается записанным число N " 1.

4$

Образцовый ЦАП преобразует новое значение кода и на вход аналогового блока 4 сравнения начинает поступать новое значение образцового сигнала

"gt Х01 До SO

Исследуемый преобразователь производит новую серию преобразований, запускаясь в те моменты времени, когда сигнал X(t) на шине 1 оказывается равным образцовому сигналу

Х0 . При этом цифровой блок 6 сравнения производит сравнение кода и > с новыми значениями выходного кода

940292 6 исследуемого преобразователя, выдавая сигнал на арифметический блок 7 при выполнении условия (1). Результаты новой серии преобраэовайий регистрируются в арифметическом блоке 7. Далее дается новое приращение образцового сигнала и производится новая серия преобразований сигнала

ХОЪ = Х04 - 26

Всего производится m серий преобразований по и преобразований в каждой серии, Выбор количества серий m и числа преобразований в серии и определяется требуемой точностью измерения и интегральной функции распределения случайных погрешностей.

Величина Ь приращений образцо.вого напряжения выбирается такой, чтобы при Х = Х „ - п1 Д в последней серии измерений в арифметическом. блоке 7 записывается число и.

После и-го преобразования в последней серии сигнал с делителя 1О поступает на распределитель 11, который закрывает ключ 8.

По результатам измерений арифметический блок 7 определяет интегральную функцию распределения случайных погрешностей исследуемого преобразователя в динамическом режиме. Аргументом функции служат значения

Д,,m bä, а значения функции определяются как частное от числа импульсов, зарегистрированным арифметическим блоком в i-ой серии к общему числу преобразований в этой серии.

На этом измерения в данной точке шкалы заканчиваются. Далее в блоке 2 цифровой уставки набирается код, соответствующий новой точке шкалы,, подается команда ."Пуск" и цикл работы повторяется.

Предлагаемое устройство, по срав- нению с известным, позволяет повысить точность определения интегральной функции распределения погрешностей

АЦП в динамическом режиме. Это обусловлено тем, что в предлагаемом устройстве запуск АЦП производится только в те моменты времени, когда входной сигнал оказывается равным заданному. Вследствие этого с об. разцовым кодом сравнивается результат преобразования исследуемым АЦП сигнала, соответствующего именно этому образцовому коду, а не какоголибо другого сигнала, бывшего на входе АЦЙ в момент его запуска.

Формула изобретения

940292

ВНИИПИ Заказ 4686/77 Тираж 959 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Устройство для автоматического определения динамических характеристик аналого-цифровых .преобразователей, содержащее образцовый цифроаналоговыи преобразователь, выход которого, подключен к первому входу аналогового блока сравнения, второй вход которого объединен с первым входом ис- 10 следуемого преобразователя, выход исследуемого преобразователя подключен к первому входу цифрового блока сравнения, второй вход которого подключен к первому входу образцового цифро ts аналогового преобразователя, а выход соединен со входом арифметического блока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок цифровой уставки, щ ключ, два делителя и распределитель, 8 причем выход аналогового блока сравнения подключен к первому входу ключа, выход которого через последовательно, соединенные первый и второй делители подключен ко входу распределителя, первый выход которого соединен со входом блока цифровой уставки, а второй выход подключен ко второму входу ключа, при этом выход блока цифровой уставки подключен к первому входу образцового цифроаналогового преобразователя, второй вход которого подключен к выходу первого делителя, а второй вход исследуемого преобразователя соединен с выходом ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

6 319065, кл. H 03 K 13/02, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

NÃ 684734, кл. Н 03 K 13/02, 13 02.78.