Способ определения случайной погрешности многоканальных аналого-цифровых преобразователей

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСИИХРЕСГ 1 У БЛИН 9) (11 с 504 Н 03 10 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ычис СССР 979. ССР 979. АЙНОЙ АН ОГО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт электроники ительной техники АН ЛатвССР(56) Авторское свидетельствВ 752791 кле Н 03 М 1/10Авторское свидетельствоУ 864545, кл. М 03 М 1/10,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЛУЧПОГРЕШНОСТИ МНОГОКАНАЛЬНЫХ АПЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования и контроляв процессе эксплуатации многоканальных АЦП, преимущественно времяцифровых преобразователей. Целью изобртения является расширение областиприменения на класс прецизионныхпреобразователей. Указанная цель достигается тем, что в способе, включющем многократное формирование вход ного сигнала, преобразование этого сигнала с помощью тестируемого АЦП, сравнение результатов преобразования путем определения их разности и ее запоминание в каждом цикле, преобразование входного сигнала в каждом цикле производят одновременно всеми м( - 3) каналами тестируемого АЦП, сравнивают результаты преобразования каждой пары каналов 1 и 1 путем определения разности х; этих резульчтатов, а в качестве оценки случайной погрешности Ь; -го канала принимают ее дисперсию 0 611 опреде) ляемую для каждого из каналов из решения системы уравнений: Р 1 х;= Р 6 Д + 0 ь;1, где Рх; Д - дисперсия разности х;Предлагаемый способ позволяет получить оценки случайной погрешности каждого из каналов многоканального АЦП без использова" ния образцового АЦП, что дает воэможность применить этот способ для прецизионных АЦП. Кроме того, повыше но быстродействие, так как тестирование всех каналов производится одновременно. 3 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для исследования и контроля в процессе эксплуатации многоканальных аналого-цифровых преобразователей, в частности преобразователей время - кодЦелью изобретения является расширение области применения за счет 1 О воэможности контроля прецизионных .аналого-цифровых преобразователей и повышение быстродействия.На фиг. 1 представлена блок-схема операций способа, поясняющая принцип определения случайной погрешности каждого канала преобразователя; на фиг. 2 - схема устройства для . реализации способа при числе каналов, равном 3; на фиг. 3 - схема вычис О лительного блока.На фиг. 1 использованы следующие обозначения: х х , х г - результаты преобразования соответственно каналов 1,2 и 3, х х, х з - попар ные разностные результаты преобразования соответственно каналов 1 и 2, 2 И 3, 1 И 3, ХД г ХДг ЗЗ запомненные массивы попарных разностей результатов преобразования соответствующих каналов, Рх РхД Рх 1 - дисперсии попарных разностей ь. й 1соответствующих каналов. Устройство содержит генератор 1 входного сигнала, тестируемый трех- З 5 канальный аналого-цифровой преобразователь 2, вычислительный блок 3, Вычислительный блок 3 выполнен на инФормационной шине 4, шине 5 готовности результата, элементе И 6, счетчи ке 7, блоке 8 регистров, сумматорах 9-14, делителях 15-17 на два, запоминающем устройстве 18, блоках 19-21 расчета дисперсий, информационных выходных шинах 22-24, шине 25 записи блока регистров, шине 2 б записи запоминающего устройства, тактовом генераторе 27. Для определения случайной погрешности каждого иэ каналов прецизионного аналого-цифрового преобразователя на входы всех его каналов подают входной сигнал х и произ-, водят одновременное преобразование этого сигнала всеми каналами преобразователя. При этом возможно наличие по входам отдельных каналов аддитивных постоянных добавок а к величинен входного сигнала, т,е. на первыи кан нал поступает сигнал,величинои х+а на второй - х+а, на третий - х+аз. В результате преобразования получаем дискретные выходные величины х х, хз. Если погрешность измерения -го канала обозначить как д тох, = х+ а;-д;, (1)После этого определяют значенияразностей результатов преобразования каналов (для числа каналов, равного 3, это будут величины х х х, и их запоминают. Рассмотрим разность показаний любых двух каналов 3. и 1 г тогда(3.)Таким образом попарные разности результатов преобразования являются Функциями а и а и погрешностей1измерения каналов 1 и 1. В результате многократного формирования входных сигналов и проведения соответствующих циклов их преобразования будут запомнены массивы попарныхразностей х,Д, хД г хД для которых определяются статические ха" рактеристики, в частности дисперсии РхД РхРх,з 1 Исходя иэ того что а и и а константы, дисперсия1разности результатов преобразования каналов д и 1 будет зависеть от дисперсии погрешностей Ь; и Ь и корреляционного момента этих погрешностей:Рх;Д = Р Ь, + РЬДК;, (4) где К; - корреляционный момент погрешностей соответствующих каналов.г 1Так как речь идет об определении случайных, т.е. некоррелированных погрешностей, то К = О и можно составить систему уравнений, разрешимую при числе каналов, равном и большем 3:Р х;Д = Р 1 д;1 + РГдЛ;1 1 6 1и М 3) (5) решение которой для случая трех каналов имеет следующий вид;Рхг 3 +РГхД -РхгД,2Р Гх а 3 +Р хг з 1 -Р хз 3 .дЭхгД+Рх,Д -Рхг 1РдЗ 1 =(8)40 3Таким образом получают оценкислучайной погрешности каждого из каналов преобразователя.При известности значения корреляционных моментов К при оценкечмогут быть учтены и другие составляющие погрешности, Если данных окорреляции нет, то следует принятьК; = 0 и предлагаемый способ неучитывает при определении погрешности преобразования коррелированныепо каналам шумы и дает оценку толькослучайной составляющей погрешности,Коррелированность величин Ь; иможет быть в той или иной степениучтена, например может быть учтенавзаимозависимость методических состав.ляющих погрешностей. Для этого рассмотрим идеальный преобразователь,20т.е. преобразователь, имеющий толькометодическую погрешность. Распределения погрешностей Ь, и Ь в этомслучае известны, так для время-цифровых преобразователей это распределение Симпсона, для которого:0 ГЬ;3 = П ГЕЯ т /6 (6)где- дискретность преобразования.Величина Эх;Дв этом случае такжеизвестна, она ойределяется неодинаковостью измеряемых интервалов и зависит от дробной части о отношения(а,-а) /6;Пх; 1 ц - с, Ы. (1-оЬ) . (7)Отсюда согласно (4) величина корреляционного момента для методическихсоставляющих погрешностей определяется как:К = 2 /6- С о (1-о) /2,Согласно (3):а; -а =МхДг где Мх;11 - математические ожидания "попарных разностей результатов преобразования, и все величины для оп ределения К известны. Система уравнений составляется в этом случае согласно (4), а коррециляционные моменты для случая других типов преобразователей определяются из рас 50 пределения методической погрешности для модели идеального преобразователя, исследуемого типа.Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом.55С выхода генератора 1 на входы всех каналов испытуемого аналогоцифрового преобразователя 2 поступа 254ет входной сигнал х, всеми каналами преобразователя 2 осуществляется одновременное преобразование этого сигнала, т.е. реализуется один цикл преобразования.С выхода аналого-цифрового преобразователя 2 результаты цикла преобразования поступают в вычислительный блок, который работает следующим образом. По сигналам 5 готовности .результатов цикла преобразования производится запись этих результатов в блок 8 регистров. Сумматорами 9-11 определяются разности х х хг 1 гь ф .1 о ф и эта информация записывается по сиг" налам с выхода элемента И 6 в запоминающее устройство 18. Запись производится заданное число раз, после чего счетчик 7 через элемент И 6 запрещает запись и разрешает работу тактового генератора 27. По тактам генератора 27 производится чтение содержимого запоминающего устройства18 и вычисление блоками 19-21 дисперсий Вх,г 1, ПхгД РхД, Сумматорами 12-14 определяются результаты сумми- рования 1 - Эх +ЭхД ПГхД т = Рх 1 +Рхз 1 -Пх,Д (9) г = Пх, 1+Огх 1-0 х 1,Эти суммы делятся на 2 делителями15-17, и результаты поступают на выходы вычислительного блока 3,Ф о р м у л а . и з о б р е т е н и я Способ определения случайной погрешности многоканальных аналогоцифровых преобразователей, заключающийся в многократном формировании кода, пропорционального входному сигналу в и-каналах преобразования, сравнении кода первого канала преобразования с кодом каждого последующего канала преобразования с получением соответствующих разностных результатов и запоминаний последних, определении оценки случайной погрешности каждого канала преобразования, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения области применения за счет возможности контроля прецизионных аналого-цифровых преобразователей, формирование кодов в и-каналах преобразования производят одновременно, а после сравнения кода пер 5 14 ного канала преобразования с кодом каждого последующего канала преобразования, осуществляют дополнительное сравнение кода каждого д-го с кодом каждого 1-го каналов преобразования, где х,1 6 2 п, при дс получением соответствующих разностных результатов и запоминании последних, а оценку случайной погрешности каждого канала преобразования осуществляют по величине дисперсии погрешности 13725 бсоответствующего канала преобразования, определяемой из системы уравнений1)х; = 1)х,3 + Э х, ,0 х - 1)х, + Пх;,где Ох, 1 и Рх, 1 - дисперсий разностных резуль татов соответствующих каналов.,Романованич оставитель ехред М.Х Корректор М.Д Тираж 9 аказ 434 Редактор К.Крупкина ВНИИПИ Государстве по делам изобре13035, Москва, Ж,оизводственно-полиграфическое Подписноного комитета СССРений и открытийРаушская наб., д. 4/5 едприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,