Устройство для измерения дифференциальной нелинейности быстродействующих аналого-цифровых преобразователей

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 193 (И) 114 Н 03 М 1/10 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ л ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР У 824428. кл, Н 03 М 1/10, 1981,Авторское свидетельство СССРМ, кл. Н 03 М 1/10, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИФФЕ РЕНЦИАЛЬНОЙ НЕЛИНЕЙНОСТИ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗО ВАТЕЛЕЙ(57) Изобретение относится к област контрольно-измерительной техники и может быть использовано при измереннй точностных параметров аналогоцифровых преобразователей. Изобретение позволяет повысить точностьизмерения дифференциальной нелинейности устройства, содержащего цифровой компаратор 8, генератор 1 периодического напряжения, дискриминато3 нуля, интегратор 4, сумматор 5,переключатель 9, блок 10 задания кодов, цифровой интегрирующий вольтметр 7, за счет введения источника13 опорного напряжения, элементаИ 20, элемента ИСХЛЮЧАВЦЕЕ ИЛИ 19,блока элементов И 1.2, одновибратора18, триггера 17, делителя 16 частоты, цифроаналогового преобразователя14, делителя 15 напряжения. 2 ил,1 128232Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может бытьиспользовано при измерении точностныхпараметров аналого-цифровых преобразователей. 5Целью изобретения является повышение точности измерения дифференциальной нелинейности,На фиг.1 приведена функциональнаясхема устройства; на фиг.2 - эпюры 10напряжений, поясняющие принцип работы устройства.Устройство контроля дифференциальной нелинейности быстродействующиханалого-цифровых преобразователей(АЦП) содержит генератор 1 периодического напряжения, входную шину 2,дискриминатор 3 нуля, интегратор4, сумматор 5, испытуемый АЦП 6,цифровой интегрирующий вольтметр 7,цифровой компаратор 8, переключатель 9,блок 10 задания кодов, выходную шину11, блок 12 элементов И, источник13 опорного напряжения, цирфоаналоговый преобразователь (ЦАП) 14, делитель 15 напряжения, делитель 16 частоты, триггер 17, одновибратор 18,элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19, элементИ 20,На фиг.2 представлены эпюры напря-,жений:а - статическая характеристикааналого-цифрового преобразования;б - напряжение на выходе сумматора 11;в - сигнал на выходе цифровогокомпаратора 8;г - сигнал на выходе генератора 1периодического напряжения; 40д - сигнал на выходе дискриминатора 3 нуля;е - сигнал на выходе делителя 16частоты;ж - сигнал на выходе триггера 17; 45з - сигнал на выходе одновибратора 18;и - сигнал на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19,1 50Предлагаемое устройство работаетследующим образом.Переключатель 9 устанавливают вна -чале в такое положение,что на управляющий вход блока 12 элементов И поступает сигнал логического нуля, ана младший разряд шины второго входацифрового компаратора 8 - сигнал логической единицы. 3 2Таким образом, на опорном входе цифрового компаратора 8 вначале устанавливают сигнал 0001 с единицей в младшем разряде, С выхода ЦАП 14 при этом снимается аналоговый сигнал нулевого напряжения. Поэтому на вход испытуемого АЦП 6 поступает пилообразный сигнал, симметричный относительно нулевой линии, На фиг, 2 а в координатах Х 17 представлена статическая характеристика преобразования. Так как уровни перехода определяются срабатыванием внутреннего компаратора (порогового элемента АЦП), то характеристика в зоне перехода должна носить компараторный характер с зоной гистерезиса, размер которой зависит от разных факторов, в том числе и от уровня преобразуемого сигнала,При определенном уровне медленно меняющегося во времени напряжения на входе АЦП на его выходе появляются преобразуемые коды, Так как вначале изменение напряжения на вхоле АЦП происходит на уровне нескольких квантов преобразования в начале координат И 7, то каждый прямой и обратный ход пилы на выходе испытуемого АЦП определенное время поддерживают код 00001, что в свою очередь соответствует удержанию на определенное время логической единицы на выходе цифрового компаратора 8, что графически показано на фиг.2 в (8)1" - 2" и 3 - 4".Поэтому длительность импульсов на фиг.2 в (8), снимаемых с выхода цифрового компаратора 8 будет пропорциональна кванту преобразования, а усредненное значение кванта+ ч,2 1 где Ч - .-й квант преобразования1 ппри нарастании напряженияна входе АЦП;--й квант преобразования1при уменьшении напряженияна входе АЦП:,выборка значений и и ЧвСигнал с выхода цифрового компаратора 8 поступает на вход элементаИ 20, сигнал с выхода которого поступает на управляющий вход интегратора 4.,Таким образом, в интервале интегрирования (фиг.2 и) интегратор 4производит интегрирование импульсов,3 12823 среднее вольт-секундное значение которых пропорционально.1 23 Режим работы интегратора 4 задается согласно временной диаграмме(фиг,2) элементами И 20, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ 19, дискриминатором 3 нуля,делителем 16 частоты, триггером 17,одновибратором 18.Запуск цифрового интегрирующего 10вольтметра 7 происходит отрицательным перепадом сигнала с выхода одновибратора 18 в момент хранениясумматорного вольт-секундного значения площадей импульсов; поступивших 15на вход"интегратора 4. Делитель 15напряжения при этом настраивают та-.ким образом, чтобы показания цифрового интегрирующего вольтметра 7 были равны нулю. 20Этим заканчивается настроеный ре,жим работы устройства, суть которогозаключается в подстройке делителя 5напряжения к величине младшего значащего разряда (МЗР) АЦП, Далее устанавливают переключатель 9 в противоположное положение. При этом на цифровой вход ЦАП 14 и на второй входцифрового компаратора 8 будет посту 3пать сигнал с выхода задатчика 10 ко- ЗОдов согласно заранее заданной программе. Длительность импульсов, снимаемых с выхода цифрового компаратора8, будет уже пропорциональна кванту,определенному на шкале преобразования кодом А, поступающим на второйвход цифрового компаратора 8. Отличие среднего значения указанного кванта преобразования от значения ИЗРбудет пропорционально сигналу, снимаемому с выхода делителя 15 напряжения в моменты измерения интегрирующим вольтметром 7.Скорость изменения периодическогонапряжения согласно эпюры (фиг.2 б). ф Б =05 ц (1- -1юм от КС(6) рого подключен к входу дискриминатора нуля, интегратор, сумматор, выход 50 которого является выходной шиной,пе-.реключатель, блок задания кодов,цифровой интегрирующий вольметр, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целлью повышения точности, в устройство 55 введены источник опорного напряжения,элемент И, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, блок элементов И, одновибратор,триггер, делитель частоты, цифроаналоговый преобразователь, делитель напря(2)В 1,А - ьЕ., Т ЬАг 4 е а, - длительность импульса,снимаемого с выхода цифровогокомпаратора 8.Сигнал с выхода инвертирующего интегратора 4, равный1Ц =- ц с. йе, (3)инт Т.01 ъ 1инт 0 поступает на вход делителя 15 напряжения и на его выход, умноженный на коэффициент деления К делителя 15. Сигнал же с выхода источника Цот проходит на выход делителя 15, умно" женный на величину (1 - К).1Таким образом, согласно (2) и (3) напряжение, измеряемое интегрирующим вольметром 7, будет равно и = Ц (1-К ) -- ф " ьЕ. а,(4)К Ци 3 м 033 9ими о а окончательное выражение, измеренное цифровым интегрирующим вольметром, можно записать где К. С - элементы интегратора 4.При К равном 0,5,формула приобретает видоа равенство нулю цдостигается равенством единице - "ьй, ЙС. Величи"КСоны К,С - известны, а напряжение, измеряемое цифровым интегрирующим вольтметром 7, легко нормируется относительно кванта преобразования АЦП, Макси%мальное значение Цбудет пропорционально искомой величине дифференциальной нелинейности. Формула изобретения Устройство для измерения дифференциальной нелинейности быстродействующих аналого-цифровых преобраэовате" лей, содержащее цифровой компаратор, первый вход которого является входной шиной устройства, генератор периодического напряжения, выход кото"оставитель И.РомановаРедактор В.Данко Техред Л,Олейник Корректор В.Бутя 899 Подписноественного комитета СССРбретений и открытийЖ, Раушская наб д,каз 7 57 Тира ВНИИПИ Госуда по делам из 13035 Москв4 5 иятие, г.ужгород, ул.Прое 5 128232 жения, первый вход которого объединен с входом цифроаналогового преобразователя и соединен с выходом источника опорного напряжения, а через интегратор соединен с вторым входом делителя напряжения, выход которого соединен с первым входом цифрового интегрирующего вольтметра, второй вход, которогО объединен с первыми входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и элемента И и подключен к выходу одновибратора, вход которого подключен через делнтель частоты к выходу дискриминатора нуля и через триггер - к второму входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом интегратора, третий вход котороПроизводственно-полиграфическое п го соединен с выходом элемента И,второй вход которого, соединен с выходом цифрового компаратора, второйвход которого через переключательсоединен с выходом младшего разряда блока задания кодов, выходы остальных раерядов которого через блокэлементов И соединен с группой входов цифроаналогового преобразователяи с группой входов цифрового компаратора, причем второй вход блокаэлементов И соединен с вторым выходом переключателя, а выход цифроаналогового преобразователя соединенс первым входом сумматора, второйвход которого соединен с выходом генератора периодического йапряжения,