Способ контроля аналого-цифровых преобразователей

(51)4 Н 03 М ЕТЕНИЯ ЬСТВУ УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ РПИСАНИ ВТОРСКОМУ СВИ(56) Информационный справочник фирмы Апа 1 оя Печ 1 сез, 1978 сАвторское свидетельство СССР У 660232, кл, Н 03 М 1/10, 1977. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАйЛЕИ(57) Изобретение относится к измерительной технике экспериментальной физики и может быть использовано для повышения точности результатов спектрометрических измерений. Целью изобретения является повышение точности контроля аналого-циФровых преобразователей при работе их с псевдослучайным входным сигналом с равномерной плотностью распределения, Цель достигается за счет того, что при контроле АЦП путем многократногоизмерения выходного сигнала ЦАП, цифровой код которого принимает все значения от нуля до максимального, исуммирования аналоговых сигналовдвух ЦАП, процесс контроля разбивают на несколько циклов, в каждом изкоторых контролируется часть динамического диапазона, В каждом циклепоследовательного изменения кодамладшего ЦАП устанавливают такое наибольшее значение аналогового сигнала старшего ЦАП при нулевом кодемладшего, при котором любой результат измерения АЦП не превышает значения нижней границы текущего поддиапазона, За верхнюю границу поддиапаэона принимают минимальный результатизмерений АЦП при установленном значении аналогового сигнала старшегоЦАП и максимальном коде младшего.13272Изобретение относится к измерительной технике экспериментальной физики и может быть использовано для. повышения точности результатов спекстрометрических измерений,Цель изобретения - повышение точности контроля аналого-цифровых преобразователей при работе их с псевдослучайным входным сигналом с равномерной плотностью распределения,На фиг. 1 изображена функциональная система устройства., реализующего способ на фиг, 2 - временные диаграммы; на фиг. 3 - блок в схе алгоритма контроля.Устройство, реализующее способ,содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, формирователь 2 калибровочных сигналов, младший и старший цифроаналоговые преобразователи(ЦАП) 3 и 4, процессор 5, блок бпамяти,Калибровка АЦП 1 производится путем многократного измерения сигналовформирователя 2 калибровочных сигналов. Формирователь 2 калибровочныхсигналов осуществляет взвешенное суммирование сигналов, которые поступают с ЦАП 3 и 4, Считывание и обработ- З 0ку результатов измерений АЦП и генерацию кодов АЦП, подачу информационных кодов в преобразователи 3 и 4осуществляет процессор 5, Блок 6 памяти хранит измеряемую информацию,35Вклад преобразователей 3 и 4 всуммарный сигнал формирователя 2 различен. Вес единицы младшего разряда(ЕМР) младшего ЦАП 3 в суммарном счгнале во много раз меньше веса ЕМРстаршего ЦАП 4. Младший ЦАП позволяет пройти небольшую часть диапазонаизмерения АЦП с мелким приращением,старший - весь диапазон, но большимишагами,Процесс контроля состоит из сериициклов измерений, в каждом из которых калибруется строго определеннаячасть заданного диапазона измеренияАЦП.50Для каждого цикла 11 определяют 3параметра, которые остаются неизменными в течение всего цикла; нижнююи и верхнюю Играницы кодов АЦП(т,е, 1-й поддиапазон) и код Кстаршего ЦАП 4, соответствующий нижней границе п, Производится это следующим образом, За нижнюю границу инового поддиапазона 1 принимают верх 89 2нюю границу 11предыдущего 1-1-гоподдиапазона, В первом поддиапазонев качестве нижней границы кодов ипринимаются левая граница М всегодинамического диапазона контроля АЦП,При установленной нижней границе попределяют соответствующий ей код Крстаршего ЦАП 4, Для этого в младшийЦАП 3 записывают нулевой код, При фиксированном нулевом коде младшего ЦАП 3методом последовательных приближений (за нулевое приближение можнопринять код К ) определяют такойнаибольший код старшего ЦАП 4, прикотором спектр кодов АЦП не превосходит п, На фиг 2 б приведен спектркодов АЦП при фиксированном нулевомкоде младшего ЦАП 3 и коде К старшегоЦАП 4, равном К +1,Полученный код старшего ЦАП 4 оставляют неизменным в течение всего1-го поддиапазона. Затем вслед за кодом К определяют верхнюю границу Я,Для этого в младший ЦВП 3 записываютмаксимальный код и производят наборспектра АЦП 1 при фиксированных кодах обоих ЦАП. Левая граница полученного спектра определяет верхнюю границу И 1-го поддиапазона (фиг. 2 в).После определения необходимых параметров производят 2-й цикл контроляв установленных границах, последовательно перебирая все коды младшегоЦАП 3, Причем в гистограмму включают лишь те коды АЦП, которые попадают в установленный для данного цикла поддиапазон п, 11, На фиг, 2 асхематично изображена гистограмматех результатов многократных измерений калибровочных сигналов, которыепопали в указанный поддиапазон в результате перебора всех кодов младшего ЦАП от О до максимального.После завершения очередного циклаопределяют новые параметры и производят следующий цикл измерений. Процесспродолжают до тех пор, пока верхняяграница очередного поддиапазона нестановится равной или большей правойграницы динамического диапазона АЦП 1.Верхней границей последнего поддиапазона измерений является правая граница всего указанного диапазона М.Произведенное указанным способомтестирование каждого поддиапазонап 1, И, а вместе с этим и всегодийамического диапазона измерения,АЦП является полным и однородным, 3 13272 те, входной аналоговый сигнал в процессе своего изменения полностью покрывает его, а плотность покрытия постоянна для всех поддиапазонов,Полнота тестирования 2-го подди 5 апазона означает, что реэультат измерения любого входного аналогового сигнала,находящегося вне интервала величин, который он пробегал при тес тирЬвании 2-го поддиапазона, не попадает в интервал п , И 1, Полнота обеспечивается выбором кода К старшего ЦАП 4 и установлением верхней границы ИДействительно, указанный выбор кода К гарантирует фиксирование всех кодов АЦП, больших или равным и , а выбор верхнеи границы 11 фиксирование всех кодов АЦП, меньших20Однородность покрытия всех поддиапазонов обеспечивается тем, что они покрываются через одно и то же приращение - дискрет измерения аналогового сигнала младшего ЦАП.25Точность контроля определяется только дифференциальной линейностью младшего ЦАП и не зависит от линейности старшего, Действительно, старший ЦАП задает только перемещение по диапазону большими шагами, а точность контроля не зависит от знания точного значения величины сигнала, с которого начинается очередной цикл контроля..35Коэффициент деления выходного сигнала младшего ЦАП по отношению к аналоговому сигналу старшего ЦАП выбирается из следующих соображений, Старший ЦАП 4 перекрывает весь динами ческий диапазон АЦП, однако его разрядность не обязательно должна быть больше разрядности АЦП, Младший ЦАП 3 обеспечивает требуемую дискретность изменения аналогового сигнала и дол жен перекрывать по меньшей мере 3-4 дискрета АЦП. Однако для получения высокой скорости контроля необходимо обеспечить перекрытие младшим ЦАП 8-ми или 16-ти каналов АЦП, Поэтому 50 коэффициент деления должен быть таким, чтобы обеспечить перекрытие младшим ЦАП 3-4-х младших разрядов старшего ЦАП,55формула изобретения Способ контроля аналого-цифровыхпреобразователей, заключающийся в 894многократном выполнении основной последовательности операций по Формированию первого и второго опорных кодов в динамическом диапазоне контролируемого аналого-цифрового преобразователя, преобразованию их в соответствующие напряжения, суммированию и подаче суммарного напряжения на контролируемый аналого-цифровой преобразователь и его преобразованию в соответствующий суммарный код с последующим запоминанием его, а также в определении параметра контроля с учетом запомненных кодов, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности контроля аналогоцифровых преобразователей при работеих с псевдослучайным входным сигналомс равномерной плотностью распределения, в качестве динамического диапазона контролируемого аналого-цифро- вого преобразователя используют иподдиапазонов, нижняя граница первогоиз которых является нижней границей динамического диапазона, а нижней границей каждого последующего йоддиапазона - верхняя граница предыдущего, при формировании первого и второго опорных кодов в каждом поддиапазоне на первом этапе в качестве второго опорного кода выбирают соответствующий минимальный код, а в качестве первого - нулевой, после запоминания суммарного кода осуществляют сравнение последнего с кодом, соответствующим нижней границе данного подциапазона, по результату которогоосуществляюткорректировку второго опорного кода таким образом, что в случае превышения кода нижней границы суммарным кодом второй опорный код данного поддиапазона уменьшают на величину, соответствующую единице млад-, шего разряда контролируемого преобразователя, в. случае превышения суммарного кода кодом нижней границы осуществляют соответствующее увеличение второго опорного кода, при формировании первого и второго опорных кодов в каждом поддиапаэоне на втором этапе в качестве первого опорного кода выбирают максимальный код, а в качестве второго - используют код, откорректированный на первом этапе после запоминания суммарного кодаданного поддиапазона, после чего осуществляют дополнительное выполнение основной последовательности операций, запомненные дополнительные суммарные5 1327289коды которых используют при определении параметра контроля, которым является диФФеренциальная нелинейнрсть,определяемая по Формуле:ф . ,(-1) Х ,где 1, - относительная велиФиа д-гошага квантования контроли 6руемого аналого-циФрового преобразователя;число дополнительных суммарных одноименных кодов в текущем поддиапазоне; границы текущего поддиапазона.