Устройство контроля параметров быстродействующих аналого цифровых преобразователей

ОПИСАНИЗОБРЕТЕНИЯ ИЕ Союз Советских Социалистических Республик11782159 К АВТОРСКОМУ СВИ ВТИИзСТВУ с присоединением заявки Йо Н 03 К 13/32 Госуаарственнмй комитет СССР но делам нзобретеннЯ н открытнЯ(54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ 2 Поставленная цель достигается тем,что в устройство контроля параметроабыстродействующих АЦП, содержащее генератор гармонического калиброваиттогосигнала, выход которого соединен еевходом контролируемого АЦП, генератор калиброванных сигналов дискреэаэации, квоч запуска и индикаторы, аве.дены три элемента И, два Й 5-триггера, 1 ф счетчик с дешнфратором, регистры памяти и цифровой компаратор с задатчи"ком кода, выходы которого соединеныс первыми входами цифрового компаратора, вторые входы которого соединены 15 поразрядно с выходами АЦП и входамирегистров памяти, выходы которых соединены со входами. индикаторов, пер-.вые входы всех элементов И соединеныс выходом генератора калиброванных 20 сигналов дискретизации, вторые входы.первого и второго элементов И соединены с выкопаем первого В 5-триггера . и выходом цифрового компаратора,второй вход третьего элемента И подключен к выходу второго В 5-триггера первым входом дешифратора, входы которого соединены с выходами счетчикаи С-входом регистра памяти, причем.5-вход первого й 5-триггера, й-вход ЗО второго В 5-триггера и В-вход счетчИзобретение относится к импульсной технике.Известен измеритель динамическихпараметров аналого-цифровых преобразователей (АЦП), содержащий генератор периодического напряжения, схему обработки цифровых сигналов,АЦП,делитель частоты, амплитудно-фазовыйрегулятор и элементы И 11.Недостатком данного устройстваявляется недостаточное быстродействиеи точность,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство, содержащее генератор гармонического калиброванного сигнала,выход которого подключен ко входуконтролируемого АЦП, генератор калиброванных сигналов дискретизации, клочзапуска и индикатор 21.Недостатком данного устройства является низкая точность измерения динамической погрешности.Цель изобретения - повышение точности контроля при граничных частотах спектра входного сигнала, Крометого, устройство позволяет измерятька соединены с ключом запуска, С-вход счетчика подключен к выходу третьего элемента И; 5-вход второго Й 5-триггера подключен к выходу второго элемента И, выход первого элемента Иоединен со входом дискретизации АЦП)С-входы второго и третьего регистров памяти подключены к выходам дешифратора.На фиг, 1 изображена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 - временнйе диаграммы, поясняющие его работу.устройство содержит генератор 1 гармонического калиброванного снгнала, генератор 2 калиброваннщ сигналовдискретизации, ключ 3 эайуска, цифровой компаратор 4, задатчик 5 кода, элементы И 6, 7, 8, й 5-триггеры 9, 10, счетчик 11, дешифратор 12, регистры 13, 14, 15 памяти, индикаторы 16, 17, 18, контролируемый АЦП 19.Сущность работы устройства заключается в подаче на вход АКН измерительного сигнала, регистрации и последующей обработке трех последовательных кодов и;, г пЬ на выходе АЦП после совпадения заданного контрольного кода и с кодом и, на выходе АЦП (фиг. 2).Если частота следова ния импульсов дискретизации Ф и ана" литическое описание для измерительного сигнала известны, то задав контрольный код иц равный коду и; и имеющему место при некотором 1-ом импульсе дискретизации, можно определить гипотетическое значение расчет ного кода на выходе АЦИ пийЪ соответственно для )+1, 1+2 и 1+3 импульсов дискретизации, Сравнение кода изарегистрированного при зксэперименте с гипотетически рассчитанным кодом п, позволяет количественно, с тр 4 ностьюЦ , где и - величина шага квантования, оценйть дийамическую погрешность АЦП б для определенного уровня квантования. Использование зарегистрированных кодсв и, п, рассмотрено ниже.Для получения численного значения величины динамической погрешности необходиМо перейти от кодов У,и ии к соответствующим амплитудам входного сигнала. Абсолютное значение измеренной погрешности д (и,) определится по Формуле;где Абф - величина измерительногосигнала, вычисленная длязарегистрированного экспериментального значения расчетного кода и;,1, соответ-.Эствующего (1+1)-му импульсу дискретизации;Аи - величина измерительного сигИнала, вычисленная для теоретического значения расчетного кода и;и, соответствующего (+1)-мУ"ййупьсу дискретизации; д (и ) - статическая погрешностьАЦП, измеренная для уровняквантования, соответствующего теоретическому значению расчетного кода ип.5 При использовании гармоническогоизмерительного сигнала, описываемоговыражением .х Аьи(2 ФРЬ, с +Ч) егонелинейность может привестй к неоднозначности измерения расчетного ко 1 О да, т.е. к снижению точности работыустройства. Величина неоднозначностиизменяется в зависимостиот раэрядностй АЦП и соотношения частот измерительного сигнала и сигнала дискретиза 15 ции. для устранения неоднозначностиотсчетов и обеспечения заданной точности необходимо потребовать, чтобычастота дискретизации Р при эксперименте определялась соотношением20Ф) 2 Рь- ЬРьх,где Р - частота измерйтельного сигнала;ЖР - дополнительная составляющая,выбираемая из соотношенияЬфвФЫ 2" о25 й - разрядность проверяемогоАЦП.Для повышения достоверности результатов измерения путем устранения влияния случайных высокочастотных соЗо ставляющих на измерительный сигналпредлагается регистрировать п,и и;,коды на выходе АЦП. При соотношениичастот Ф и 9 а, выбранном в соответствии с вышеуказанным выражением,и при отсутствии методической погрешности эксперимента, обусловленнойслучайными факторами, коды и и и;а также и+ и ьДолжны быть соответственно равнымежду собой.Для определения апертурной погреш 40 ности задаваемый контрольный коддолжен соответствовать уровнюквантования, при котором крутизна измерительного сигнала максимальна, а величина изменения измерительного сигнала45 между " и (+1)" импульсами дискретизации минимальна. Для определенияпогрешности недозаряда задаваемыйконтрольно код должен соответствовать максимуму (минимуму) динамичесЯ кого диапазона проверяемого преобразователя и минимальной крутизне измерительного сигнала.устройСтво работает следующим об-.раэомеЗадатчиком кода 5 выставляется заданный контрольный код и (фиг.2).На генераторе 1 выставляются требуемые частота и пиковое значение сигнала, соответствующее граничной частоте рабочего спектра входного сигна 60 юа АЦП и половине его динамическогодиапазона, На генераторе 2 выставляется частота Рр определяемая из соотношения, приведенного выше. При нажатии ключа 3 происходит установка65 .триггера 9 в единичное состояние,.формула изобретения триггера 10 в нулевое, и обнулениеначетчика 11. Импульсы от генератора 2начинают поступать через элемент И 6на вход дискретизации АЦП 19. Приналичии импульсов дискретизацииАЦП 19 начинает обработку измери"тельного сигнала.Код на выходе АЦП 19 поступает нанход компаратора 4 и на входы регистров 1.3, 14, 15. Однако запись кодав регистры н виду отсутствия импульсон синхронизации не происходит. Пустьв момент времени с, (фиг.Э) на входе АЦП появляется измерительный сигнал, величина которого равна (с точностьюй ) заданному контрольномукоду и . Через время Т, определяемое в зависимости от типа исследуеммого АЦП, код, равный контрольному,появляется на выходе АЦП 19,При совпадении кода на выходе АЦПи на выходе задатчика кода 5 на вы- ,фходе компаратора 4 появился сигнал,разрешающий прохождение импульса че"рез элемент И 7 на 5-вход триггера 10,обеспечивая его установку в единичноесостояние. Сигнал с выхода трнггера10, поступая на вход элемента И 8,разрешает прохождение импульсов дискретизации на счетный вход счетчика 11.Двоичные коды на выходе счетчика 11преобразуются дешифратором 12 в после.довательность импульсов, стробирующую регистры 13, 14, 15,Запись информации в регистр осуществляется при изменении сигнала на выходе дешифратора с логического фО" З на "1". Таким образом, в регистрах оказываются зафиксированными коды, соответствующие (+1), (+2) и (+3) .импульсам дискретизации. Индикаторы 16, 17, 18 обеспечивают визуальный вывод зарегистрированных кодов.Значения динамической погрешности и ее составляющих могут быть получены при обработке зафиксированных рв" зультатов в соответствии с алгоритмом, приведенным выше. Если нв вы полняется условие равенства в и, и , о указывающее на методитн снфческую погрешность эксперимента, эксперимент необходимо понторить. Таким образом, устройство позволяет с высокой точностью оценить сравнительно простыми средствами значение суммарной динамической погрешности и ее составляющих при преобразова" нии АЦП сигнала, имеющего частоту рабочего спектра входного сигнала исследуемого АЦП, а также при частоте следования импульсов дискретизации, равной или меньше, чем максимальная частота дискретизации исследуемого 40 АЦП.Кроме того, измерение погрешности недоэаряда и апертурной погрешности дает возможность при исследований АЦП оптимизировать параметры импуль ф 5 а дискретизации и накопительногоонденсатора. Устройство позволит исключить субъективный фактор, вызнанный утомляемостью оператора и неоднозначностью отсчетов одного и того же значения различными операторами, выполнять дистанционное автоматическое задание контрольных кодов и дистанционный съем зарегистри(кованной величины динамической погрешности и ее составляющих, что в свою очередь, позволит создать автоматизированную систему измерения динамической погрешности АЦП, которая по характеристикам для отдельных точек шкалы будет определять характеристики погрешности для шкалы АЦП в целом, например, плотность распределения вероятности динамической погрешности. Устройство контроля параметров быстродействующих аналого-цифроных преобразователей, содержащее генератор гармонического калиброванного сигнала, выход которого подключен ко входу контролируемого аналого-цифрового преобразователя, генератор калиброванных сигналов дискретизации, ключ запуска и индикаторы, о т л ич а ю щ е е с я тем, что с целью повышения точности контроля, н него введены три элемента И, дна В 5-триггера, счетчик с дешифратором, три/ регистра памяти и цифровой компаратор с эадатчиком кода, выходы которого соединены с первыми нходами цифрового компаратора, вторые входы которого соединены поразрядно с выходами аналого-цифрового преобразователя и входами регистров памяти, выходы которых соединены со входами индикаторов, первые входы всех элементов И соединены с выходом генератора калиброванных сигналов дискретизации, вторые входы первого и второго элементов И соединены соответственно с выходом первого В 5-триггера и выходом цифрового компаратора, второй вход третьего элемента И подключен к выходу второго В 5-триггера, а его третий вход соединен с В-входом первого В 5-триггера, первым выходом дешифратора, входы которого соединены с выходами счетчика, и С-входом регистра памяти, причем 5-вход первого В 5- триггера, В-вход второго В 5-триггера и В-вход счетчика соединены с ключом эалуска, С-вход счетчика подклю" чен к выход третьего элемента, 5- вход второго В 5-триггера подключен к выходу второго элемента И, выход первого элемента И соединен со входом дискретизации аналого-цифрового, рреобраэователя, а С-входы второго782158 Фиг./ Ь третьего регистровпамяти подключены к выходам дешифратора., Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 472454, кл. Н 03 К 13/17, 25.05,71.782158 1 гель В, Солодовкастелевич Хо остах Ре За о о, , Ша оши нлиал ППП Патент , г. ужгород Тираж 995 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам иэобретений и открытий 113035 Москва ЖРа ская 4 5