Способ измерения нелинейности цифро-аналоговых преобразователей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<щ995306

Сюмз Советских

Социаяистйческих

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61)Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25,07. 80 (21) 2961657/18-21 с присоединением заявки МН 03 К 13/02

Государственный комитет

С.СС Р по делам изобретений и открытий. (2,3) Приоритет

Опубликовано 0702.83. Бюллетень М-5

f33) УДК 681. 325 (08&.8) Дата опубликования описаиия 070283 (72) Автор изобретения

A È.Кисин

{11) Заявитель (54) СПОСОБ ИВМЕРЯНИЯ НЕЛИНЕЙНОСТИ ЦИФРОИИЛОГОБЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕИ

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения нелинейности цифро-аналоговых . преобразователей (ЦАП), — 5

Известен способ измерения нелинейности QAII, заключающийся в- сравнении выходного напряжения Цйл с эталонными напряжениями и измерением их разности (1).

Недостатком метода является низкая точность измерения, обусловяенная погрешностью формирования эталонных напряжений.

Известен также-способ измерения нелинейности цифро-аналоговых преобразователей, заключающийся в сравнении выходных напряжений отдельно— включенных, начиная со старшего, раз- рядов проверяемого цифро-аналогового преобразователя с образцовыми наПря- жениями эталонного источника и изме-. рения их разности 2).

Недостатком данного способа является низкая точность, обусловленная погрешностью формирования образцовых напряжений .

Цель изобретения - повьааение точности измерения нелинейности.

Поставленная цель достигается согласно способу измерения нелинейнос» ти. цифро-аналоговых преобразователей, заключающемуся в сравнении выходных напряжений отдельно включенных, начиная со старшего, разрядов цифро- аналогового преобразователя с Образцовыми напряжениями эталонного источника и измерении их разности, перед операцией сравнения выходного напря- . жения старшего разряда цицеро-аналогового преобразователя регулируют образцовое напряжение эталонного ис точника до величины, равной половине увеличенного на ступень квантования максимального значения выходного напряжения цифро-аналогового преобразователя, а перед сравнением .выход». ного напряжения каждого из последующих разрядов регулируют образцовое напряжение эталонного источника до величины, равной половине выходного напряжения прерыдущего разряда .

На чертеже приведена структурная схема устройства,:реализующего способ измерения нелинейности ЦАП. устройство содержит источник 1 опорного напряжения, блок 2 управления, проверяемый ЦаП 3, вольтметр

4, однополюсный переключатель 5, магазин б сопротивлений, прецизионные995306

U>„+p г +p+<>

1-1 1

2 г

U.

1-1 г +"1" Рр U л 2 — + — + — + +

1-1 1-2 21" 3

U) г„+г ° г + 2 -"- Р1-2

+-. +1,S . + —. +...+

1 1г 2 з

il +4(5у=. + . + . t...+ +t.27,5p . + . +-. +1

Ч 1 2 "1 I 1 1

21 21-" 21-2 2 21-1 2<-2 2

3 <У,. <+ЗУ

21 21 2 2 /

Таким образом погрешность измерения 60 нелинейности i -го разряда д ; состав.ляет резисторы 7 и 8 одного номинала, двухполюсный переключатель 9.

Устройство работает следующим образом.

Источник 1, магазин 6 сопротивлений, переключатели 5 и 9 и резисторы

7 и 8 образуют регулируемый эталонный источник образцовых напряжений.

В исходном положении с помощью блока 2 управления на выходе ЦАП 3 устанавливается максимальное напряжение, Магазином 6 сопротивлений производится регулировка образцового напряжения на подвижном контакте переключателя 5 таким образом, чтобы вольтметр показал превышение этим напряжением выходного напряжения ЦАП на величину ступени квантования. В результате на подвижном контакте переключателя 5 формируется образцовое напряжение U.

После этого на выходе ЦАП 3 включается напряжение наиболее значащего (старшего) разряда и включается переключатель 5. Вольтметр измеряет разность r<(, поступающих на него напряжений. Затем переключается переключатель 9 и вольтметр измеряет разность

r,". Проведенные измерения позволяют определить величину выходного напряжения старшего разряда, выразив ее через увеличенное на ступень квантования максимальное выходное напряжение ЦАП + 1"., 1 + „+p r„ y v „" и

= — +v (- g 5î

Отсюда видно, что величина нелинейности i-го разряда д; составляет 2

Д-= — "+ —. +.. + — Ф1 . 1,5р к

2)1 2j 2."

d = f(5p — ° . (+-. + (+()

1 (21 I 21

Отсюда видно, что величина нелинейности первого разряда составляет д„= .=r„+1,5y. Таким образом погрешность измерения нелинейности первого разряда д 1 составляет сР— — + 1,5р.

Аналогичным образом последовательно осуществляется измерение нелинейности последующих разрядов. Для общности рассмотрим процесс измерения нелинейности i - ro разряда ЦАП . (С помощью блока 2 управления на выходе ЦАП 3 устанавливается напряжение предыдущего i -1-го разряда. Магазином 6 сопротивлений произ водится регулировка образцового напряжения на подвижном контакте выключенного переключателя 5 таким образом, чтобы вольтметр показывал О. В результате на подвижном контакте переключателя

5 формируется образцовое напряжение, равное выходному напряжению ) -1-ro разряда О„После этого на выходе ЦАП 3 включается напряжение i-го разряда и включается переключатель 5.Вольтметр измеряет разность rÄ . поступающих на него напряжений. Затем переключается переключатель 9 и вольтметр иэме30 ряет разность г . Проведенные измерения позволяют определить величину выходного напряжения i -го разряда, выразив ее через увеличенное на ступень квантования максимальное выходное напряжение ЦАП и результаты измерений нелинейности предыдущих разрядов

Учитывая, что в скобках стоит сумма геометрической прогрессии, получаем

Следовательно, предлагаемый способ позволяет измерять нелинейность разрядов ЦАП с погрешностью, не превышающей утроенную погрешность измерителя разности сравниваемых напряжений (в данном устройстве вольтметра).

Значение максимальной нелинейности

ЦАП вычисляется как полусумма абсолютных величин нелинейности отдельно включенных разрядов.

995306

Формула изобретения

Составитель A.Ñèìàãèí

Редактор С.Юско ТехредМ.Надь Корректор Е. Рошко

3 ак аэ 6 70/45 Тираж 9 34 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

Использование предлагаемого способа измерения нелинейности цифроаналоговых преобразователей дает возможность снизить погрешность измерения не менее, чем в 10 раз,,что обеспечивает повьыение выхода годных преобразователей по заданной- нелинейности не менее, чем н 10%. от общего количества выпускаемых изделий.

Способ измерения нелинейности цифро-аналоговых преобразователей,. заключающийся в сравнении выходных напряжений отдельно включенных, начиная со старшего, разрядов цифро-аналогового преобразователя с образцо выми напряжениями эталонного источника и измерении их разности, о т л и ю шийся тем, что, с целью повышений точности измерения, перед ,операцией сравнения выходного напряжения старшего разряда цифро-аналогового преобразователя регулируют образцовое напряжение эталонного источника до величины, равной половине увеличенного на ступень квантования максимального значения выходного напряжения цифра-аналогового преобразователя, а перед сравнением выходЮ ного напряжения каждого из последую- щих разрядов регулируют образцовое напряжение эталонного источника до величины, равной половине выходного напряжения предыдущего разряда. !

5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 600719, кл. Н 03 К 13/02, 01.07.74.

2. "Вопросы радио-электроники".

2О 1975, сер.ЭВТ, вып.5, с. 40-45 (прототип).