Статистический анализатор инструментальной погрешности аналого-цифрового преобразователя

(22)Заявлено 08 05 80 (21) 2922649/18-21с присоединением заявки ле(5 Ом. Кл. Н 03 К 13/32 Гаоудвротеишый номктет СССР во делам зобретевнк и открытнйДата опубликования описания 30.12.81 С.Б.Кутыркин, В.В.Регеда, А,В.Темногрудов;В.С.Шиндов, Г,П.Шлыков и В.И,Шляндин(54) СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ ПОГРЕШНОСТИ АНАЛОГО"ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может ис"пользоваться для экспериментальныхисследований и контроля инструментальной погрешности аналого-цифровыхпреобразователей и цифровых вольт- вметров постоянного тока.Известно устройство для измеренияавтокорреляционной функции случайных.процессов, реализующее знаковый ме"тод с применением вспомогательныхсигналов и содержащее.два компаратора, два источника вспомогательныхсигналов, узел совпадения знаков,арифметический блок 11,Однако это устройство.не можетбыть применено для статистическогоанализа. инструментальной погрешностианалого-цифровых преобразователей(АЦП),Известен также, статистический анализатор инструментальной погрешности.АЦП содержащий источник эталонного.напряжения,. блок суммирования напря 2жений, АЦП, блок сравнения кодов,коммутатор, блок памяти, управляемыйгенератор, счетчик, пересчетный блок,реверсивный счетчик 1 2 ),Однако известное устройство позволяет определять только значения интегральной функции. распределения ин"струментальной погрешности АЦП и непозволяет определять ее автокорреля"ционную функцию.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.Поставленная цель достигаетсятем, что в статистическом анализаторе, содержащем источник эталонногонапряжения, выход которого подключенк первому входу. блока суммированиянапряжения, ко второму входу которогоподключен выход преобразователя коднапряжения, выход блока суммирова"ния напряжений соединен с входомконтролируемого АЦП, выход которогосоединен с .блоком сравнения кодов,второй вход которого соединен с3 89 клеммой опорного кода, прямой выход блока сравнения кодов .соединен с пер. вь 1 м входом. блока задержки, прямой и инверсный выходы блока сравнения кодов соединены соответственно с суммирующим и вычитающими.входами ревер-. сивного счетчика, выходы старших разрядов которого подключены к входу сумматора, выход сумматора подключен к входу преобразователя код-напряже-. ние выход управляемого генератора поДключен к входу управления контро-. лируемого АЦП, к входу счетчика и к тактовому входу генератора случайной числовой последовательности, выход переполнения счетчика соединенс тактовым входом олока задержки и входом пересчетного блока, выход которого соединен с входом останова управляемого генератора, выход блока задержки соединен с первым входом элемента И, выход счетчика соединен с управляющим входом распределителя, выходы которого соединены с соответствующими входами блока памяти, дополнительно введены управляемый инвертор, коммутатор, переключатель, конъюнктор, блок анализа кода, причем. выход элемента И соединен с вхо" дом управляемого инвертора, выход которого соединен с первым, входом переключателя, второй вход которого соединен с прямым выходом блока сравнения кодов, выход переключателя сое" динен с входом распределителя, выход . генератора случайной числовой после" довательности соединен с входом коммутатора, выход которого соединен с; входом сумматора, выход счетчика соединен с. вторым входом коммутатора.и входом блока анализа кода, выход которого соединен с вторым входом элемента И и с первым входом конъюикто.ра, второй вход которого соединен с выходом генератора случайной числовой последовательности, выход коньюнктора соединен с управляющим вхо- дом управляемого инвертора.Функциональная схема статистичес"кого анализатора инструментальной по"грешности аналого-циФрового преобразователя представлена на чертеже.Устройство содержит источник 1опорного напряжения, блок 2 суммиро"вания напряжений, АЦП 3, блок 4 сравнения кодов, управляемый инвертор 5,блок 6 задержки, элемент И 7, переключатель 8 распределитель 9, блок 10 памяти, преобразователь 11 код-на 4864 , , 4, счетчик 13, коньюнктор 14, коммутатор 15 блок 16 анализа кода, генератор 17 случайной числовой последо-.вательности, управляемый генератор18, сЧетчик 19, пересчетный блок 20.8 ыход источника 1 опорного напряжения подключен к входу блока 2 суммирования напряжений, к другому входу которого подключен выход преобразователя 11 код-напряжение, выходблока 2 суммирования напряжений, сое"динен с входом контролируемого АЦП 3,выход которого соединен с блоком 4сравнения кодов. второй вход которого соединен с клеммой опорного кода,прямой выход блока 4 сравнения кодовсоединен с входами блока 6 задержки и.. Элемента И 7 прямой и инверсныйвыходы блока 4 сравнения кодов соединены соответственно с суммирующим и вычитающими входами реверсивного .счетчика 13, выходы старшихразрядов которого подключены к входу 25сумматора 12, выход сумматора 12 под"ключен к входу преобразователя 11код-напряжение (ПКИ) выход управляемого генератора 18 подключен ко входу "Запуск"-контролируемого аналогоциФрового преобразователя 3, к входусчетчика 19 и тактовому входу генератора 17 случайной числовой последова"тельности, выход переполнения счетчика 19 соединен с тактовым входом блока 6 задержки и входом пересчетного з 5 блока 20, выход которого соединен свходом "Стоп" управляемого генерато"ра 18, кроме того,.выход блока 6задержки соединен с входом элемейтаИ 7, выход счетчика 19 соединен с 40 управляющим входом распределителя 9,выходы которого соединены с соответствующими входами блока 1 О памяти,вход управляемого инвертора 5 соединен с выходом элемента И 7, выход 4 управляемого инвертора. 5 соединен свходом переключателя 8, другой входкоторого соединен с прямым выходомблока 4 сравнения кодов, выход пере"ключателя 8 соединен с входом распре" 50 делителя 9 выход генератора 17 случайной числовой последовательностисоединен с входом коммутатора 15, выход которого соединен с входом сумматора 12, выход счетчика 19 соедин нен с вторым входом коммутатора 15и входом блока 16 анализа кода, выход которого соединен с управляющимвходом элемента И 7 и с входом конь"89 соединен с управляющим входом управля прохождение сигналов через управляемый инвертор без инвертирования, Каждому состоянию счетчика 19 соответст вует ячейка блока 10 памяти, в которой накапливается оценка ординатыкд Ц 7-,) функции, соответствующей: код счетчика 19,Г - период запускаАЦП 3. Блок 6 задержки по сигналу 6 переполнения счетчика 19 запоминаеткаждый к-тый.результат с выхода блока 4 сравнения кодов. С этим результатом элемент И 7 сравнивает. последую"щие (к) результаты, В случае совпа" И дения на выходе. элемента И 7 появляется сигнал "+1", в случае несовпадения сигнал - "- 1". Поскольку распре"делитель 9 управляется от счетчика19, в первой ячейке блока 10 памяти а накапливается оценка к ( с ), воМвторой к(2 Ср) и так далее.М А о фПервая точка автокорреляционнойФункции кд(0) вычисляется в соответствии с алгоритмомВ 1- .22В = л - Е р,ядпх(ц) - Ч(ц)..Вычисления ведутся в те моменты,когда счетчик 1.9 находится в нулевомсостоянии, При этом блок анализа 16 зр вырабатывает сигнал логической единицы, который разрешает прохождениечерез коньюнктор 14 признака Р, вырабатываемого генератором 17 случай"ной числовой последовательности, одновременно с каждым выдаваемым числоми определяющим к какому массиву Чили А относится данное число, (Когдапризнак Р заблокирован массивы 7 и7 неразличимы и в совокупности об з разуют массив 0)Йод действием логической единицыс выхода блока 16 анализа элемент И7 меняет свой режим работы. Следуетотметить, что в моменты времени, со":ответствующие изменению к (О), т.е.Мпри нулевых состояниях счетчика 19на входы элемента И 7 поступают оди,наковые сигналы, так как в это времяпроисходит запоминание знака погрешности блоком б задержки. Элемент И 7выдает на выходе сигнал "+1", еслинв ее входах действует сигнал логической единицы, и выдает сигнал "-1",если на входе логический ноль. Управляемый инвертор 5 под действием признака Р либо инвертирует, либо не инвертирует сигнал с выхода элементаИ 7, Этот сигнал через переключатель8 и распределитель 9 поступает в ну 5юнктора 14, другой вход которого . соединен с выходом "Признак" генератора случайной числовой последовательности 17, выход коньюнктора 14 емого инвертора 5.Устройство работает в двух режимах: измерения значений ординат автокорреляционной функции и измерения значений ординат функции распределения. В режиме измерения автокорреляционной Функции на управляющие входы ком",мутатора 15 и переключателя 8 поступает сигнал.Коммутатор 15 отключает от входа сумматора 12. выход счетчика 19 и подключает кодовый выход генератора случайной числовой последовательности. Переключатель 8 отключает от входа распределителя 9 выход блока сравне" ния кодов 4 и подключает выход управляемого инвертора 5,На вход АЦП 3 через блок суммиро" вания напряжений 2 с выхода источни" ка опорного напряжения 1 задается. калиброванное напряжение.По сигналу "Пуск" управляемый генератор 18 начинает вырабатывать синхросигналы, запускающие АЦП 3 и генератор 17 случайной числовой.последовательности. Эти же синхросигналыподсчитываются счетчиком 19. На вход АЦП 3 начинают поступать случайныеуровни напряжений вырабатываемыхПКИ 11, управление которыми черезсумматор 12 и коммутатор 15 осуществ" ляет генератор 17 случайной числовой последовательности. Блок 4 сравнения кодов сравнивает коды, поступающие от АЦП 3, с опорным кодом М и выдает на своем прямом выходе сигнал логической единицы, если код, пришедший от АЦП, больше опорного кода, и сигнал логического нуля, если код АЦЙ меньше или равен опорному коду,.Состояние счетчика 19 определяет знвче" ние аргумента функций. Объем к счет" чика 19 определяет количество точек ФункцииПри определении. значений автокор" реляционной функции для аргумента не равного нулю блок анализа кода 16 на своем выходе поддерживает сигнал логического нуля. Под действием этого сигнала разрешается работа элемента И 7, а логический ноль, посту"пающий через конъюнктор 14 на управляющий вход инвертора 5, разрешает 4864 елевую ячейку блока памяти, где накапливается оценка кО).Измерение к ( С;) происходит эа Я циклов, где 11 - объем пересчетного; блока 20, сигнал переполнения которого останавливает. работу устройст" ва. При этом происходит автоматическое центрирование погрешности, Счетчик 13 будет изменять код на своем выходе, а следовательно и среднее значение, на входе АЦП по цепи сумматор 12, П(И 11, блок 2 суммирования напряжений) до тех пор, пока появление сигналов прямого и обратного счета не будет равномерным.В режиме измерения интегральной функции распределения на управляющие входы коммутатора 15 и. переключателя 8 подается сигнал 1". Переключатель 8 соединяет прямой выход блока 4 сравнения кодов с входом распределителя 9, а коммутатор 15 подключает к входу сумматора 12 выходы старших разрядов счетчика 19. Далее работа устройства в этом режиме происходит известным путем.формула изобретенияСтатистический анализатор инстру" ментальной погрешности аналого-цифрового преобразователя, содержащий ис" точник опорного напряжения, выход которого подключен к первому входу блока суммирования напряжения, выход которого подключен к первому входу блока суммирования напряжений, ко второму входу которого подключен вы" ход преобразователя код-напряжение, выход блока суммирования напряжений соединен с входом контролируемого аналого"цифрового преобразователя, выход которого соединен с блоком сравнения кодов, второй вход которого со" единен с клеммой опорного кода, прямой вцход блока сравнения кодов соединен с первым вхрдом блока задерж" ки, прямой и инверсный выходц блока сравнения кодов соединены соответст-. венно с суммирующим и вцчитающими=ихо" дами реверсивного счетчика, выходы старших разрядов которого подключены к входу сумматора, выход сумматора подключен к входу преобразователявходом блока анализа кода, выход ко"З 5,торого соединен с вторым входом эле. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Мирский Г.Я. Аппаратурное опРеделение характеристик случайныхпроцессов, И., "Энергия", 1972,с, 177.2. Авторское свидетельство 6 С 6 Р50 е 68 За 1 Ь, кл, н оЗ к 1 З/о 2, 11.о 4.77(прототип). 5 10 15 го 25 30 код-напряжение, выход управляемогогенератора подключен к входу управления, контролируемого аналого-цифрового преобразователя, к входусчетчика и тактовомувходу генератора случайной числовой последовательности, выход переполнения счетчика соединен с тактовым входом блока задержки и входом пересчетногоблока, выход которого соединен с вхо"дом останова управляемого генератора,выход блока задержки соединен с первым входом элемента .И, выход счетчика соединен с управляющим входомраспределителя, выходы которого соединены с соответствующими входамиблока памяти, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширенияфункциональных возможностей устройства в него введены управляемый инвертор, коммутатор, переключатель,конъюнктор, блок анализа када, причем выход элемента И соединен с вхо"дом управляемого Инвертора, выходкоторого соединен с первым входомпереключателя, второй вход которогосоединен с прямым выходом блока сравнения кодов, выход переключателя. сое"динен с входом распределителя, выходгенератора случайной числовой последовательности соединен с входом коммутатора, выход которого соединен свходом сумматора, выход счетчика сое"динен с вторым входом коммутатора и мента И и с первым входом конъюнктора,второй вход которого соединен с вы" модой генератора случайной числовойпоследовательности, выход конъюнктора соединен с управляющим входом уп" равляемого инвертораал Ков дакт Кор ваеееавеавве а чв Йодта СССРытийаб д. авчч в чаче в ва я,4 улеПроект Составитель Г.Вальчук Техред 3. Фантав ввввевееаевееаеааеТираж 991осударственного комитлам изобретений и открсква, Ж, Рауаскаяечвчаеевееееевеаеавае"Патент" г.УжгбродвППП,Патеитф Зак, ЗЫО каз 13507/86 ВНИИПИ Т по де 13035, Ио евчаавеввеввач Филиал ППП