Измеритель характеристик аналого-цифровых преобразователей

Изобретение относится к контрольно"измерительной технике и предназна" чена для экспериментальных исследований технологического и выходного контроля аналого-цифровых преобразо вателей (АЦП) ицифровых вольтметров (ЦВ).Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет дополнительного определения размера реальной величины кванта, дифференциальной нелинейности и смещения уров ней квантования.На Фиг, 1 представлена функциональная схема предлагаемого измерителя; на фиг, 2 - диаграмма, поясняющая принцип его действия; на Фиг. 3 - пример реализации арифметического блока.Измеритель характеристик АЦП содержит источник 1 образцового.напряже" ния, блок 2 суммирования напряжений, цифроаналоговый преобразователь(ЦАП) 3, счетчик 4, генератор 5 импульсов, реверсивные счетчики 6 и 7,блоки 8-10 сравнения кодов, сумматор 11, коммутаторы 12 и 13, арифметиеский блок 14, первую выходную шину 15, вторую выходную шину 16 и входную шину 17, контролируемый АЦП 18.Арифметический блок 14 (фиг. 3) содержит первый 19 и второй 20 блоки инверторов, первый 21, пятый 22, третий 23, второй 24 и четвертый 25сумматоры. На фиг, 2 представлен график участ"ка шкалы контролируемого преобразователя 18, где приняты следующие обозначенчя;х - входная величина (напряжение)АЦП 18;Ь - выходной код АЦП 18;а - опорный код, соответствующийточке шкалы АЦП 18, около ко"торой осуществляется измерение характеристик;Р (х)- зависимость вероятности появления некоторого кода от напряжений на входе АЦП 18;номинальный раз ер квантаАЦП 18;1, а - номинальное значение уровня,соответствующего центру, а(а,5) и с (а+0,5)границам а-го кванта,ш - реальное среднее значениецентра, а ши тд 1+границ а-го кванта АЦП 18. Перед началом контроля соответст"вующие выводы АЦП 18 объединяютсяс шинами 15 - 17, причем с выхода источника 1 на вход контролируемогопреобразователя 18 подается образцовое напряжение 0 =а а, импульсы свыхода генератора 5 импульсов не поступают, Счетчики 4, 6 и 7 установлены в нулевое состояние по цепямсброса, не существенным для пояснения принципа действия предлагаемогоизмерителя и, поэтому, непоказаннымна фиг, 1. На соответствующие входыблока 8 и арифметического блока 14подаются опорные коды а и Я. Так какпредлагаемый измеритель работаетв следящем режиме, то начало контроля не определено относительно момента съема оценки.В рабочем режиме генератор 5 формирует импульсную последовательность,скважность которой зависит от соотношения времен преобразования ЦАП 3и АЦП 18. По переднему Фронту импульсов, генерируемых генератором 5импульсов, в счетчике 4 формируетсяизменяющийся код И , преобразуемыйЦАП 3 в сканирующее вспомогательноевоздействие, размах которого перекрывает размах суммарной погрешности АЦП 18.По заднему фронту этого импульсаосуществляется запуск АЦП 18. По окончании процесса преобразования в АЦП 18блок 8 анализирует соотношение кодов Ь и а.Измеритель состоит иэ двух близких по построению независимых каналов, отличающихся поступающими наних управляющими сигналами с блока 8.Каждый канал представляет следящую систему, содержащую цепь местнои обратной связи. Рассмотрим работу одного из каналов (первого),Блок 9 управляет коммутатором 12 та-, речьким образом, что при Х .Ы подЫ ВЫХтверждение соотношения Ь а поступает1Речьна вычитающий а при И,И подРь 1 еыхтверждение Ь . а поступает на суммирующий вход,Таким образом, на выходе последнего Формируется код, при котором появление исходов Ь с а и Ь а на соответствующих выходах коммутатора 12в течение некоторых периодов запускаАЦП 18 равномерно. Этот код является12823 М Алгоритм работы первого кднала описывается выражениемк Реч 6К2(1 т.а) У(М,.с М )= 7(1 т.са)"10 чУ(М . М ); 1 при 1 т. а;1 2(1 т а)= 1 т са, 15 при /та;О при ю2(1 т. са) =2(1 та) 1. Измеритель характеристик ана - лого-цифровых преобразователей, содержащий счетчик, два реверсивныхсчетчика, источник образцового напряжения, выход которого соединен с первым входом блока суммирования напряжений, второй вход которого соединен с выходом цифооаналогового преобразователя, а выход является первой выходной шиной измерителя, второй выходной шиной которого является выход генератора импульсов, первые входы первого блока сравнения кодов являются входными шинами, а вторые входы являются шиной первого опорного кода, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет дополнительного определения реальной величины кванта, дифференциальной нелинейности и смещения уровней квантования, в измеритель введены второй и третий блоки сравнения кодов, сумматор, два коммутатора и арифметический блок, первые входы которого являются шиной второго опорного кода, а первые выходы являются третьей выходной шиной и соединены с соответствующими первыми входами сумматора, выходы которого соединены соответственно с входами цифроаналогового преобразователя, а вторые входыобъединены с первыми входами второго и третьего блоков сравнения кодов и подключены к выходам счетчика, вторые входы третьего блока сравнения кодов объединены с вторыми входами арифметического блока и соединены с выходами первого реверсивного счетчика, первые и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами первого коммутатора, первый вход которого соединен 0 при при М .с Ь 1)= У(М РечвьюкМ М РечьЬ 1 вых О при 1 при Ре чх У(МЬт Мвыч 25 настук 307: оценкой смещения реального уровняквантования между а и а+1 квантамиотносительно номинального центраа-го квантаРечВ а/д5М =М(ш -о а) . Реч оОприМ с Аналогично, для второго каналаРЕч т д.1/а М =М(тп -с а) . Равновесие во втором канале пает при к Реч т=2(1 та) У(М .сМ )= к 2(1 т с а)7(МЬМоих ), Учитывая, что35Я=М/с 1, - код, соответствующий номинальному размеру кванта АЦП 18, можно записатьа -1/а .а/д фш =с 1 (а,5)+ь,н , а/а 40ш / =Ч (а+О,5)+ е на основании оценок, полученных на выходах реверсивных счетчиков 6 и 7, блок 14 осуществляет расчет характеристик АЦИ 18:45смещение суммарной погрешности (реального центра а-го кванта)Реч ь Реч.вью.а М +М хе 250 реального размера а-го квантавых дифференциальной нелинейностиа а=-Осмещения уровней квантованияРеч 7а/а6 е =М +;вых 2 а/а 1 РечбьсВыхТаким образом, предлагаемый измеритель характеристик АЦ 11 позволяет непрерывно отслеживать несколько характеристик АЦ 11 (определяемых параллельно). Это достигается за счет воэможности независимого и одновременного определения смещений двух соседних реальных уровней квантования относительно номинального значе. - ,ния центра контролируемого кванта. Формула изобретения:цходом третьего блока сравнения кодов, а второй и третий вход -. соо- нетственно с первым и вторым выходами первого блока сравнения кодов, третий и четвертый выходы которого череэ второй коммутатор соединены с первым и вторым входами второго реверсивного счетчика, выходы которого соединены с вторымл входами вто. рого блока сравнения кодов и третьи ми входами арифметического блока, вторые, третьи, четвертые и пятые выходы которого являются соответственно четвертой, пятой, шестой и седьмой выходными шинами, причем 15 вход счетчика соединен с выходом генератора импульсов, а выход второго блока сравнения кодов соединен с третьим входом второго коммутатора.2, Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что арифметический блок выполнен на пяти сумматорах и двух блоках инверторов, входы первого блока инверторов объединены с первыми информационными входами первого и второго сумматоров и являются вторыми входами блока, первыми входами которого являются входы второго блок инверторов и вторы информационные входы второго сумматора,выходы второго блока иннерторовсоединены с первыми информационнымивходами третьего и четвертого сумматоров, вторые информационные входыпоследнего иэ которых являются третьими входами блока, управляющий входобъединен с управляющим входомтретьего сумматора и является шинойлогической единицы, выходы четвертого, второго и третьего сумматоровявляются соответственно пятыми, четвертыми и третьими выходами блока,вторыми выходами которого являютсявыходы пятого сумматора, соединенные с вторыми информационными входами третьего сумматора, первые информационные входы пятого сумматора соединены с выходами первого блока инверторов, вторые информационные входы объединены с вторыми информационными входами первого сумматора и являются третьими входами блока, управляющий вход пятого сумматора является,шиной логической единицы, а выходыпервого сумматора являются первымивыходами блока,1282324 й Фад Ф Составитель И.Ром Техред Л.Олейник Тираж 899. Подписи НИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Б, Раушская наб