Устройство для измерения функции распределения случайной погрешности аналого-цифровых преобразователей

(19) (11) 03 М 1 51) еГ- (ц ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕЛЬСТВ К АВТОРСКОМ(56) Авторское сви 9 683015, кл. Н 03 ИЗМЕРЕНИЯ ФУНКЛУЧАЙНОЙ ПОГРЕШВЫХ ПРЕОБРАЗОВАСТВО ДЛЯЕЛЕ НИЯГО-ЦИФ(54) УСТРОЙ ЦИИ РАСПРЕД НОСТИ АНАЛО ТЕЛЕЙ (57) Изобре трольно-изм тносится к конной технике, модля эксперимений и контроля о-цифровых пре) и цифровых вольтя усовершенствоустройства по ите ет использоваться тальных исследова погрешиобразовметровванием сти анало й (АЦ вляет стног изв СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ авт.св. У 683015, Цель изобретения - расширение области применения устройства путем обеспечениявозможности оценки дисперсии случайной погрешности - достигаетсятем, что в устройство, содержащееисточник калиброванных напряжений,блок суммирования напряжений, преобразователь код - нанряжение, элемент сравнения кодов, реверсивныйсчетчик, первый сумматор, управляемый генератор импульсов, счетчик,пересчетный блок, блок памяти,первый коммутатор, введен арифметический блок, выполненный на блоке элементов НЕ, инверторе, втором коммутаторе, втором сумматоре, регистре и элементе задержки. Оценка дисперсии формируется арифметическимблоком путем накопления результатов перемножения значений Нч формируемых счетчиком, и значенийз 8 п Ь -М) формируемых элементомсравнения кодов, 1 ил.12Изоб, етение относится к контрольно-измерительной технике, может использоваться для экспериментальных исследований и контроля погрешности аналого"цифровых преобразователей (АЦП) и циФровых вольтметров и является усовершенствованием устройства по авт.св. У 683015.Целью изобретения является расширение области применения устройства путем обеспечения возможности оценки дисперсии случайной погрешности,На чертеже представлена струк" турная схема устройства..Устройство содержит источник 1 калиброванных напряжений (ИКН), блок 2 суммирования напряжений,преобразователь 3 код-напряжение (ПКН), элемент 4 сравнения кодов, реверсивный счетчик 5, первый сумматор б, управляемый генератор 7 импуль сов, счетчик 8 пересчетный блок 9, блок 10 памяти, первый коммутатор 11 и арифметический блок 12, контролируемый АЦП 13, Арифметический блок содержит блок 14 элементов НЕ; инвертор 15, второй коммутатор 16, второй сумматор 17, регистр 18 и элемент 19 задержки.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии на выходе источника 1 присутствует образцовое напряжение П = г 1(И+0,5),равное номинальному значению границы Б (И+1)-М квантами контролируемого АЦП 13 (с 1 - номинальный размер кванта) . Йа второй вход элемента 4 сравнения кодов с соответствующей клеммы подается опорный код (И+1) импульсы с выхода генератора 7 не поступают, счетчики сброшены в нулевое состояние. По сигналу "Пуск" на выходе генератора 7 появляются импульсы, периодически запускающие контролируемый АЦП 13 и Формирующие на выходе счетчика 8 изменяющийея во времени код И, преобразуемый ПКН 3 в ступенчато изменяющееся вспомогательное воздействие 7, Это воздействие распределяется в пределах 1-2 о и центрируется относительно образцового напряжения совместно с которым оно подается на вход АЦП 13.Формирование кода оценки систематической составляющей инструмен ф 2 АФЬ 1= А+ - , И,), зцп (3 -7 ), 1 ЮО где размах сигнала равномерно распределенного вспомогательного воздействия, объем набираемой при обработке статистикифзнаковая функция, отражающая соотношения значений инструментальной погрешности и вспомогательного воздействия в 1-й момент времени о зр(Ь -7 ) 3,гальной погрешности АЦП 13 на выходе реверсивного счетчика 5 осуществляется аналогично алгоритму в известном устройстве.Появление на выходе элемента 4сигнала ЬИ, соответствующего событию, когда погреппость АЦП 13 Ьменьше оценки Ь систематической погсрешности, кодовый эквивалент кото О рой формируется реверсивным счетчиком, вызывает увеличение его содержимого на "1", Таким образом, с помощью обратной связи через блок 4,реверсивный счетчик 5, сумматор б, 15 ПКН Зблок 2 суммирования напряжений и АЦП 13 Устройство добиваетсяравновесия, т.е. равенство вероятностей появления событий Ь 6 И иЬИ. При этом автоматически обес печивается равенство оценки Ь ис."Стинному значению, т.е. инструментальная погрешность Ь АЦП 13 центрируется. В соответствующих ячейкахблока 10 памяти накапливаются приэтом сигнапы иИ, характеризующиезнак разности (Ь-Ч). Тем самым вячейках блока 10 подсчитываются значения ординат интегральной функцииораспределения РЬ (Ч ) погрешности ЗО АЮД, Управление процессом занесения сигналов Ь ) М в ячейки блока 10осуществляется кодом с выхода счетчика 8, Оценка дисперсии формируется арифметическим блоком 12, реали зующим алгоритм1256202Рассматриваемый алгоритм реализуется с помощью имеющихся в предлагаемом устройстве сигналов А Г.Ф Э 5 где1 при ЬМ или 41 ) 71 О3 -1 при ЬйИ или А Ч) путем накопления результатов пере- множения значения Н Формируемых счетчиком 6, и значений зр (Ь-И), Формируемых элементом 4 сравнения кодов.Операцию формирования значения произведения осуществляют в арифметическом блоке 12 второй коммутатор 16 совместно с блоком 14 элементов НЕ. При этом блок 14 формирует инверсные значения вспомогательного воздействия, а второй коммутатор 16 передает на первый вход второго сумматора 17 либо прямые, либо инверс- д 5 ные значения воздействия И в зависимости от результата сравнения кодов Ь и (И+1) в элементе 4. Таким образом, на вход накапливающего сумматора, состоящего из комбинационного сумматора 17 и регистра 18,поступает код произведения Н. я 8 п(Ь 1-И),3Для обеспечения правильного вычитатания на накапливающий сумматор в случае зяп (Ь-И) = -1 подается дополнительный обратный код. Операция дополнения организуется эа счет использования третьего входа (переноса С 1) сумматора 17, Накапливающее суммирование организуется с помощью регистра 18, хранящего текущий код суммы, и обратной связи на второй вход сумматора 17. Тактирование работы регистра 18 должно осуществляться по цепи с выхода генератора 7 через элемент 19 задержки.Код Му с выхода счетчика 8 представляет собой фактически текущий номер ступени 1 квантования квантованного вспомогателыого.воздействия, изменяющегося от 1 до 1. При этом само воздействие, как размерная величина, описывается соотношением 7 А 21 -(1 с+1)1/1 с. Тогда выражение для оценки дисперсии погрешности АЦП 13 имеет видф 2 А 1дС 42 = А " - Кнз 8 п(Ь. Н:ч Фгде д и 1 с - номер и число ступенейквантования вспомогательного воздействия;и 1 - число и номер измерения1произведенного АЦП 13для каждого значения(обычно , = 10 ),В метрологическом аспекте наибольшую ценность представляет информация, заключенная в суммеЕ(1/1 с) зяп (Ь; -И), поскольку именно она изменчива от изменения изме"ряемого параметра (дисперсии), остальные члены последнего выраженияпостоянные. Поэтому достаточно ограничиться рассмотрением вопросоваппаратурной реализации указаннойсуммы. При этом накопленная суммапропорциональна искомому значениюооценки дисперсии 0Ь ,При аппаратурной реализации алгоритма измерения дисперсии объем выборки Я задается коэффициентом пересчета блока 9, деление результатасуммированйя на Я осуществляется эасчет выбора емкости накапливающегосумматора равным Я. Накопленная сумма всегда меньше , так как (/1 с) 1,поэтому результат измерения 0 1 Ь получаем в долях К, Учитывая, чточлен (1./1 с) выражен в долях К, удобно выбирать емкость сумматора 17,равной К, и нарастить его двоичным реверсивным счетчиком емкостью Ц (например, две микросхемы 564 ИЕ 11),подсчитывающим сигналы переполнения с сумматора 17. Направление счета в "плюс" или "минус" определяется сигналами Ь ) И и ЬИ с блока4 сравнения кодов. При этом первоеслагаемое в фиурнс: скобках можноучесть, постоянно включая при индикации "1" в целой части индицируемого результата (т.е, включив постоянно "1" в десятичном разряде).Умножение суммы на "4" можно осуществить, сдвинув вправо результат,полученный в двоичном счетчике спомощью регистра сдвига (две микросхемы 564 ИР 2).Блок 14 и инвертор 15 могут бытьреализованы с помощью интегральныхФормула из обре те ни я Составитель В Солодова1 улла Техред Л.Кравчук Коррект Черни цак аказ 4836 5 7 Тираж 816 ВНИИПИ Государственного по делам изобретенийПодписное омитета ССС открытий ая наб., д. оизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проек я,412 микросхем 155 ЛН 1 и 564 ЛН 2, второй коммутатор 16 может оыть 1 зыполнен с помощью микросхемы 564 ЛС 2 (четыре элемента И-ИЛИ), второй сумматор 17 и регистр 18 образующие накапливающий сумматор, с помощью микросхем 564 ИМ 1 и 564 ИР 2 соответственно. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет расширить область его применения за счет возможности непосредственной оценки дисперсии одной из наиболее важных случайной погрешности и закрепленных в нормативных документах характеристик Ь 27. Устройство для измерения функции распределения случайной гогрешности аналого-цифровых преобразователей по автсв. 11 683015, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения области применения путем обеспечения возможности оценки диспер 56202 Ьсии случайной погрешности, в неговведен арифметический блок, выполненный на блоке элементов НЕ, инверторе, втором коммутаторе, второмсумматоре, регистре и элементе задержки, причем первый информационныйвход второго коммутатора объединенс входом блока элементов НЕ и подключен к выходу счетчика, выход 1 О блока элементов НЕ соединен с вторым информационным входом второгокоммутатора, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого подклю чен к выходу регистра, а выход - кпервому входу регистра, второй входкоторого через элемент задержки подключен к выходу управляемого генератора импульсов, третий вход второ го сумматора объединен с первым управляющим входом второго коммутатораи подключен к выходу инвертора, входкоторого объединен с вторым управляющим входом второго коммутатора 25 и подключен к инверсному выходу элемента сравнения кодов.