Способ коррекции погрешностей аналого-цифрового преобразователя

(я)5 Н 03 М 1/10 САН ОБРЕТЕН АВТОРСКО ВИДЕТЕЛЬ н ьство СССРСУДАРСТВЕН 4 ЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ И ГКНТ СССР(71) Уфимский авиацион ый инститим. Серго Орджоникидзе%984030, кл. Н 03 М 1Алиев Т,М, и др. Арекция погрешностейтельных приборов. - М66-67,(54) СПОСОБ КОРРЕКЦИИ ПОГРЕШНОСТЕЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ(57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для метрологического обеспечения прецизионных цифровых информационно-измерительных систем и комплексов, использующих преобразование аналоговых сигналов в цифровой код, которые предусматривают исключение влияния на результат измерения погрешности нелинейности и погрешностей, связанных с изменением параметров функции преобразования измерительного устройства. Цель изобретения - повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в способе коррекции погрешностей аналого-цифрового преобразования, включающем прямое преобразование исходного сигнала, обратное и прямое преобразование промежуточных сигналов с корректировкой их в процессе преобразования на величину образцового сигнала, а также осуществляют обратное преобразование результата прямого преобразования исходного сигнала, последующее прямое преобразование полученного сигнала, затем суммирование полученного сигнала с образцовым сигналом и прямое преобразование полученной суммы сигналов, после чего первый скорректированный результат преобразования исходного сигнала определяют по формуле где У 1 - результат аналого-цифрового преобразования исходного сигнала; Уг - результат аналого-цифрового преобразования значения цифроаналогового преобразования величины У 1; Уг - результат аналогоцифрового преобразования суммы значения цифроаналогового преобразования величины У 1 и значения К; К - величина образцового сигнала, затем осуществляют прямое преобразование полученного скор- ь ректированного результата, а также суммирование полученного результата с а образцовым сигналом и прямое преобразо- ф вание суммы этих сигналов, после чего вы- р числяют следующий скорректированный результат преобразования исходного сигнала по укаэанной формуле, в которой Уг - ф результат аналого-цифрового преобразования предыдущей скорректированной величины; Уг - результат аналого-цифрового в преобразования суммы значений предыдущей скорректированной величины и образцового сигнала, и так далее до получения результата преобразования исходного сигнала с заданной точностью, 2 ил.Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для метрологического обеспечения прецизионных цифровых информационно-измерительных систем и комплексов, использующих преобразование аналоговых сигналов в цифровой код, которые предусматривают исключение влияния на результат измерения погрешности нелинейности и погрешностей, связанных с изменением параметров функции преобразования измерительного устройства,Целью изобретения является повышение быстродействия,На фиг.1 приведена блок-схема устройсгва, реализующего предлагаемый способ коррекции погрешностей аналого-цифрового преобразования; на фиг,2 - иллюстрация предлагаемого способа коррекции погреш. ностей аналого-цифрового преобразования,Устройство, реализующее способ, содержит управляющий вычислительный комплекс с оперативным запоминающим устройством (УБК), магистраль 2 типа "общая шина", аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 3, входной коммутатор 4 аналоговых сигналов, сумматор 5 аналоговых сигналов, задатчик б аналогового образцового сигнала, точный цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 7, сточник 8 измеряемого сигнала, Управление измерительными преобразователями 3 - 7 осуществляется от УВК 1 через магистраль 2, обмен информацией между УБК 1 и измерительными преобразователями 3 и 7 также осуществляется через магистраль 2.Сущность способа заключается в следующем.Первоначально производят аналогоцифровое преобразование исходного сигнала хнст, в результате чего получают выходной код у 1, который путем цифроаналогового преобразования, полагаемого идеальным, преобразуют в аналоговый сигнал..эталон = Р (у 1) у 1, ЗатЕМ ПОЛуЧЕННЫй СИГНаЛ .4 талон суммируют с образцовым сигналом К и осуществляют аналого-цифровое преобразование сигналов Оаталон и (Озталон+ К) с получением выходных сигналов соответственно у 2 и у 2 . Первый скорректированный результат находится на пересечении линии решений у = у 1 и прямой (ВВ ), Уравнение прямой, проходящей через две точки В (х 1,5 Учитывая, что х 2 х 1 Е, х 1 = у 1, для первого скорректированного результата имеем10 4 Е ( Фа Ч"Р 1-1 я д " е 1)Полученный результат, а также сумма 15 (хкор+ Е) вновь подвергаются аналого-цифровому преобразованию, в итоге которого получаются выходные сигналы уз и уз соответственно. Второй скорректированный результат ищется на пересечении линии 20 решений у - у 1 и прямой (00 ),По аналогии с (3) имеем а Е ( ЪьМзкор=Ч ЧЪ Е(4) 25 " 3 Для и-го скорректированного результата Гдв уи+1, уи+1 - рЕзуЛЬтатЫ аНаЛОГО-цИфрОВО го преобразования (и)-го скорректированного результата хкор и суммы (хкор + К)ии соответственно,Очевидно, что при достаточно маломзначении Е предлагаемый способ реализует 40 метод Ньютона. Погрешность нахожденияистинного значения преобразуемой величины хиот, не превышает в и-м такте полуразности двух последних скорректированных результатов45 д ,хко - Хкои и - 1и2(б) и может быть сведена к сколь угодно малой величине за конечное число тактов. На практике в подавляющем большинстве случаев удовлетворительная точность достигается на 3-5-м шаге коррекции результата преобразования.Укаэанная в предлагаемом решении совокупность признаков является новой.Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом,30 и Е1М,( П ЧИ-1 д 1 о, т 1" р Ч )3035 40 45 В 1 ервом цикле измерений исходнаяаналоговая величина хинт от источника 8 через коммутатор 4 подается на вход АЦП 3,который производит цифровое измерениеисходной аналоговой величины хинт и выдает в магистраль 2 код результата у 1, которыйзапоминается в ОЗУ УВК 1, а также поступает на вход ЦАП 7, который осуществляетобратное преобразование поступившегокода в аналоговый сигнал Оэталон, Этот сигнал поступает на вход сумматора 5, где суммируется с аналоговым образцовымсигналом К, генерируемым задатчиком 6.Затем на вход АЦП 3 через коммутатор 4поочередно подаются сигналы Оэталон с выхода ЦАП 7 и (Оэталон+ К) с выхода сумматора 5, результаты преобразований которыху 2 и у 2 через магистраль 2 поступают в УВК1, где происходит вычисление первого скорректированного результата измерений в 20цифровой форме хкор по выражению(5). Наэтом первый цикл, измерений заканчивается,Второй, а также все последующие циклы измерений производятся аналогично 25первому с той лишь разницей, что на входЦАП 7 поступает сигнал хкор, полученныйв предыдущем цикле,В конце каждого цикла, начиная с второго, УВК 1 производит проверку точности результата согласно выражению (6), и в случае достижения требуемой точности УВК 1 прекращает итеративную процедуру и выдает последний скорректированный результат хкор в качестве окончательного. Для пояснения фиг.2, иллюстрирующей предлагаемый способ, укажем, что прямые (ВМ ), (ОО ), (60 )-это секущие реальной функции преобразования, точки С, Е, Н-это соответственно точки пересечения этих секущих с линией решения у = у 1, абсциссы которых хкор, хатор и хкор представляютэсобой последовательность скорректированных результатов преобразования сигнала хист. Точка А(хист и у 1) отображает истинное аналого-цифровое преобразование,Формула изобретения Способ коррекции погрешностей аналого-цифрового преобразования, заключающийся в формировании кода, пропорционального входному аналоговому сигналу, с последующим его запоминанием, осуществлении и-циклов коррекции, в первом из которых формируют первый промежуточный аналоговый сигнал, пропорциональный запомненному коду, с последующим формированием кода, пропорционального первому промежуточному аналоговому сигналу, и его запоминанием, вычиСляют скорректированный код по кодам, пропорциональным входному аналоговому сигналу и первому промежуточному аналоговому сигналу, запоминают его и сравнивают скорректированный код с наперед заданным кодом, в случае превышения последнего над скорректированным кодом формируют выходной код, равный скорректированному коду, в противном случае, осуществляют последующий цикл коррекции, в котором первый промежуточный аналоговый сигнал формируют пропорциональным запомненному в предыдущем цикле коррекции скорректированному коду, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, после формирования первого промежуточного аналогового сигнала формируют второй промежуточный аналоговый сигнал путем добавления к первому промежуточному аналоговому сигналу образцового сигнала с последующим формированием кода, пропорционального второму промежуточному аналоговому сигналу, а скорректированный код вычисляют по формулех (У 1 У 2+ К У 1)К Й у 2у 1 - у 2 где у 1 - код, пропорциональный входномуаналоговому сигналу; у 2 - код, пропорциональный первомупромежуточному аналоговому сигналу; у 2" - код, пропорциональный второмупромежуточному аналоговому сигналу; К - код величины образцового сигнала; х - скорректированный код.