Устройство для контроля быстродействующих аналого-цифровых преобразователей

) (11) 4 Н ОЗМ 1/10 ГОСУДАРСТВЕНН ПО ИЗОБРЕТЕНИЯ ПРИ ГКНТ СССР КОМИТЕТОТКРЫТИЯМ. эг. )1 гГА: . : 1) , 141(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТДЕЙСТВУЮЩИХ АНАЛОГО-ЦИФРРАЗО ВАТЕЛЕЙ(57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и може быть использовано для экспериментальных исследований и технологичес кого контроля аналого-цифровых преобразователей в системах контроля нелинейных искажений, вносимых аналого-цифровым преобразователем в д намическом режиме. В устройство, с держащее генератор 1 О сигналов,мент ИЛИ 1, первый и второй счет2 и 4 импульсов, блок 16 индикацпроверяемый аналого в цифров презователь 1, блок 5 задания кодоблок 12 сравнения кодов, с цельикрашений времени проверки аналогцифровых преобразователей путемда результатов проверки на экранциллографа в виде гистограммы инирения области применения за счевозможности проверки апертурныхкаженцй введены первый и второйменты И 14 и 20, генератор 3 импсов, три дешифратора 9, 13 и 18,тий и четвертый счетчики 15пульсов, оперативное запоми)устройство Ь, цифроаналоговразователь 7, осциллограф 8, тригер 19 и клич 21, 4 ил 1 табл,Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может использоваться для экспериментальныхисследований и технологического контроля аналого-цифровых преобразовате 5лей, в системах контроля нелинейныхискажений, вносимых аналого-цифровымпреобразователем в динамическом режиме.10Целью изобретения является сокращение времени проверки аналого-цифровых преобразователей путем выводарезультатов проверки на экран осциллографа в виде гистограммы и расши"рение области применения за счет возможности проверки апертурных искажений,На Фиг. 1 представлена.функциональная схема описываемого устройства," на Фнг, 2 - график распределениявероятности (изображен точками) иполученная гистограмма; на Фиг3 и4 - гистограммы, полученные для разных амплитуд входного сигнала. , 25Устройство для контроля быстродействующих аналого-цифровых преобразователей содержит элемент ИЛИ 1,первый счетчик 2 импульсов, генератор 3 импульсов, второй счетчик 4 импульсов, блок 5 задания кодов, оперативное запоминающее устройство 6(АЦП), блок 12 сравнения кодов, второй дешифратор 13, первый элемент И14, третий счетчик 15 импульсов, блок16 индикации, четвертый счетчик 17импульсов, третий дешифратор 18, триггер 19, второй элемент И 20, ключ 21,входную информационную шину 22, шину 23 стробирования, выходную информационнув шину 24, шину 25 заданиярежима, шину 26 начальной, установки.Устройство работает следующим образом.Перед началом проверки шины 22-24соединяют с соответствующими шинамипроверяемого аналого-цифрового преобразователя. Работа начинается стого, что. сигнал по шине 26 начальной установки устанавливает в "0",первый, второй, третий и четвертыйсчетчики 2, 4, 15, 17 импульсов, блок5 задания кода и триггер 19. С выхода блока 5 заданйя кода опорный код поступает на блок 12 сравнения кодов, шину адресов ОЗУ 6 и вход второго дешифратора 13. На второй входблока 12 сравнения кодов поступаюткоды АЦП 11, При совпадении опорногокода и кода АЦП 11 на выходе блока12 сравнения кодов вырабатывается сигнал, поступающий на счетный входпервого счетчика 2, вшходы которогосоединены с шиной данных ОЗУ 6. Одновременно с этим тактовые импульскпоступают на второй счетчик 4, навход импульсов оцифровки АЦП 11 ичетвертый счетчик 17, Выход четвертого счетчика 17 соединен с входом третьего дешифратора 18, на втором выходе которого формируется импульс записи в ОЗУ б. Импульс записи проходитчерез второй элемент И 20 на вход запись/считывание.ОЗУ 6, и информация,которая в это время находилась впервом счетчике 2, записывается вОЗУ 6. После этого на выходе второгосчетчика 4 появляется сигнал, переводящии блок 5 задания кода в следующее состояние (на выходе блока 5 задания кода появляется следующий код).Этот же сигнал через первый элементИЛИ 1 устанавливает первый счетчик 2в исходное состояние, и весь цикл повторяется, то есть новый опорный кодсравнивается с кодами АЦП 11, результат количества совпадений накаплива"ется в первом счетчике 2 и в концевременного интервала переписываетсяв ОЗУ 6 по адресу, соответствующемукоду на выходе блока 5 задания кода.Прн каждом следующем цикле на первомвыходе третьего дешифратора 18 появляется сигнал, переводящий третийсчетчик 15 в следующее состояние.Выход третьего счетчика 15 соединенс входом первого дешифратора 9, выходкоторого соединен с шинойвыбора микросхем ОЗУ 6. После того, как блок 5задания кода выдаст все необходимыекоды, на выходе второго дешифратора13 появится сигнал, разрешающий работу первого элемента И 14, на вто-.рой вход которого поступит сигнал спервого выхода третьего дешифратора18. Этот сигнал поступит на вход синхронизации осциллографа и вход установки в "1 триггера. Триггер опрокинется, запретит режим записи ОЗУ6 (переведет ОЗУ 6 в режим считыва-ния) и включит блок 16 индикации,На этом режим записи окончится. Ре 3 145жим считывания проходит так же, каки режим записи. На входе ОЗУ 6 изменяется адрес с каждым следующим кодом блока 5 задания кодов, а на выходе ОЗУ 6 появляется информация. Выходная шина ОЗУ 6 соединена с входомцифроаналогового преобразователя 7,в котором информация преобразуетсяиз цифрового вида в аналоговый и поступает на сигнальный вход осциллографа 8. Режим считывания происходитнепрерывно, При этом после переборавсех необходимых кодов вырабатывается импульс синхронизации осциллографа 8 на выходе первого элемента И 14аналогично вышеприведенному и начинается новый цикл считывания информации из ОЗУ 6, Режим считывания будет происходить до момента появлениясигнала на шине установки исходногосостояния. После этого устройство перейдет в режим записи.Для проверки АЦП методом гистограммного теста частота входного синусоидального сигнала не должна бытьпропорциональной частоте преобразования, а размах должен быть таким,чтобы обеспечить проверку всех значенийкода АЦЛ, При непропорциональной дискретизации синусоидального сигналадолжна получиться зазубренная кривая,отражающая вероятность появления каждого значения при случайном взятииотсчетов, Однако, если значение кодапропущено, то на кривой имеется хороно заметный разрыв. Разрыву сопутствует повышенное количество отсчетов с соседними значениями кода. Нагистограмме будут заметны также погрешности смещения, потому что приувеличенном количестве отсчетов выше или ниже среднего значения кода,соответствующего нулевому напряжению,гистограмма оказывается перекошенной.По данным гистограммного теста можноопределить дифференциальную нелинейность, если знать плотность распределения вероятностей отсчетов синусоидального сигнала. Вероятность появления некоторого значения кода составляет:11 . Ч(тф )1-1-2 Л Р. а агсз 1 п - агсвЙю - -у"р -е где 7 - диапазон преобразуемых напряжений;И - разрядность преобразователя; 1855- значение кода при смещенномдвоичном кодировании;А - амплитуда синусоидальногосигнала,5Данные, полученные по формуле,сведены в таблицу, где приведены вероятность появления кодов АЦП при11=6 и амплитуда сигнала, равная полному рабочему диапазону работы АЦЛ,По данным таблицы строится трафа -рет на прозрачном материале и закрепляется на экране осциллографа.15 Дифференциальная нелинейность аналого=цифрового преобразователя определяется как разность значений полученной гистограммы и графиком распределения вероятностей появления ко.дов. Причем значение вероятности дляпроверяемого кода принимается равнымединице,Для уменьшения времени проверкидифференциальной нелинейности на тра 25 Фарет, закрепленный на осциллографе,наносится зона допусков значений дифференциальной нелинейности проверяемого АЦП. Допуск на дифференциальнуюнелинейность каждого типа АЦП берет 30 ся из паспорта на данный АЦП или изтехнических условий на проверяемыйтип АЦП.После нанесения на трафарет зоныдопусков проверка АЦП идет по прин 35 ципу "годен - негоден"Ф что существенно сокращает время проверки АЦП.Интегральная нелинейность характеризует кривизну передаточной характеристики в целом. График вероятнос 4 О ти появления некоторого значения кода АЦП при несинхронной оцифровкесинусоидального сигнала имеет нелинейный вид, поэтому оценка кривизныпередаточной характеристики по нему45 затруднена, Для этих целей большеподходит такой сигнал, при несинхронной оцифровке которого вероятность появления для всех кодов проверяемого АЦП одинакова, Для этого надоиспользовать в качестве генераторавходного сигнала генератор линейноизменяющегося сигнала (генератор треугольных импульсов),Полученная гистограмма должнаиметь вид горизонтальной линии. Отклонения полученной гистограммы от прямой линии и дадут визуальную картиру передаточной характеристики.50 5 14518При проверке АЦП величину входного сигнала необходимо выбрать такой,чтобы был проверен весь диапазон работы АЦП, частоту тактовых импуль 5сов установить равной максимальнойчастоте оцифровки для данного типаАЦП. Скорость нарастания входногосигнала должна быть равна максимальной скорости нарастания сигнала дляданного типа АЦП,Апертурная неопределенность прове.ряется при синхронной работе генератора сигнала и генератора импульсов.Ключ между генератором сигнала и генератором импульсов при этом замкнут,На гистограмме рядом со значениемкода, равным величине оцифрованногосигнала, будут появляться значения.соседних кодов. Величина гистограммы э 0соседних кодов дает значение апертурной неопределенности. Значение апертурной неопределенности будет равно максимальной разно сти значений появившихся соседних кодов (т,е, наиболее старший код минус наиболее младший код), умноженной на величину шага квантования данного АЦП. 30 Формула изобретения Устройство для контроля быстродействующих аналого-цифровых преобразователей, содержащее генератор перио 35 дических, аналоговых сигналов, элемент ИЛИ, первый и второй счетчики импульсов, блок индикации, блок задания кодов, блок сравнения кодов, первые входы которого являются информационными входными шинами, а вторые входы соединены с соответствующими выходами блока задания кодов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения времени проверки аналого-цифровых преобразователей путем вывода результатов проверки на экран осциллографа в виде гистрограммы и расширения области применения за счет возможности проверки апертчоных искажений в него введены перУвый и второй элементы И, генератор-.импульсов, первый, второй и третий дешифраторы, третий и четвертый счетчики импульсов, оперативное запоминающее устройство, цифроаналоговый преобразователь, осциллограф, триггер и ключ, управляющий вход которого является шиной задания режима, выход соединен с входом синхронизации генератора импульсов, а информационныйвход подключен к выходу генераторасигналов и является выходной информационной шиной, первый вход элементаИЛИ объединен с входами установки в0 блока задания кодов, второго,третьего и четвертого счетчиков импульсов и триггера и является шинойначальной установки, вход установкив "1" триггера объединен с входомсинхронизации осциллографа и подключен к выходу первого элемента И, первый вход которого соединен с выходомвторого дешифратора, а второй входобъединен со счетным входом третьегосчетчика импульсов и подключен кпервОму выходу третьего дешифратора,входы которого соединены с соответствующими выходами четвертого счетчикаимпульсов, счетный вход которогообъединен со счетным входом второгосчетчика импульсов, подключен к выходу генератора импульсов и являетсяшиной стробирбвания, второй вход элемента ИЛИ объединен с управляющим входом блока задания кодов и подключенк выходу переполнения второго счетчика импульсов, а выход соединен с входом установки в "О" первого счетчикаимпульсов, счетный вход которогосоединен с выходом блока сравнениякодов, а выходы соединены с соответствующими входами данных оперативного запоминающего устройства, адресныевходы которого объединены с соответствующими входами второго дешифратора и подключены к соответствующимвыходам блока задания кодов, а входзапись-считывание подключен к выходувторого элемента И, первый вход которого объединен с входом блока индикации и соединен с прямым выходомтриггера, а второй вход подключен квторому выходу третьего дешифраторавыходы третьего счетчика соединены ссоответствующими входами первого дешифратора, выходы которого соединеныс соответствующими входами в бора микросхемы оперативного запоминающегоустройства, выходы которого соединеныс соответствующими входами цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с сигнальным входомосцилло графа.1451 855 1Верояткод ностькода Р Т. код 1 код 1 код 11,59511,8665 11,355 33 9,935 49 11,144 34 9)944 50 10,957 35 9,964 51 12,176 12,939 10,645 10,516 3710,033 53Ф38 10,084 54 13,415 13,974 10,403 39 10,145 55 15,45 10,219 41 10,304 57 10 13,97 26 10,145 42 10,403 58 16,45 П,74 10,084 43 10,516 59 11 13,42 27 12 12,94 28 10,033 44 10,645 60 19,455 21,898 9,994 45 10,791 61 3 12 53 29 14 12 18 30 15 11,87 31 16 11,595 32 . 9,945 47 11,144 63 33,30 югюь ювв апмюа а умеееаааие а 4 Ьс 2 1 79,68 17 2 33 3 18 3 25 76 19 4 21,898 20 5 19,455 21 6 17,74 22 7, 16 45 23 8 15 45 24 9 14,64 25 10,792 36 9,993 52 12,530 10,304 40 10,219 56 14,641 9,964 46 10,957 62 25,76 9935 48 11,355 64 79,676145 855 13 б 7 Нй О ИХ 7 ОЭ ЗМ 37 М Ф В 4 Ю РМЭЭббб 7 М И МР ФабСоставитель И.Спиридойов А.Маковская Техред М,Ходанич Корректор М,Максимишинец к и Гг,11 Т СССР Производственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул, Пр ктная Заказ 7091/55 Тирак 879ВНИИПИ Государственного комитета п113035, Москва, ЖПодписное эобретениям и открытиям Раушская наб , д. 4/5