Способ калибровки линейности цифроаналоговых преобразователей

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 55373 А 1 9) 1) 5 ц 5 Н 03 М 1/10 ЯМАНИЕ ИЗОБРЕТЕН дрантных ЦАП, Цель ся за счет того, что ти определяется по квадрант изобрете погрев но ных и двухквния достигаесть линейнооПЛ =,Я а й де а=0,1 фру й=дн+ 2(п -а значен ь=21=1 гДе Ь 11 - включени разность младших номиналь ия Л 2 - Л 1 первая разнои )-го разрядаизмереннвяразрядов отнное значение ть, измЦАП,ри вклсителванта ереннаЬа - втючении но 1-го, 1 ил,при орая всех он -ная клемма 10, выходнаяемый ЦАП 12,Способ калибровки лализуется следующим обПредставим модельнекоторых кодов в виде:Е00 1 000 11, калибрусти ЦАП реши нейн азом прео рдзовдния б000(- ф(1 и 00(000 -О+ оооО Е+Е 5 ГОСУДАРСТВЕННЪЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЪТИПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Научно-исследовательский институт электронно-механических приборов (72) Г.С.Власов, А,П.Воронов и Г.П.Шлыков (56) Авторское свидетельство СССР М 1051702, кл. Н 03 М 1/10, 1982.Авторское свидетел ьство СССР М 1317657, кл. Н 03 М 1/10, 1987,(54) СПОСОБ КАЛИБРОВКИ ЛИНЕЙНОСТИ ЦИФРОАНАЛОГО 8 ЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ(57) Изобретение относится к измеритель-. ной технике и может быть использовано для калибровки линейности цифроаналоговых преобразователей (ЦАП). Цель изобретения - расширение области применения за счет возможности калибровки линейности одноИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для калибровки линейности цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) в процессе контроля точностных параметров,Цель изобретения - расширение области применения за счет возможнос ги калибровки линейности одноквадрантных и двухквадрантных ЦАП.На чертеже представлена схема устройства, реализующего данный способ.Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, задатчик 2 кода, инвертор 3, цифровой измерительный вольтметр 4, переключатель 5, делитель 6 напряжения, устройство 7 сопряжения с ЭФВМ (контроллер), микроЭВМ 8, входная клемма 9, выходе дн находят из выражЛюбая техническая реализация стабильной дополйительной опорной меры напряжения (-В) имеет определенные ограничения, Так, например; стабилйтронь, типа КС 191, 2 С 108 низкочастотный дрейф 5 со спектром менее 1 Гц и размахом в десят-.ки микровольт. Такой дрейф не может быть полностью подавлен входными фильтрами измерительных приборов, Поэтому с целью повышения точности измерения параметра " 10 дн необходимо выполнить статическую об.работку щ произвольйо выбранных независимых измерений:При этом; как следует из статической -теории измереййй, точность измеренйя па раметра дн можно повысить в Г раз. Если согласно выражению (4) представленные в скобках разности выразить вели- чинами Ь 1 и Л 21, то в качестве дн 1 можно 20 выбрать более адекватную модель;н =( 2, -ц )щ - цн (9) где Л 11 - первая разность между соответст 25 вующим аналоговым эквивалентом кода и дополнительным опорным сигналом - В;Й - вторая разность между соответствующим аналоговым эквивалентом смежно го кода и дополнительным опорным сигналом -В;в - количество измерений в 1-й точке преобразовайия,Устройство, реализующее предложен ный способ, работает следующим образом:МикроЭВМ 8 через контролер 7 устанавливает переключатель 5 в положение, соответствующее формированию на выходе4 управляемого делителя б опорного сигнала , с полярностью выходного сигналакалйбруемого ЦАП 2 в основном квадранте преобразования, Далее, микроЭВМ 8 через . задатчик 2 кодов, представляющий собой 45 набор регистров, подает на ЦАП 12 едийич-.ные коды Н, а через контролер 7 на управляемый делитель б напряжения код, вырабатывающий на выходе делителя 6 ., компенсирующий аналоговый зквйвалент - В, Компенсирующий аналоговый эквивалент -В может отличаться по абсолютному значению от выходногосигнала калибруемого ЦАП, т,е. можно выполнять компенсацию не до полного уравновешивания, ас 55 :некоторой точностью укладывающейся вдиапазон нижнего предела измерения вольтметра 4, Так, например, вольтметр Щ 31 на пределе измерения 100 мВ имеет высокую разрешающую способность, равную 1 мкВ,Недокомпенсация путем регулировки опорного делителя 6 в 90 мВ позволяет иэмери",ь локальное значение дифференциальной нелинейности в диапазоне близком 10 мВ что с допуском в пять и более раз, для ЦАП имеющих более 12 разрядов, превышает квант преобразования. Вольтметр 4 измеряет первую разность Л 1 и вырабатывает сигнал окончания измерения, который фиксируется койтроллером 7, ЭВМ 8 опрашива-. ет контроллер 7 и после поступления в него сигнала "окончание йэмерения" записывает в память значение Л 1 ь После этого, ЭВМ 8 подает через задатчик 2 кода смежный код (-1), вольтметр 4 измеряет вторую разность Йь После поступления второго сигнала "окончание измерения на контроллер 7, происходит перепись в ЭВМ 8 второй разности сь Далее, микроЭВМ 8 вычисляет согласно выражению (9) значения дн находит абсолютные весовые погрешности е иэ (7) и вычисляет иэ (8) значения нелинейности,Градуировка характеристики преобразования согласно значений ПЛ (8) отражает поставленную цель калибровки нелинейности ЦАП по шкале преобразования.Предложенный способ позволяет исключить из результата измерения погреш-ность смещения нуля кОнтролируемого ЦАП, так как величина смещения нуля преобразователя войдет в параметр -В согласно уравненйя (4) и в дальнейшем исключается при вйчислении согласно (9), Согласно предложенному способу можно осуществлять калибровку линейности одно и двухквадратных ЦАП, а также умножающих прецйэионных серии 427.Формула изобретения Способ калибровки линейности цифроаналоговых преобразователей, заключающи 9 ся в последовательном для всех его и разрядов измерении первой разности меж:ду выходным сигналом калибруемого цифроаналогового преобразователя при подаче йа его вход соответствующего единичного кода и соответствующим дополнительным сигналом и измерениивторой разности между выходным сигналом калибруемого цифроаналогового преобразователя при подаче на его вход соответствующего кода и тем же дополнительнымсигналом, формировании третьей разности, запоминании полученных значений первой, второй и третьей разностей, определении весовых погрешностей разрядов а калибруемого цифроаналогового преобразователя и определении результатов калибровки по форму- лам1755373 ПЛ= ао;ГДЕ ПЛ 1 - ПОГРЕШНОСть лиНЕйнОСти в 1-й точке характеристики преобразованйя;а - 0.13 - значения соответствующего разряда для соответствующего кода;ИН, ИН - , подожительные 1 отрицателц ные) значенйя интегральной нелинейности, при этом полярность дополнительного сигнала устанавливают соответствующей полярности основного квадранта преобразования калибруемого цифроанало-.гового преобразователя, отл и ч а ю щи йс я тем, что, с целью расширения области применения пуем калибровки линейности ьдноквдрантных, двухквадрантйых цифроа налоговых преобразователей при последо. вательном измерении первой и второй разностей, осуществляют (а)-е дополнительное измерение первой и второй разностей для всех и разрядов калибруемого цифроаналогового преобразователя с последующим их запоминанием; третью разность дню формируют как дн= (Ь 2 - Лц )/щгде Й 1 и Й 1 - .первая и вторая разностисоответственно;он - номинальное значение кванта,а весовые погрешности разрядов калибруе мого цифроаналогового преобразователяопределяют из системы уравнений 15б,-н+и,+Пи, Н,+., " н,Э. при этом соответствующий код при измере-нии второй разности выбирают как единич-.:ный во веех младших разрядах 3 Оотносительно 1-го.