Устройство для измерения дрейфа аналого-цифровых преобразователей

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскинСоциалистическихРеспублик 1991599(22) Заявлено 10,02. 81 (21) 3244432/18-21 Я 11 М К 1 3 с присоединением заявки Мо Н 03 К 13/02 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийОпубликовано 2301,83.Бюллетень М 3 Дата опубликования описания 230183 ФфФЯФ,ГМ -" тГт(71) Заявитель Пензенский политехнический институт 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДРЕЙФА АНАЛОГОЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и можетиспользоваться для экспериментальныхисследований и контроля инструментальной погрешности аналого-цифровыхпреобразователей и цифровых вольтметров постоянного тока.При исследовании инструментальнойпогрешности аналого-цифровых преобразователей (Ацп) задачей .являетсяопределение дрейфа ступени квантования и щейфа границ шага квантованияво времени. Особенно важной эта задача является при изучении характеристик телевизионных АЦП.Известен измеритель дрейфа цифровых вольтметров; содержащий узел срав.нения кодов, реверсивный счетчик,преобразователь код - напряжение идвоичный счетчик, позволяющий проводить исследование распределений погрешности по шкале АЦП 1 ),Однако данный измеритель не позволяет измерять суммарную погрешность,Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является измеритель составляющих погрешности цифровых вольтметров, содержащий источник образцового напряжения, сумвярующий узел, блок сравнения кодов, коммутатор, усредняющие элементы, преобразователи код - напряжение, делитель напряжения, вычитающий узел самопишущий вольтметр, генератор импульсов, триггер со счетным входом связи между ними 2 .Однако с помощью этого устройстваможет быть решена только задача измерения дрейфа инструментальной погрешности, оно не позволяет измерять суммарную погрешность.Целью изобретения является повышение точности измерения дрейфа ступени 15 квантования.Поставленная цель достигается тем,что в устройство для измерений дрейфа аналого-цифровых преобразователей, содержащее источник образцового напряжения, соединенный через узел сложения напряжений с входом контролируемого аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к первому входу узла сравнения кодов, а вход синхронизации с выходом генератора импульсов, вход синхронизации.которого соединен с выходом гене, ратора импульсов, а выход подключенк первому входу узла сравнения, кодов, первый и второй выходы которого под 991599, ключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам первого реверсивного счетчика, выход которогочерез цифроаналоговый, преобразователь соединен со вторым входом узласложения напряжений, третий вход которого через масштабирующий цифроаналоговый преобразователь подключенк выходу второго реверсивного счетчика, введены генератор шума, элементИЛИ и счетчик, вход которого соединенс третьим выходом узла сравнения ко дов, а выход - с входом вычитаниявторого реверсивного счетчика, входсложения которого подключен .к,выходу элемента ИЛИ,первый и второйвходы которого соецинены соответственно с первым и вторым выходамиузла сравнения кодов, при этом аналоговый вход масштабирующего цифроаналогового преобразователя подключен к выходу генератора шума.На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для измерениядрейфа аналого-цифрбвых преобразователей; на Фиг. 2 - диаграмлы, поясняющие работу устройства,Схема содержит источник 1 образцового напряжения, узел 2 сложениянапряжений, контролируемый аналогоцифровой преобразователь ;АЦП) 3,узел 4 сравнения кодов, реверсивныйсчетчик 5, логический элемент ИЛИ б,счетчик 7 импульсов, реверсивныйсчетчик 8, масштабирующий цифроана- .логовый преобразователь (ЦАП) 9,цифроаналоговый преобразователь 10,генератор 11 шума, генератор 12 импульсов.Устройство работает следующим об-.разом.Источник 1 образцового напряженияподает на вход АЦП 3 напряжение,соответствующее интересующей нас точке диапазона измерения Б , т.е.равное номинальному значению перехода от Н-ой к Н-ой ступениквантования . Генератор 11 шума подает нааналоговый вход масштабирующего ЦАП 9шум, имеющий равномерный закон распределения. Реверсивный счетчик 8 .устанавливается в состояние Я, прикотором коэффициент передачи масштабирующего ЦАП 9 обеспечивает подачуна вход узла 2 сложения напряженийравномерный шум с размахом, равнымноминальному значению и ступени квантования (фиг. 2).При включении генератора 12 импульсов начинается работа устройства. Все,результаты измерения Н 1 АЦП 3поступают на узел 4 сравнения кодов,Причем на первом выходе узла 4 импульсный сигнал появится, когдаН = Н, на втором Н = Н и натретьем Йф, = Н+1. Все эти импульсные сигналы параллельно поступают на соответствующие входы реверсивных счетчиков 5 и 8, причем на реверсйвный счетчик 5 непосредственно, ана реверсивный счетчик 8 - через ло-.гический элемент ИЛИ б и счетчик 7импульсов, Если вероятности появления кодов НФ 1 и Нне равны (чтосоответствует неравенству площадейр и р (Фиг. 2), то через некотороевремя состояние старших разрядовреверсивного счетчика 5 изменитсяи на вход АЦП 3 с цифроаналоговогопреобразователя 10 будет подан дополнительный сигнал, который обеспечитвыравнивание вероятностей ри рщ. Таким ббразом, обеспечивается слежениеза изменением (дрейфом) среднего значения Н-ой ступени квантования,Слежение за дрейфом значения ступени квантования происходит следую щим образом.Фиксируя изменение кодов реверсивных счетчиков 5 и 8, можно обеспечить регистрацию изменения среднегозначения и величины ступени кванто вания АЦП. Амплитуда шума изменяетсямасштабирующим ЦАП 9 до тех пор, пока отношение вероятностей не будетравно -э в = К, где К - коэФфициентРр +р кделения счетчика 7. При этом частостьпоявления сигналов на суммирующеми вычитающем входах реверсивногосчетчика 8 одинакова и он в среднемне изменяет своего состояния. Еслиразмер ступени квантования изменитсяэто вызоветизменение отношения вероятностей ф-, , Из-за неодинаковойчастоты сйгйалов на суммирующем и вычитающем входах реверсивного счетчика 8, его состояние, а следовательноамплитуда шума на выходе масштабирующего ЦАП 9, будет изменяться до.тех пор, пока отношение вероятностейне будет равно К.Таким образом, предлагаемое устройство посравнению с известным имеетпреимущества, заключающиеся в том,что позволяет измерять суммарную по"грешность АЦП, что повышает точностьвыполнения контроля, в то время какизвестное устройство .измеряет толькосистематическую составляющую инструментальной погрешности,Формула изобретенияУстройство для измерения дрейфааналого-циФровых преобразователей, содержащее источник образцового напряжения, соединенный через узел сло" жения напряжений с входом контролируемого аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к первому;входу узла сравнения кодов, а вход синхронизации - с выходом генератора импульсов, вход синхрони991599 ИПИ Заказ 163/76 Тираж 934 Подписное иал ППП "Патентф, г.ужгород,ул.Проектная,зации которого соединен с выходомгенератора импульсов, а выход подключен к первому входу узла сравнениякодов, первый и второй выходы которого подключены соответственно ксуммирующему и вычитающему входам 5первого реверсивного счетчика, выходкоторого через цифроаналоговый . преобразователь соединен с вторым входом узла сложения напряжений, третийвход которого через масштабирующий 0цифроаналоговый.преобразовательподключен к выходу второго реверсивного счетчика, о т л и ч а ю щ е е -с я тем, что, с целью повышения точности измерения дрейфа ступени квантования, введены генератор шума, эле- .мент ИЛИ и счетчик, вход которого соединен с третъим выходом узла сравнения кодов,а выхЬд - с входом вычи"тания второго реверсивного счетчика,вход сложения которогр подключен квыходу элемента ИЛИ, первый и второйвходы которого, соединены соответственно с первым и вторым выходами узласравнения кодов, при этом аналоговыйвход масштабирующего цифроаналогового преобразователя подключен к выходу генератора шума. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 683014, кл. Н 03 Е 13/02, 07.02.77. 2, Авторское свидетелъство СССР. 9 587614, кл. Н 03 К 13/02, 21.04,75.