Способ калибровки параметров цифроаналогового преобразователя

(51)4 Н 03 М 1/ ИЙ НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ льский и пролексной автомической проедов о к мберг и А 088.8) е свидетН 03 М и контрол ред. А.А ола, 1984 М, Черфас ельство СССР1/10, 1982.ь в микроэлеСазонова.с. 301-30 томаможе ке точовых ияпособговов циГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(54) СПОСОБ КАЛИБРОВКИ ПАРАМЕТРЦИФРОАНАЛОГОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ(57) Изобретение относится к автике и измерительной технике ибыть использовано при разработных многоразрядных цифроаналогпреобразователей, Цель изобретеповышение точности калибровки.калибровки параметров цифроаналго преобразователя заключается фровом измерении опорного напряженияцифроаналогового преобразователя иего суммы с образцовым напряжениеманалоговой меры, напряжений д -го и1-го разрядов цифроаналогового преобразователя и суммы напряжения каждого-го и 1-го разрядов цифроаналоговогопреобразователя с образцовым напряжением аналоговой меры с последующимвычислением результата калибровки,Приводитсяпример выполнения устройства, реализующего предлагаемыйспособ. Устройство содержит двухпозиционные аналоговые ключи 1 и 2,аналоговую меру 3, повторитель 4напряжения, аналоговый сумматор 5,источник 6 опорного напряжения, аналого-цифровой преобразователь 7, цифроаналоговый . преобразователь 8,вычислительный блок 9 и запоминающееустройство 10, Введение операций цифрового измерения позволяет повыситьточность калибровки за счет исключения операций измерения разностей двухсравнимых по величине напряжений.Изобретение относится к автоматикеи измерительной технике и может бытьиспользовано при разработке точныхмногоразрядных цифроаналоговых преобраэователей,Цель изобретения - повышение точности калибровки цифроаналоговых преобразователей.На чеРтеже представлена функцио Ональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.Устройство содержит двухпоэиционные аналоговые ключи 1 и 2, аналоговую меру 3, повторитель 4 напряжения, 15аналоговый сумматор 5, источник 6опорного напряжения, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 7, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 8,вычислительный блок 9 и запоминающее 20устройство 10.Сущность способа состоит в том,что измеряют опорное напряжение ЦАПи его суммы с образцовым напряжениеманалоговой меры, затем измеряют напряжения 1 -го и 1-го разрядов ЦАПи суммы напряжения каждого д-гои 1-го разрядов ЦАП с образцовымнапряжением аналоговой меры с последующим вычислением результата измерения по формуле1 И 1 Ы -Мо Х;-И,ц 11л 1 -И (И,-И .)-(И;-Игде П - калиброванное значение11 ( ) 35.напряжения -го (1-го)разряда ЦАП;М М М - результаты измерения сооф 1 ф 1ответственно опорного напряжения напряжений д -го40и 1-го разрядов ЦАП; М Я, И, -результаты измерения сумбф фмы образцового напряжения аналоговой меры соответственно с опорным напряжением ь-го и 3-го раз 45рядов ЦАП;П - напряжение аналоговой меры;1 3 1,2п, д Ф 1 (и- числокалибруемых разрядов (ЦАП).Суть процесса калибровки заключается в нахождении реальных значений выходного напряжения при задании на11 управляющих входах ЦАП уровня 1 последовательно в каждом разряде и"О" на остальных, Калибровке одновременно подвергаются два любых разряда. Реальную функцию преобразованияЦАП, для которых справедлив принципсуперпоэиции, можно представить ввидеььх р опрК р 1 + Поцле(2) к 1где Пр - реальное значение выходного напряжения ЦАП;Б,р - реальное значение опорного напряжения ЦАП;К; р - реальное значение коэЬЬициентов преобразованияЦАП;Ы,0 или 1, в зависимости отвключенных весов ЦАП;ц 4 л напряжения аддитивного смещения ЦАП,Реальную функцию преобразования АЦП, имеющего непрерывную функцию преобразования, можно аппроксимировать многочленомафх+ Полцл )фгде а - реальный коэффициент преобразования АЦП;Б, - напряжение аддитивного смещения,АЦП,К такому типу относится, например, АЦП время-импульсного преобразования.Процесс калибровки осуществляется следующим образом.Первоначально аналоговый ключ 1 находится в положении, показанном на чертеже, и вход повторителя 4 скоммутиронан с шиной нулевого потенциала устройства. Аналоговый ключ 2 находится в положении, показанном на чертеже, и на вход АЦП 7 поступает опорное напряжение ЦАП 8.При этом, в результате первого аналого-цифрового преобразования получаем кодоогде П- значение напряжения опорного источника 6 ЦАП;Д - напряжение смещения повторителя 4 и аналогового сумматора 5.Во втором такте калибровки ключ 1 переключается во второе положение, и на вход повторителя 4 подключается образцовое напряжение аналоговой меры 3.Результат преобразования М, = а(13,+ Б+ Бо + д). (4) Во всех последующих тактах калибровки ключ 2 находится во втором положении, противоположном первоначаль ному, и коммутирует выход ЦАП 8 со входом АЦП 7.В третьем такте, установив на входе -го разряда ЦАП 8 уровень "1", а в остальных "0", включают один из ,калибруемых 1 разрядных весов ЦАП 8 К;.Ключ 1 переключается в первоначальное положение, и в результате третьего такта калибровки имеем на выходе АДП 7М аК (Поп+ о )+Поцдо+Цодцв 3(5) Переключая ключ 1 во второе положение, в результате четвертого такта преобразования М; =а К; (О оо+Б+ Ь )+У о о,до +О о дд 1. (6) Пятый и шестой такты калибровки осуществляются аналогично третьему и четвертому, но при этом включается второй из калибруемых разрядных весов 3-й, а первый 1-й отключается.Результат пятого такта преобразо- вания М=а К Жоо+ д )+П о до+ПоЪи шестого=аК(Про"ц " )"ойдо"о дцо 3 Таким образом, в результате шести аналого-цифровых преобразований, получаем систему уравнений М =аЖоа +П о + 4 +11 о дцо) э11 -аК;(Поп+)+"оцдо+Пощи 1 ф (9)о+П+ )+11 о цд +0 д 3 еМ 1 =аСК(0 о +)+По ц до +0 о дод 3 4 М . =а К 1(Б,+Б+ д)+П о к до +По дно)Решая систему совместно, получаемвыражения для калибруемых параметровЦАП 8Реальное значение опорного напряжения ЦАП М.-М,/ 1Б +з - Б, (10)оп (М.-М.)-(М -М )3 1 1Реальное значение напряжения сме.щения ЦАПМ. -Мо 10 По цдпо оМ,-Мх ( - 1) Б.М -Мо ЮРеальные значения коэффициентовпреобразования калибруемых разрядов М,-М,еК КМ-Мо ДОткалиброванные выходные напряжения,получим, подставляя в (2) значения(10) -(12) М;-М М,.-ММ -М (М.-М)-(М -М)о ф )М.-М М.-М.оГГ-М (М.-М.)-(М -М.) 30 Цифровое выражение образцовогонапряжения аналоговой меры в видеконстанты находится в запоминающемустройстве 10. В результате вычислений, выполняемых в вычислительномблоке 9, согласно выражений (13) и(14), получаем значения напряжениядля калибруемых -го и 1-го разрядовс точностью обусловленной лишь точностью задания дополнительной анало говой меры, которая весьма высока.Затем переходим к калибровке следующей пары разрядов, для чего повторяемвсю последовательность операций. Процесс продолжается до получения значе ний напряжений всех разрядов, подлежащим калибровке. Формула изобретения Способ калибровки параметров цифроаналогового преобразователя, заключающийся в последовательном цифровом измерении опорного напряженияцифроаналогового преобразователя инапряжений соответствующих включенных разрядов цифроаналогового преоб 1разователя с последующей обработкойрезультатов измерения для определения калиброванного значения напря1381700 опорного напряжения цифроаналогового преобразователя и его суммы 15 Составитель Н. КапитановРедактор Т. Парфенова Техред Л.Сердюкова Корректор А, Обручар Заказ 1194/55 Тираж 928 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. 11 роектная, 4 жения соответствующего разряда, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности калибровки, после цифрового измерения опорного напряжения цифроаналогового преобразователя осуществляют цифровое измерение суммы последнего с образцовым напряжением аналоговой меры, а затем после цифрового измерения напряжений соответствующих д-го и 3-го разрядов цифроаналогового преобразователя измеряют сумму напряжения соответствующего разряда цифроаналогового преобразователя с образцовым напряжением аналоговой меры, а при обработке результатов измерения калиброванное значение напряжения соответствующего разряда цифроаналогового преобразователя определяют по формулеМ-М М,-М) ,-М, (М,-М,)-(М -М ) где М М - результат цифрового измерения соответственно 5 с образцовым напряжением аналоговой меры;М, М ,. - результат цифрового измерения соответственнонапряжения д -го разряда1 О цифроаналогового преобразователя и его суммыс образцовым напряжениеманалоговой меры;М , М -результат цифрового иэ 1 Фмерения соответственнонапряжения 3-го разрядацифроаналогового преобразователя и его суммис образцовым напряжением20 аналоговой меры;Но - образцовое напряжениеаналоговой меры;1,2п, д Ф 3 (п - число ка-,либруемых разрядов цифроаналогового25 преобразователя),