Устройство для измерения динамических характеристик аналого цифровых преобразователей

(51) М 1/го енньй комите ОБретений иГосуд АРст ПО ДЕЛАМ САНИ ИЗОБРЕТЕНИЯИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР Р 809548 э кл. Н 03 М 1/10 э 1979Авторское свидетельство СССР В 1058048, кл. Н 03 М 1/10, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ(57) Изобретение относится к области вычислительной техники и может К АВТОРСКОМУ быть использовано при создании на базе ЦВМ измерительного комплекса для измерения характеристик аналогоцифровых преобразователей. Изобретение позволяет расширить функциональные воэможности устройства, содержащего генератор 8 испытательного сигнала, элемент 11 задержки, сумматор 6, мультиплексор 4 за счет введения в него первого 2 и второго 3 регистров, цифроаналогового преобразователя 5, буферного запоминающего блока 10, блока 9 управления, ключа 12 и вычислительного блока 1. 1 з.п.1290521 Изобретение относится к областивычислительной техники и может бытьиспользовано при создании на базеЦВМ измерительного комплекса дляизмерения характеристик аналого-цифровых преобразователей (АЦП).Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей путемопределения и статистических составляющих АЦП. ЮНа фиг. 1 представлена схема устройства для измерения динамическиххарактеристик АЦП 4 на фиг. 2 - функциональная схема блока управления.Устройство содержит вычислительный блок 1, регистры 2 и 3, мультиплексор 4, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 5, сумматор 6, контролируемый АЦП 7, генератор .8 испытательного сигнала, блок 9 управления, буферный запоминающий блок 10,элемент 11 задержки и ключ 12.Блок 9 управления состоит иэсчетчика 13 импульсов, элементовИ-НЕ 14 и 15, элемента НЕ 16,Р-триг 25гера 17, компаратора 18, элементовИ-НЕ 19 и 20, элементов НЕ 21 и 22,счетчика 23 импульсов и элементаИЛИ-НЕ 24.Устройство работает следующим30образом,Работа устройства основана на формировании изменяющегося напряжения на первом входе АЦП 7 (амплитуда за дается программным способом вычислительным блоком 1) и записи результатов оцифровки этого напряжения в буферный запоминающий блок 10. Быстродействие ЦВМ определяет время, не обходимое для записи данных об амплитуде и.характере изменения напряжения в регистры 2 и 3 устройства и считывания результатов оцифровки из буферного запоминающего блока 10;время, необходимое для математической обработки результатов измерения не влияет на динамические параметры устройства, определяющие предельную частоту дискретизации Й, которую может задавать устройство на втором входе АЦП 7. Благодаря этому, в качестве вычислительного блока 1 можно использовать любую серийно выпускаемую вычислительную машину.55Процесс измерения складывается из циклов обмена с вычислительным блоком 1, заключающихся в следующем. 2Вычислительный блок 1 вырабатывает два кода, сопровождаемые импульсами записи, причем по первому импульсу записи вырабатывается перепад напряжения на выходе элемента И-НЕ 15, по которому происходит запись первого кода в регистр 2. С выхода регистра 2 через мультиплексор 4 первый код поступает на вход ЦАП 5, на выходе которого устанавливается напряжение, соответствующее первому коду. С выхода ЦАП 5 через сумматор 6 это напряжение поступает на вход контролируемого АЦП 7. По второму импульсу записи вырабатывается перепад напряжения на выходе элемента И-НЕ 14, по которому происходит запись второго кода в регистр 3 и переход Р-триггера 17 из режима работы по установочному входу в режим работы по информационному входу. После этого первый же импульс, формируемый компаратором 18 иэ выходного напряжения генератора 8 приводнт к появлению на выходе П-триггера 17 уровня "1", в результате импульсы, формируемые компаратором 18, проходят через элемент И-НЕ 19 элемент НЕ 21 и поступают на первый вход контролируемого АЦП 7, а через элемент И-НЕ 20 поступает на буферный запоминающий блок 10. По каждому из импульсов в буферный запоминающий блок 10 записывается выходной код АЦП . Э-триггер 17 служит для исключения укороченного по длительности импульса, который может возникнуть на выходе элемента И-НЕ 19 из-за асинхронности работы генератора 8 и вычислительного блока 1. С выхода элемента И-НЕ 20 импульсы через элемент НЕ 22 поступают на счетчик 23, который после прихода второго импульса изменяет состояние элемента ИЛИ-НЕ 24, что приводит к переключению мультиплексора 4 таким образом, что на вход ЦАП 5 поступает код записанный в регистр 3, Если коды, записанные в регистр 2 и в регистр 3, неодинаковы, то выходное напряжение ЦАП 5 и сумматора 6 изменяется и к моменту прихода очередного импульса запуска на первый вход АЦП 7 устанавливается новое значение этого напряжения. Затем АЦП 7 оцифровывает входное напряжение в шесть раз, после чего буферный запоминающий блок 10 оказывается заполненным, а на выходе четвертого разряда счет5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 3 1 чика 23 устанавливается уровень "1", поступающий на вычислительный блок 1 и сбрасывающий счетчик 13 и Р- триггер 17, При этом на выходе Р- триггера 17 устанавливается уровень 0" и импульсы, формируемые компаратором 18, на АЦП 7 и буферный запо.минающий блок 10 поступать перестают, Получив уровень " 1" оо счетчика 23, вычислительный блок 1 считывает из буферного запоминающего блока 10 код и вырабатывает импульс считывания, поступающий на элемент И-НЕ 20, на выходе которого вырабатывается импульс, поступающий на буферный запоминающий блок 10 и через элемент НЕ 22 на счетчик 23. После поступления импульса на буферный запоминающий блок 10 на выходе его устанавливается код, соответствующий следующему результату оцифровки. Затем вычислительный блок 1 считывает следующий код. После считывания в вычислительный блок 1 всех кодов, записанных в буферный запоминающий блок 10 кодов, на выходе четвертого разряда счетчика 23 вырабатывается уровень "0" и блок 9 управления переходит в исходное состояние, Таким образом, один цикл обмена с вычислительным блоком 1 обеспечивает измерение характеристик в одной точке передаточной характеристики ЦАП 5. Полный замер характеристик АЦП 7 состоит из замеров во всех точках передаточной характеристики ЦАП 5 составляющих: статической, задержки запуска и времени преобразованияНа основе анализа полученных в процессе измерения данных делается вывод о пригодности АЦП и о возможных дефектах.При измерении статической характеристики АЦП 7 ключ 12 по команде вычислительного "блока 1 устанавливается в состояние Разомкнуто, а в регистры 2 и 3 из вычислительного блока 1 записываются одинаковые коды. Вырабатываемые вычислительным блоком 1 коды через регистры 2 и 3 и мультиплексор 4 поступают на ЦАП 5, Аналоговое напряжение с выхода ЦАП 5 через сумматор б подается на второй вход контролируемого АЦП 7. После прихода с блока 9 управления импульсов запуска на второй вход АЦП 7 он оцифровывает входное напряжение, а результат оцифровки через буферный запоминающий блок 10 поступает в вы 290521 4 числительный блок 1. Поскольку в регистры 2 и 3 были записаны одинаковые коды, никаких переходных процессов на втором входе АЦП 7 не формируетсяВ вычислительном блоке 1вычисляется разность между выданными принятым кодами и, проверяется, находится ли значение этой разностив пределах поля допуска. Подобныеоперации проводятся для всех возможкостей кодов, вырабатываемых вычислительным блоком 1.При измерении задержки запуска и неопределенности задержки запуска АЦП 7 ключ 12 по команде вычислительного блока 1 устанавливается взамкнутое положение и повторяютсяизмерения, проведенные при измерениистатической характеристики. При этомна второй вход АЦПпоступает переменное напряжение с генератора 8 через элемент 11 задержки, ключ 12 исумматор 6. Длительность задержкиэлемента 11 подбирается такой, чтобынулевое значение переменной составляющей аналогового напряжения на первом входе АЦП 7 совпало с моментом прихода импульса запуска на его второй вход, При этом, если значение задержки запуска равно нулю, в вычислительный блок 1 поступают те же коды, что и при измерении статической характеристики. Наличие задержки запуска приводит к тому, что АЦП 7 оцифровывает входное напряжение в момент, когда значение переменной составляющей напряжения не равно нулю, что фиксируется как сдвиг передаточной характеристики преобразователя. Если значение задержки запуска зависит от величины входного напряжения, то это фиксируется как изменение наклона передаточной характеристики, Неопределенность задержки запуска приводит к увеличению межквантового шума. Проводя измерения для каждого из вырабатываемых кодов по несколько раз, можно на- копить статистические данные и рассчитать дисперсию задержки запуска,При измерении времени преобразования ключ 12 устанавливается в разомкнутое положение, в регистр 2 из вычислительного блока 1 записывается один код, а в регистр 3 - другой. Цифровой код, записанный в регистр 2 через мультиплексор 4, поступает на ЦАП 5, который вырабатывает первое значение аналогового напряжения, 1290521которое поступает на измеряемый 1АЦ 11 7 через сумматор 6. После проведения двух оцифровок данного напряжения на ЦАЛ .5 через мультиплексор 4 подается код с регистра 3 и на его 5 выходе устанавливается новое значение выходного напряжения, что приводйт к изменению напряжения на вы-. ходе сумматора 6. Данное измерение1 О напряжения на второы входе контролируемого АЦП 7 в случае его исправности не должно приводить к изменению кода, получаемого по результатам второй оцифровки относительно перв15 вого кода. По приходу следующих импульсов запуска на первый вход АЦП 7 он будет вырабатывать коды, соответствующие новому значению напряжения, неравенство кодов, полученных в нескольких оцифровках, свиде 20 тельствует о длительном переходном процессе в АЦП 7.Формула изобретения1, Устройство для измерения динамических характеристик аналого-цифровых преобразователей, содержащее генератор испытательного сигнала элемент задержки, сумматор, выход которого является первой выходной шиной, мультиплексор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены первый и второй ре- З 5 гистры, цифроаналоговый преобразователь, ключ, буферный запоминающий блок, вычислительный блок и блок управления, первый выход которого является второй выходной шиной, второй выход соединен с управляющим входом буферного запоминающего блока, третий выход - с первым входом вычислительного блока, четвертый и пятый выходы соединены соответственно с управляющими входами первого и второго регистров, а шестой выход с управляющим входом мультиплексора, выходы которого соединены с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя, выход которого сое; динен с первым входом сумматора, ьвторой вход которого через ключ соединен с выходом элемента задержки, выход генератора испытательного сигнала соединен с первым входом блока управления,вторые входы которого соединены с соответствующими первыми выходами.вычислительного блока, вторые и третьи выходы. которого соединены с соответствующими информационными входами первого и второго регистров соответственно, четвертый выход соединен с управляющим входом ключа, а вторые входы соединены с соответсгвующими выходами буферного запоминающего блока, информационные входы которого являются входными шинами, а выходы первого и второго регистров соединены с соответствующими информационными входами мультиплексора соответственно.2 Устройство по п 1о т л и.ч а ю щ е е с я тем, что блок управления выполнен на компараторе, двух счетчиках импульсов, Р-триггере, .четырех элементах И-НЕ, трех элементах НЕ, элементе ИЛИ-НЕ, выход которого является шестым выходом блока, третий выход которого объединен с управляющим входом первого счетчика импульсов и подключен к первому выходу второго счетчика импульсов, второй и третий выходы которого соединены с соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ-НЕ, а вход соединен с выходом первого элемента НЕ, вход которого соединен с выходом первого элемента И-НЕ и является вторым выходом блока, первым выходом которого является выход второго элемента НЕ, вход которого объединен с первым входом первого элемента И-НЕ и подключен к выходу второго элемента И-НЕ, первый вход которого объединен с С- входом Р-триггера и подключен к выходу компаратора, первый вход которого является общей шиной, второй вход - является первым входом блока, вторыми входами которого являются соответственно счетный вход первого счетчика импульсов и второй вход первого элемента И-НЕ, четвертым выходом блока управления является выход третьего элемента И-НЕ, первый вход которого объединен с первым входом четвертого элемента И-НЕ и соединен с первым выходом первого счетчика импульсов, второй вход третьего элемента Й-НЕ соединен с выходом третьего элемента НЕ, вход которого объединен со вторым входом четвертого элемента И-НЕ. К-входом Р-триггера и подключен к второму выходу второго счетчика импульсов, пятым выходом блока является выход четвертого7 1290521 8элемента И-ПЕ, Ь- и 0-входы П-триг- динен с вторым входом второго элеменгера являются шиной "1", а выход сое- та И-НЕ. Нкао Сост авиТехред ь И.Ромаопович ва Корректор А,Тяск Редактор Л.Пчолинска каз 791 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород 11 роектная,ВНИИПИ по д 3035, Мотираж 922 Подписиосударственного комитета СССРам изобретений и открытийва, Ж, Раушская наб д. 4