Устройство контроля цифро-аналоговых преобразователей

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет Н 03 К 13/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ЦИФРОАНАЛОГОВЫХПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения дифференциальной нелинейности цифроаналоговыхпреобразователей (ЦАП),Известно устройство для измеренияпогрешности цифроаналогового преобразователя, содержащее задающий генератор, два счетчика, контролируемыйи эталонный цифроаналоговые .преобразователи, блок сравнения кодов, элемент вычитания и усиления, аналоговое запоминающее устройство и индикатор 1).Недостатком известного устройства является большое время измерения,обусловленное большим числом цикловизмерения.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяустройство контроля цифроаналоговыхпреобразователей, содержащее дваформирователя кодов, контролируемыйи эталонный цифроаналоговые преобразователи, измерительный прибор идифференциальный усилитель, первыйвход которого соединен с выходомконтролируемого цифроаналоговогопреобразователя, выход дифференциального усилителя подключен к входу измерительного прибора, выход первого формирователя кодов соединен с входом контролируемого цифроаналогового преобразователя, выход второго формирователя кодов подключен к входу эталонного цифроаналогового преобразователя (21.Недостатками данного устройства являются большое время измерения и невысокая точность контроля.Большое время измерения обусловлено тем, что для определения дифференциальной нелинейности ьдн контролируемого ЦАП с помощью даййого устройства необходимо приборам измерить значение ан(И) для всех 2" значений входного кода (в случае и разрядного ЦАП) и выбрать максимальное иэ них, которое и будет искомой характеристикой ЦАП. Низкая точность измерения обусловлена тем, что при контроле, вследствие наличия таких погрешностей контролируемого ЦАП, как смещение нуля, погрешности усиления, интегральной нелинейности, выходные сигналы эталонного Уо (Х) и контролируемого Ух (И) при коде (И) не равны друг 30 другу.Цель иэоьретения - поаышение точности и уменьшение времени контроля.Указанная цель достигается тем,что в устройство контроля цифроаналого ых преобразователей, содержащеедва формирователя кодов, контролируемый и эталонный цифроаналоговые преобразователи, измерительный прибори дифференциальный усилитель, первыйвход которого соединен с выходомконтролируемого цифроаналогового пре образователя, выход дифференциальногоусилителя подключен к входу измерительного прибора, выход первого формирователя кодов соединен с входомконтролируемого цифроаналогового пре 15образователя, ныход второго формирователя кодов подключен к входу эталонного цифроаналогового преобразонатвля, введены запоминающий блок, коммутатор, двухпороговый компаратор,управляемый источник опорных напряжений и блок управления, причем первый вход запоминающего блока соединен с выходом контролируемого цифроаналогового преобразователя, выходзапоминающего блока подключен к первому входу коммутатора, второй входкоторого соединен с выходом эталонного цифроаналогового преобразователя, выход коммутатора подключен ковторому входу дифференциального усилителя, выход которого соединен спервым входом двухпорогового компаратора, второй и третий входы днухпорогового компаратора подключены к выходам управляемого источника опорных напряжений, выход двухпорогового компаратора соединен с входомблока управления, выходы которогоподключены к первым входам обоихформирователей кодов, управляемого 40источника опорных напряжений, ковторому входу запоминающего блока ик ;ретьемУ входу коммутатора.На фиг, 1 изображена схема предлагаемого устройства; на Фиг, 2 и 3 - 45сигналы на выходах контролируемогои эталонного ЦАП, запоминающегоблока и дифференциального усилителя.Устройство содержит дна формирователя 1 и 2 кодов, контролируемый3 и эталонный 4 ЦАП, дифференциальныйусилитель 5, измерительный прибор 6,запоминающий блок 7, коммутатор 8,двухпороговый комиаратор 9, управляемый источник 10 опорных напряжений и блок 11 управления.55Устройство работает следующим образом,При подаче с блока 11 управленияпоследовательности импульсов на формирователи 1 и 2 кодов (которые 60могут быть выполнены в виде счетчиков) последние начинают выдавать коды на контролируемый 3 и эталонный4 ЦАП, изменяющиеся за один циклработы устройства от 0 до Имам= . 65 щ 2 п - 1. На выходах контролируемого и эталонного 4 ЦАП при этом формируются ступенчатонарастающие напряжения Ух (И) и Ур (И) (фиг. 2) . Одновременно блок 11 управления выдает науправляющий вход запоминающего блока 7 сигналы управления, по которым запоминающий .блок 7 запоминает установившееся значение выходного сигналаконтролируемого ЦАП 3 при каждом значении входного кода и хранит этозначение некоторое время после прихода очередного кода, равного И+1 (кривая Уб(И) (фиг.2.При подключенном к входу дифференциального усилителя 5 через коммутатор 8 в запоминающем блоке 7 на входе дифференциального усилителя 5 появляется ряд импульсон, амплитуда которых пропорциональна разности х ф) - Ъ(И) = х Р) Ъх (И), т.е. приращению выходного сигнала контролируемого ЦАП 3 при приращении входного кода на 1 (фиг.З). С выхода дифференциального усилителя 5 данныйряд импульсов с изменяющейся амплитудой подается на один иэ входов двух- порогового компаратора 9, на другие входы которого подаются напряжения Пни Бнс выхода управляемого источника 10 опорных напряжений. Если величина сигнала 0 эуправляемого источника опорных напряжений превышает максимальную амплитуду импульсов с выхода дифференциального усилителя 5, а величина Унменьше минимальной амплитуды данных импульсов, то в первом цикле работы устройства двух- пороговый компаратор 9 не срабатывает. В этом случае после выдачи формирователями 1 и 2 кодов максимального значения кодов И д блок управлениявыдает сигнал на управляемый источник10 опорных напряжений, по которому происходит уменьшение уровня сигнала Цэ и увеличение уровня сигнала Бн Повторение данных циклов работыустройства происходит до тех пор,пока амплитуда какого-либо импульсас выхода дифференциального усилителя 5 не превысит уровень Бэ или уровень Ун не превысит амплитуду какого-либо импульса (фиг.З, уровеньБэ). В этом случае происходит срабатывание компаратора 9, по выходному сигналу которого блок 11 управления перестает выдавать импульсы наформирователи 1 и 2 кодов. При этомформирователи 1 и 2 кодов выдаюткод М, на котором дифференциальнаяпогрешность ад (И) контролируемогоЦАП 3 максимальна для значений кодаот 0 до И,По нахождению кода И блок управления подключает эталонйый ЦАП 4 спомощью коммутатора 8 ко входу дифференциального усилителя 5, послечего производится сьем показаний измерительного прибора 6, равныхЦо окончании измерений величины 0 блок 11 управления выдает на 5 формирователь 1 кодов сигнал, по которому формирователь 1 кодов выдает код,равный И -1. Показания В 1 изме-. рительного прибора б после этого равны 10 45Формула изобретения Устройство контроля цифроаналоговых преобразователей, содержащее два Ц,1 К У (И, -1) - У,(МЦ,Разница показаний 1 д(Х )0,1 = К У (М ) - У(И) пропорциональна йриращению выходного сигнала контролируемого ЦАП 3, по величине которой можно легко определить диФференциальную нелинейность контролируемого ЦАП 3 при коде М:н1) " ). Стф 20 где с - расчетное приращение выходного сигнала контролируемого ЦАП 3.После измерения величины О вновь производится запуск, начиная с кода И, формирователей 1 и 2 кодов и при неизменных величинах сигналов Бэ и Ун с выхода управляемого источнйка опорных напряжений производится проверка срабатывания двухпорогового ; компаратора 9 при значениях кодовПри повторном срабатывании двухпорогового компаратора 9 производится определение дифФеренциальной нели- З 5 нейности ддн (И 1) аналогично лен Р)затем вновь производится запуск Формирователей 1 и 2 кодов, начиная с кода И и т.д.Максимальная из величин ддн(И), 40 дн(И 1),ддн Рк) и является дифференциальной нелинейностью ддн контролируемого ЦАП 3. формирователя кодов, контролируемыйи эталонный цифроаналоговые преобразователи, измерительный прибор идифференциальный усилитель, первыйвход которого соединен с выходомконтролируемого цифроаналоговогопреобразователя, выход дифференциального усилителя подключен к входу измерительного прибора, выход первогоформирователя кодов соединен с входом контролируемого цифроаналогового преобразователя, выход второгоформирователя кодов подключен к входу эталонного цифроаналогового преобразователя, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повыаения точности и сокращения времени контроля,в него введены запоминающий блок,коммутатор, двухпороговый компаратор,управляемый источник опорных напряжений и блок управления, причем первый вход запоминающего блока соединен с выходом контролируемого цифроаналогового преобразователя, выходзапоминающего блока подключен к первому входу коммутатора, второй входкоторого соединен с выходом эталонного цифроаналогового преобразователя,выход коммутатора подключен к второму входу дифференциального усилителя, выход которого соединен с первымвходом двухпорогового компаратора,второй и третий входы двухпороговогокомпаратора подключены к выходамуправляемого источника опорных напряжений, выход двухпорогового компаратора соединен с входом блока управления, выходы которого подключен к первым входам обоих формирователей кодов, управляемого источника опорныхнапряжений, к второму входу запоми- .нающего блока и к третьему входукоммутатора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9600719, кл. Н 03 К 13/02, 01.07,74,2, Клочан П,С. Измерение параметров цифроаналоговых преобразователей,1".иев, Общество "Знание" УкраинскойССИ, 1978, с. 17, рис. 14 (прототип),