Устройство для измерения погрешности линейности цифро аналогового преобразователя

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 и 884123 Союз СоветскихСоциалистическихреспублик(5) М. Кл. Н 03 К 13/02 Гооудоротвеииый комитет СССР по делом изобретеиий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОГРЕШНОСТ ЛИНЕЙНОСТИ БИФРОАНАДОГОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ Изобретение относится к импульсной и измерительной технике и предназначено для автоматической поверки цифроаналоговых преобразователей (БАП).Известно устройство для измерения и грешности БАП, основанное на методе сравнения выходных сигналов измеряемого и эталонного БАП, содержащее генератор счетных импульсов, два двоичных счетчика, выполняющих функцию задатчика кодов, эталонный БАП, блок сравнения кодов, элемент вычитания и усиления, выполняющий функцию сравнения, аналоговое запоминающее устройство и индикатор 11.Недостатком этого устройства явля 15 ются повышенные требования к точности установки уровней выходного сигнала эталонного БАП,которая для обеспечения необходимой точности измерений должна быть значительно выше, чем у измеряемого БАП, что ограничивает точность измерения погрешности высокоразрядных БАП.Известно также устройство для измерения погрешности цифроаналогового преобразователя, содержащее генератор импульсов, счетчик, триггер, поверяемый цифроаналоговый преобразователь, генератор линейно нарастающего напряжения и компаратор, первый вход которого соединен с выходом генератора линейно нарастающего напряжения, а второй вход - с выходом поверяемого цифроаналогового преобразователя 2 1.Недостатком известного устройства яв ляется ограниченная точность измерения погрешности линейности за счет см)щения начального уровня выходной характеристики измеряемого БАП.Бель изобретения - повышение точности измерения погрешности линейности.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, для измерения погрец- ности линейности цифроаналогового преобразователя, содержащее генератор импульсов, счетчик, триггер, поверяемый цифроаналоговый преобразователь, генератор линейно нарастающего сигнала и компаратор, первый вход которого соединен с выходомгенератора линейно нарастающего сигнала,а второй вход - с выходом поверяемогоцифроаналогового преобразователя, введены датчик кодов, блок элементов И, индикатор, элемент И и арифметическое устройство, первый вход которого соединенс выходом датчика кодов и первым входом блока элементов И, второй вход подключен к выходу счетчика, выход арифметического устройства соединен с входом Оиндикатора, второй вход блока элементовИ подключен к выходу триггера и первому входу элемента И, выход блока элементов И соединен с входом поверяемогоцифроаналогового преобразователя, входтриггера подключен к выходу компаратора, второй вход элемента И соединен свыходом генератора импульсов, выход элемента И подключен к входу счетчика.На чертеже приведена структурная схема устройства.Устройство состоит из датчика 1 кодов,компаратора 2, поверяемого ЦАП 3,генератора 4 импульсов, счетчика 5, индикатора 6, генератора 7 линейно нарастаюшего сигнала, блока 8 элемента И,элемента И 9, триггера 10 и арифметического устройства 11. Кодовые выходыдатчика 1 кодов соединены с первыми входами блока 8 элементов И.и первыми входами арифметического устройства 11, первый вход компаратора 2 соединен с выходом поверяемого ЦАП 3, второй входс выходом генератора 7 линейно нарастающего сигнала, а выход - с входом триггера 10, входы поверяемого ЦАП 3 соедиЭ 5иены с выходами блока 8 элементов И,выход генератора 4 импульсов соединенс первым входом элемента И 9, входсчетчика 5 соединен с выходом элемен40та И 9, а кодовые выходы - с вторымивходами арифметического устройства 11,вход индикатора 6 соединен с выходомарифметического устройства 11, а вторыевходы блока 8 элементов И соединеныс прямым выходом триггера 10 и вторым45входом элемента И 9,Устройство работает следующим образом,В исходном состоянии на выходе датчика 1 кодов формируется код Всоот 50ветствуюший полной шкале измеряемогоЦАП 3. Триггер 10 находится в выключенном состоянии и сигналом "0 с своегопрямого выхода запрещает прохождениеимпульсов счета от генератора импульсов 554 через элемент И 9 на вход счетчика 5и подачу кода через блок 8 элемента Ина поверяемый ЦАП 3. На вход поверяемо.го ЦАП 3 поступает код М 0 соответствующий нулю его шкалы, а на первый входаналогового компаратора 2 поступает сигнал "0" с выхода поверяемого ЦАП 3. Навторой вход компаратора 2 с выхода генератора 7 нарастающего сигнала поступает начальный уровень, который по величине меньше сигнала "0" с выхода поверяемого ЦАП 3.Процесс измерения погрешности линейности поверяемого ЦАП 3 состоит из 4+Итактов, из которых в первом такте производится определение величины младшего значащего разряда (МЗР) егошкальг,а в последующих - определение погрешности нелинейности в заданных и точках.В первом такте работы устройства производится запуск генератора 7, с выходакоторого нарастающее напряжение поступает на второй вход компаратора. В момент достижения этим сигналом начального уровня выходного напряжения поверяемого ЦАП 3 аналоговый компаратор 2срабатывает и включает триггер 10, который сигналом "1 " со своего прямоговыхода через блок 8 элементов И разрешает подачу кода й на входы поверяемого ЦАП 3, при этом сигнал, соответствующий коду М с выхода поверяемогоЦАП 3 поступает на первый вход компаратора 2, который возвращается в исходное состояние, Одновременно триггер10 разрешает прохождение импульсов счета от генератора 4 через элемент И 9на счетчик 5,По достижении нарастающим напряжением с выхода генератора 7 линейно нарастающего сигнала уровня нового опорного сигнала компаратора 2, соответствующего сигналу полной шкалы измеряемого ЦАП 3, компаратор 2 срабатывает вторично и выключает триггер 10, которыйзапрещает дальнейшее прохождение импульсов счета от генератора 4 через элемент И 9 на счетчик 5 и подачу кодаМиг на входы поверяемого ЦАП 3, послечего генератор 7 линейно нарастающегосигнала возвращается в исходное состояние. Таким образом, в счетчике 5 оказывается записанным количество импульсов,пропорциональное разности максимальноговыходного напряжения сигнала(полной шкалы) и минимального выходного напряжения (сигнала "0") поверяемого ЦАП 3,При этом устраняется впияние начальноговыходного сигнала "0" поверяемого 1 АЛ3 на точность измерения погрешности линейности. Записанное и счетчике 5 количество импульсов в видг кода поступаетна вторые входы арифметнъ.ского устройства 11, где производится вычисление веса единицы МЗР шкалы измеряемого ЦАП в единицах счетных импульсов0 ии 3Чо 1 где Иколичество импульсов счета, записанное в счетчике 5 на первом такте;1 о)Я - десятичный код полной шкалыииизмеряемого ЦАП 3.По окончании вычислений счетчик 5 обнуляется, а значение пм записывается, 1в оперативную память арйфметического Устройства 11,В последующих тактах работы устройства на выходе датчика 1 кодов формируется код й 1 соответствующий заданной 2 фдля данного такта точке шкалы преобразования измеряемого ЦАП 3. Работа устройства происходит аналогично первому такту и отличается лишь производимыми вычислениями, иВ конце каждого такта в счетчике 5 оказывается записанным количество им-. пульсов И 1 пропорциональное разности выходного сигнала заданной для 4 -го такта точки шкалы и выходного сигнала ЗО нуля измеряемого ЦАП 3. По окончании преобразования выходного сигнала поверяемого КАП 3 в количество импульсов И. в арифметическом устройстве 11 производится вычисление измеренного значения . десятичного кода в 1 -й точке шкалы40где у - количество импульсов счета, записанное в счетчик 5 на 1 -ом такте,Значение И записывается в операОо)тивную память арифметического устройства 11, после чего производится вычисление значения погрешности линейности в 1-ой точке шкалы измеряемого ЦАП 3д . .(0)ОО)Л 1 1, ИЬгде Я - десятичный код заданной на1 -ом такте точки шкалы поверяемого ЦАП 3.Результат вычисления значения подает-ся на индикатор 6,Измерение заканчивается после определения значения погрешности линейности измеряемого ЦАП 3 во всех заданных точках его диапазона.Точность измерения погрешности линейности определяется в основном точностью выполнения условия линейности генератора 7 нарастающего сигнала в диапазоне значений выходного сигнала поверяемого НАП, при этом наклон его характеристики выбирается таким, чтобы количество счетных импульсов от генератора 4 импульсов, приходящееся на единицу МЗР измеряемого ЦАП 3, при преобразовании достаточно велико для исключения влияния дискретности квантования времени преобразования единицы МЗР на точность определения Мпщ и И Генератор 4 импульсов должен обеспечивать стабильность периода счетных импульсов на протяжении цикла измерения,ф ормула изобретенияУстройство для измерения погрешности линейности цифроанапогового преобразователя, содержащее генератор импульсов, счетчик, триггер, поверяемый цифроаналоговый преобразователь, генератор линейно нарастающего сигнала и компаратор, первый вход которого соединен с выходом генератора линейно нарастающего сигнала, а второй вход - с выходом поверяемого цифроаналогового преобразоватепя, о т - л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения погрешности линейности, в него введены датчик кодов, блок элементов И, индикатор, элемент И и арифметическое устройство, первый вход которого соединен с выходом датчика кодов и первым входом блока элементов И, второй вход подключен к выходу .счетчика, выход арифметического устройства соединен с входом индикатора, второй вход блока элементов И подключен к выходу триггера и первому входу эле- . мента И, выход блока элементов И соединен с входом поверяемого цифроаналогового преобразоватедя, вход триггера:подклею чен к выходу компаратора, второй вход элемента И соединен с выходом генератора импульсов, выход элемента И подключен к входу счетчика.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРИо 600719, кл, Н 03 К 13/02,01, 07. 74,2, Авторское свидетельство СССР позаявке ЬЬ 2801093/18-21, 23.07,79884123 Составитель Техред А. А имаги едактор Н орректор О, Била 991 Подписноедарственного комитета СССРизобретений и открытийва, Ж 35,Рауюская наб., д. 4/5 э 10255/85 Тира ВНИИПИ Госу по делам 113035, Мос