Устройство для измерения погрешности линейности цифро аналоговых преобразователей

СОЮЗ СОВЕТСНИКСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) ЯО(п) 03 К 13/02 ЬОТВУ фффффЩесак ,. ОСУДАРСТВЕННЦЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. АвтОрское свидетельство СССР Р 824430, кл. Н 03 К 13/02, 23.07.79.2. Авторское свидетельство СССР Р 884123, кл. Н 03 К 13/02, 01.02.80 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОГРЕШНОСТИ ЛИНЕЙНОСТИ ЦИФРОАНАЛОГОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ, содержащее арифме-. тический блок, первый вход которого соединен с выходом датчика кодов, второй вход - с выходом счетчика, а выход - с входом индикатора, генератор линейно нарастающего сигнала, выход которого подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с входной шиной устройства, генератор импульсов, выходкоторого подключен к первому входупервого элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера,а выход - с входом счетчика, и второй элемент И, о т л и ч а ю щ е е.с я тем, что, с целью повышенияточности и быстродействия, в неговведены блок элементов ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ИЛИ и третий элемент И, выходкоторого соединен с входом триггерапервый вход через блок элементовИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ИЛИ - с выходом датчика кодов и выходной шиной устройства, второй вход - с выходом компаратора, первым входом датчика кодовтретьим входом арифметического бло- щка и первым входом второго элементаИ, второй вход которого подключен квыходу первого элемента И, а выходк второму входу датчика кодов.Изобретение относится к импульсной и измерительной технике и предННЗННЧЕНО ДЛЯ НВТОМсаТИЧЕСЕСОЙ ПОВЕРки цис 11 роаналоговых 11 реобразователей(ЦЕ 1.п. ) .Известно устройство для измерения погрешнссти Ц 11 П,. содержащеегенератор импульсов р счетчику тр 11 т" -гер, поверяемый Ц 11 П, Генерсчтор ли 11 ЕЙНО 11 аРс 1 СтаЕОЩЕГО СИГНаЛа И КОМПа"ратор первый вход котооого соединен с выходом генератора линейпонарастаЕощего напряжения, а второйс выходом поверяемого ЦП с 11.Недостатком такого устройстваявляетс е ограниченная точность измерения погреш 11 осги линейности засчет смещения наЕального уровня выходной характеристиеси поверяемогоЦЕЕП .наиболее близк:Ем к изобретениЕо 78по технической сущности являетсяустройство для измерения погрешности линейности цифроаналоговыхпреобразователей, содержащее арифметический блок, первый вход кото- . 25рого соединен с вь:ходом датчикакодов, второй в.сод - с Выходом счет -чика, а выход - с входом индикатора,генератор линейно нарастающего сигнала; ВЫКОд кОторОГО 11 одкл 1 очен к пер - 30вому входу компаратора,второй вход которого соеди 11 ен с Входной шиной устройства, генератор импульсов, вь.ходкоторого подключен к первому входупервого элемента И Второй вход ко 35торого соедиЕеен с Вьвсодом триггера,.а Выход - : входом счет Еика изторой эе 1 емент И (.21Недостатками извес НОГО устройстВа являются длительное время измерения, состоящее изете+1 тактов и недостаточная точность измерения поскольку для определения ГЕОгрешеОстилинейности каждой из 1-.1 точек используются результаты калибровочного первого такта что предъявляет повышенные требования к повторяемости параметров линейно нарастаеощего напряжения ВО Всех со+1 тактах,Цель изобретения - повышение точности и быс",тродействия измеренияпогрешности линейности ТЯП,Указанная цель достигается тем.что в устройство для измерения погрешности линейности цисОрааналоговьдспреобразователей, содержащее арифметический блок, первый вход кото 1 ого соединен с выходом датчика кодов,второй вход - с выходом счетчика,а выход - с входом индикатора, генератор линейно нарастающего сигнала 6 Оныхад которого подклЕочен к первомунхаду Есаме 1 аратора, Второй Вход которого соединен с входной шиной устройства, генератор импульсов, выход котср 01 о подключен к первому Входу 65 первого эе 1 емента И, Второй вход которого соединен с Выходом триггера,а выход - с Входом счетчика, и вто рой элемент И, Введены бЛок элементов ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ИЛИ и третий элемент И, выход которого соединен сВходом триггерапервый вход черезблок элеменов ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ИЛИВыходом,цатчика кодов и выходнойшиной устройства, Второй вход - свыходом компаратора, первым входомдатчика коцов, третьим входом арифметического блока и первым входомвторого элемента И, второй вход которого подключен к выходу первогоэлемента И, а выход - .к ВторомуВходу датчика кодов.На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.Устройство содержит датчик 1 кодов, компаратор 2, поверяемый ЦАП 3,генератор 4 импульсов, счетчик 5,индикатор б, генератор 7 линейнонарастающего сигнала, первый элемент И 8,блок 9 элементов ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ИЛИ, третий элемент И 10,.второй элемент И 11, триггер 12 иарифметический блок 13, выходную ивходную 15 шины устройства,перзый Вход датчика 1 кодов соединен с выходом компаратора 2, второй Вход - с выходом элемента И 11,а выход - с: входом блока 9 элементовИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ИЛИ, первый входом.арифметического блока 13 и выходнойшиной устройства. Выход генератора 7линейно нарастающего сигнала подключен к первому Входу компаратора 2,второй вход которого соединен с входной шиной 15.Выход генератора 4 импульсов подключен к первому входу элемента И 8,Второй Вход которого соединен черезтриггер 12 с Выходом элемента И 10,первый вход которого подключен к выходу блока 9, второй вход - к выходукомпаратора 2 и первому Входу элемен.та И 11, второй вход которого соединен с выходом элемента И 8 и входомсчетчика 5, выход которого подключен к второму входу арифметическогоблока 13. Третий вход блока 13 подключен к вь 1 ходу компаратора. Выходарифметического блока 13 соединенс входом индикатора б,Устройства Работает следующимобразом,К входной 15 и выходной 14 шинамустройства подключают поверяемый1 ьП 3Б исходном состоянии на выходе датчика 1 кодов формируется есод К 1 о, саответствУюЩий нУлю шкалы поВеряемого ЦЛП 3. Кад И поступает на Вход поверяемого ЦАП 3 и на входы блока 9 элементов ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ИЛИ, с Выхода которого сигналлогической единицы поступает на, вход элемента И 10. С ныхола поверяемого ЦАП 3 аналоговое напряжение поступает на второй вход компаратора 2, на первый вход которого поступает с генератора 7 линейно нарастаю/щего сигнала начальный уровень, который по величине меньше сигнала "0" с выхода поверяемого ЦАП 3. Триггер 12 находится в выключенном состоянии и сигналом "0" со своего прямого ньхода запрещает прохождение счета от генератора 4 импульсов через элемент И 8 на вход счетчика 5.Процесс измерения погрешности ли- нейности состоит из л тактов, в те чение которых определяется погрешность линейности поверяемого ЦАП 3 в заданных т точках, причем л (.и".В первом такте работы устройства производится запуск генератора 7 ли- д) нейно нарастающего сигнала, с выхода которого нацряжение поступает на .второй вход компаратора 2. В момент достижения этим сигналом начального уровня выходного напряжения по веряемого ЦАП 3 компаратор 2 срабатывает и сигнал логической единицы с его выхода, проходя через элемент И 10, включает триггер 12, с выхода которого сигнал логической единицы поступает на второй вход элемента И 8, разрешая прохождение импульсов счета от генератора 4 импульсов через элемент И 8 на счетчик 5, при этом сигнал логической единицы с выхода компаратора 2 по-. ступает на первый вход элемента И 11, подготавливая его к срабатыванию. Первый же импульс счета, поступая с выхода элемента .И 8 на второй вход элемента И 11, проходит через 4 О элемент И 11 и, поступая на второй вход датчика 1 кодов, обеспечивает смену задающего кода.Новый код поступает на входы по веряемого ЦАП 3, при этом с выхода поверяемого ЦАП 3 аналоговый сигнал поступает на второй вход компаратора 2 и, в случае, если он превышает уровень напряжения, поступающего от генератора 7 линейно нарастающего сигнала на первый вход компаратора 2, на выходе компаратора 2 появляется сигнал логического нуля.Отрицательный перепад напряжения поступает на первый вход датчика 55 1 кодов и фиксирует код измеряемой точки. Одновременно на выходе блока 9 элементов ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ИЛИ появляется сигнал логического нуля, который далее поступает на первый 60 нход элемента И 10 и запрещает управление триггером 12 от компаратора 2. Когда напряжение, поступающее на первый вход компаратора 2, достигает уровня выходного напряжения понеряемого ЦАП 3, компа" ратор 2 срабатывает и положительный перепад напряжения с его выхода поступает на третий вход арифметического блока 13. При этом в ячейке памяти арифметического блока 13 по адресу, определенному датчиком 1 кодов, оказывается записанним количество импульсон, пропорциональное разности выходного сигнала заданной для поверяемой точки шкалы и выходного сигнала нуля поверяемого ЦАП 3.Если при подаче нового кода на входы поверяемого ЦАП 3 аналоговый сигнал, поступающий с выхода поверяемого ЦАП 3 на второй вход компаратора Л, не превышает предыдущего уровня, а значит иуровня напряжения, поступающего от генератора 7 линейно нарастающего сигнала на первый вход компаратора 2, то на выходе компаратора 2 остается потенциал логической единицы, поступающий на первый вход элемента И 11 и разрешающий прохождение через него импульсовсчета. При этом код на датчике 1кодов меняется до тех пор, пока навыходе компаратора 2. не появится потенциал логического нуля. При этомработа устройства происходит аналогично описанному ранее. Последней иэ поверяемых точек является точка,.соответствующая коду полной шкалы понеряемого ЦАП 3 ощ, При этом на выходе блока 9 элементов ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ИЛИ появляется потенциал логической единицы и после срабатывания компаратора 2 сигнал логической единицы, проходя через элемент И 10 переключает триггер 12, при этом сигнал логического нуля с ныхода триггера 12 поступает на второй вход элемента И 8 и запрещает дальнейшее прохождение импульсов счета на счетчик 5, на котором остается записанным 4; импульсов.Следовательно, в ячейках памяти арифметического блока 13 оказывается записанным количество импульсон счета пропорциональное весу поверяемых точек и количество импульсов пропорциональное весу полной шкалы поверяемого ЦАП 3 При этом за один такт генератора 7 линейно нарастающего сигнала в ячейках памяти арифметического блока 13 записывается информация о всех поверяемых точках, монотонно расположенных по шкале поверяемого ЦАП 3.Таким образом, повышается скорость поверки поверяемого ЦАП 3 и повышается точность измерения, так как устраняется погрешность, вызванная изменением угла наклона линейно нарастающего напряжения от такта к такту генератора 7 линейно нарастающего сигнала, измерение и калибЗаказ 11492/55 Тираж 868 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб.,д, 4/5 Филиал ППП "ПатЕнт", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ровка проводятся на одном такте работы генератора 7 линейно нарастающего сигнала. В арифметическом блоке 13 производится вычисление веса единицы МЗР шкалы измеряемого ЦАП с требуеМой точностью в единицах5 счетных импульсовПпшПм 3 д 1 о)где Иш - количество импульсов счета, соответствующее коду 1 Ополной шкалы поверяемогоЦАП 3;Во 1Чпш - десятичный код полной шкалы поверяемого ЦАП 3, а затем производится вычисление измеренного значения десятичного кода в-той точке шкалы по всем измеренным точкамио)- и мзр20 где и; - количество импульсов счетазаписанное в арифметическийблок 13 на с -ом такте сдатчика 1 кодов.Значение Им 3 р записывается в1 о)оперативную память арифметического блока 13, после чего производится вычисление значения погрешности линейности в-ой точке шкалы поверяемого ЦАП 3.Со 0 ои = чизмио)где М, - десятичный код поверяемой-ой точки шкалы поверяемого ЦАП 3. Результат вычисления поцается на индикатор 6. Работа устройства во втором такте происходит аналогично первому, при этом поверяются точки "0" и наш полной шкалы поверяемого ЦАП 3, а также те точки шкаЛы поверяемого ЦАП 3, которые вследствие немонОтонности характеристики поверяемого ЦАП 3 не попали в число точекповеренных в первом такте,Оставшиеся точки поверяются в последующих тактах.Измерение заканчивается послеопределения значения погрешностилинейности поверяемого ЦАП 3 во всехзаданных точках его шкалы,Точность измерения погрешноотилинейности определяется в основномточностью выполнения условия линейности генератора 7 линейно нарастаю.-,щего сигнала в диапазоне Значенийвыходного сигнала поверяемого ЦАП,при этом наклон его характеристикивыбирается таким, чтобы количествосчетныхимпульсов от генератора 4имПульсов, приходящееся на единицуМЗР измеряемого ЦАП 3, при преобразовании было достаточно велико- дляисключения влияния дискретности кван.тования времени преобразования единицы МЗР на точность определенкяйш и и;. Генератор 4 импульсов должен обеспечить стабильность периода счетных импульсов на протяжениицикла измерения.Испытания макета устройства, проведенные для микросхем К 572 ПВ 1, показали увеличение быстродействия работы предлагаемоГо устройства пбсравнению с известным в среднем от2 до 3 раз в зависимости от степенимонотонности поверяемого ЦАП, Приэтом точность измерения погрешностилинейности поверяемого ЦАП возрослапримерно на 10,Таким образом, технико-экономический эффект заключается в том,что за счет введения блока элементовИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ИЛИ и третьего элемента И предлагаемое устройство производит измерение погрешности линейности ЦАП с повышенными точностьюи,быстродействием.