Устройство для автоматического измерения характеристики преобразования быстродействующих аналого-цифровых преобразователей

(19) .СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 4 Н 03 М 1/10 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬПИЙ НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ О ВТОРСНОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свйдетельствКф 1058048, кл. Н 03 К 13/02 ент ИЛ вторым вых ора напорым выв, а втор лока срав енок и истилем м первого рого объеого счетчиыходу блока оторого СССР 1982 деледыервого нно,ок вх дами етст в соот ика соединеннения кодов,ния соединен го запоминасчетч ка срав управле тоянноод кот второ кодом ока деле дом блок- с индикаци(54) (57) УСТРОЙСТВОЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ ХАОБРАЗОВАНИЯ БЫСТРОДЕЛОГО-ЦИФРОВЫХ ПРЕОБРавт. св. Р 1058048,щ е е с я тем, что,ния функциональных внего введены первыйчики, блок деления чзапоминающее устройс АКТЕРИСТИКИ ПРЕСТВУЮЩИХ АНАЗОВАТЕЛЕЙ потлич аю - с целью расширезможностей, в второй счетсел, постоянное во, блок индикаблок управления, злеод которого соединен свходом биполярного коммутряжения, первый вход - сходом блока сравнения кодвход - с третьим выходомнения копов и первым входсчетчика, второй вход котдинен с первым входом втока и подключен к первомууправления, второй выходсоединен с первым входомния чисел, второй и третин. которого соединены с выхо и второго счетчик второй вход второ с первым выходом бл третий выход блока с первым входом и ющего устройства,. рого соединен с в ния чисел, а выкоИзобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано при проверке и метрологической аттестации аналого-цифровых преобразователей (АЦП), и является . 5 усовершенствованием известного устройства по авт. св, 9 1058048.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства эа счет обеспечения одновременногоавтоматического измерения уровня случайных шумов АЦП в каждой измеряемой точке характеристики преобразования,На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства. 15Устройство содержит генератор 1 периодического сигнала с нулевым средним значением, линию 2 задержки, дискриминатор 3 нуля, аналоговый интегратор 4 напряжения, сумматор 5 нап ряжений, испытуемый АЦП б, цифровой инте.рирующий вольтметр 7, цифровую схему 8 сравнения, биполярный комму-. татор 9 напряжения, блок 10 задания кодов, входную шину 11 устройства, 25 первую 12 и вторую 13 выходные шиныи устройства, соответствующие шины 14, 15 и 16 испытуемого АЦП 6, элемент ИЛИ 17, первый 18 и второй 19 счетчики, блок 20 делениячисел,постоянное 30 запоминающее устройство 21, блок 22 индикации и схему 23 управления.Перед началом проверки шины 11, 12 и 13 устройства соединяются соответственно с шинами 14, 15 и 16.испытуе-З 5 мого АЦП б.Устройство работает следующим образом.При занесении в блок 10 задания кодов кода очередной проверяемой точки ,например,1-го) измерительный контур устройства, состоящий из блоков 1-9 функционирует так же, как и ь известном устройстве.Устройство работает следующим об разом.Выходной сигнал генератора 1 периодического сигнала с нулевым средним (например, синусоидальный сигнал). поступает на дискриминатор 3 нуляфор мирующий импульсы в моменты пересечения выходным сигналом генератора 1 нулевого уровня. Эти импульсы подаются на вход запуска испытуемого АЦП 6 и осуществляют запуск циклов преобразования, Одновременно выходной сигнал генератора 1 периодического сигнала с нулевым средним поступает на линию 2 задержки, величина задержки которой выбрана равной задержке срабатывания дискриминатора 3 нуля за вы - четом задержки распространения сигнала по первому входу сумматора 5 напряжений.Таким образом, на выходе сумматора 5 напряжений и, соответственно, на входах цифрового интегрирующего вольтметра 7 и испытуемого АЦП б действует сумма выходного сигнала генератора 1 периодического сигнала с нулевым средним и выходного напряжения аналогового интегратора 4 напряжения, причем в моменты запуска АЦП 6 мгновенное значение,напряжения на его входе равно текущему значению напряжения на выходе аналогового интегратора 4 напряжения. Последнее представляет собой медленно изменяющееся пилообразное напряжение с размахом в пределах одного кванта шкалы испытываемого АЦП, формирующееся следующим образом. Пусть на вход цифровой схемы 8 сравнения с выхода блока 10 задания кодов подан код, соответствующий номеру измеряемой точки характеристики преобразования. Если выходной код испытуемого АЦП 6, полученный в результате очередного цикла преобразования, не равен выходному коду блока 10 задания кодов (например, меньше его), соответствующий выходной сигнал цифровой схемы 8 сравнения переключает биполярный коммутатор 9 напряжения так, что выходное напряжение аналогового интегратора 4 начинает возрастать. Когда оно достигает значения, при котором выходной код испытуемого АЦП б превышает код, установленный в блоке 10 задания кодов, выходной сигнал цифровой схемы 8 сравнения подключает с помощью биполярного коммутатора 9 напряжения на вход аналогового интегратора 4 напряжение противоположной полярности, и выходное напряжение аналогового интегратора начинает уменьшаться, Процесс циклически повторяется, при этом напряжение на выходе аналогового интегратора 4 напряжения пилообразно изменяется в пределах кванта с номером, соответствующим значению кода, установленного в блоке 10 задания кодов.Среднее значение выходного напряжения сумматора 5 напряжений, состоящего из суммы периодического сигнала с нулевым средним и пилообразногоз 1181 сигнала с выхода аналогового интегратора 4 напряжения, измеряется цифровым интегрирующим вольтметром 7 в течение большого числа циклов изменения пилообразного напряжения. Таким образом, в результате измерения на табло цифрового интегрирующего вольтметра индицируется напряжение, соответствующее середине выбранного кванта шкалы испытуемого АЦП. После регистрации 10 результата измерения блок 10 задания кодов устанавливает код, соответствующий номеру следующей измеряемой точки шкалы, и циклы измерения повторяются до получения полной информации 15 о всех заданных точках характеристики преобразования испытуемого АЦП.Для управления биполярным коммутатором 9 напряжения используют сигнал "Меньше" с соответствующего вы хода цифровой схемы 8 сравнения и комбинацию сигналов "Больше или равно" с выхода элемента ИЛИ 17. Изза этого размах пилообразного напряжения на выходе аналогового интегра тора 4 напряжения существенно меньше, величины кванта 1 а среднее значение пилообразного напряжения и, следовательно, среднее, значение напряжения на входной шине 16 испытуемого о АЦП 6 равно напряжению нижней границы-го кванта его шкалы. Таким образом, показаниями цифрового интегрирующего вольтметра 7 являются координаты ц; нижней границы кванта,35 что позволяет путем последовательной смены опорных кодов в блоке 10 зада" ния кодов получить полную характеристику преобразования исследуемого АЦП 6 либо в статическом, либо в 40 динамическом режиме его работы.При соответствующем выборе ско- рости изменения выходного напряжения аналогового интегратора 4 (так, что, бы за время изменения пилообразного напряжения на величину кванта происходило не менее нескольких десятков запусков испытуемого АЦП 6) сигнал "Больше" на выходе цифровой схемы 8 сравнения не должен появляться вовсе, 50 если сипытуемый АЦП 6 не обладает соответствующими шумами. Наличие собственного шума испытуемого АЦП 6, выражающегося в флуктуации положениямежквантовых границ, приводит к слу-:55 136 4чайному сближению и. перекрытию верх- ней и нижней границы кванта, вследствие чего на выходе цифровой схемы 8 сравнения иногда появляется сигнал "Больше". Очевидно, что относительная частота появления этого сигналасвязана с уровнем шумов испытуемого АЦП б. Поскольку собственный шум АЦП принято считать распределенным по нормальному закону, для его количественной оценки можно использовать табулированную функцию - интеграл вероятностиЕРе г 1огде - - отношение величины кванта1испытуемого АЦП и; к среднему квадратическому значению ; собственного шума АЦП в-й точке его шкалы,При достаточно большом числе за-пусков АЦП за время измерения вероятность превышаюших величину кванта шумовых выбросов, определяемую правой частью выражения (1), можно оценить как относительную частоту появления сигнала "Больше" на выходе цифровой схемы 8 сравнения. Для ее определения служат первый 18 и второй 19 счетчики, осуществляющие под-,. счет результатов сравнения "Больше"11 11и Меньше с соответствующих выходов цифровой схемы 8 сравнения за фиксированный промежуток времени, и блок 20 деления чисел.Результат деления с выхода блока 20 поступает на адресный вход постоянного запоминающего устройства 21, в которое предварительно записана таблица значений интеграла вероятности Г(2). По выбранному адресу производится цикл чтения, а на блок 22 индикации выводится среднее квадратическое значение шума АЦП в проверяемой точке , выраженное в долях ширины кванта 11; . Необходимую временную последовательность работы счетчиков 18 и 19, блока 20 деления чисел и постоянного запоминающего устройства 21 обеспечивает схема 23 управления по соответствующим управляющим шинам.11811 3 Ь Составитель И.РомановаТехредА.Бабинец Коррек едактор М. Бла М.Максимишинец Закаэ 5949/60 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная Тираж 871 По ВНИИПИГосударственного комитпо делам иэобретений и откр 3035, Москва, Ж"35, Раушская исноеа СССРийб д. 4/