RU2007025C1 - Method for error correction during analog-to-digital conversion - Google Patents

Method for error correction during analog-to-digital conversion Download PDF

Info

Publication number
RU2007025C1
RU2007025C1 SU4943691A RU2007025C1 RU 2007025 C1 RU2007025 C1 RU 2007025C1 SU 4943691 A SU4943691 A SU 4943691A RU 2007025 C1 RU2007025 C1 RU 2007025C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
analog
correction
code
digital conversion
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Л.П. Андрианова
Ф.А. Шаймарданов
Original Assignee
Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе, Андрианова Людмила Прокопьевна
Шаймарданов Фарагат Ахметович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе, Андрианова Людмила Прокопьевна, Шаймарданов Фарагат Ахметович filed Critical Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе, Андрианова Людмила Прокопьевна
Priority to SU4943691 priority Critical patent/RU2007025C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2007025C1 publication Critical patent/RU2007025C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

FIELD: measuring devices. SUBSTANCE: two previous values of already corrected code of input signal are stored and each subsequent signal is corrected according to equation given in invention specification. EFFECT: excluded dynamic error during correction of digitized signals that vary in time. 3 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в информационно-измерительных системах и информационно-вычислительных комплексах (ИВК) для коррекции погрешностей аналого-цифрового преобразования, связанных с нелинейностью и с изменением параметров функции преобразования. The invention relates to measuring technique and can be used in information-measuring systems and information-computer complexes (IVC) for correction of errors of analog-to-digital conversion associated with non-linearity and with changing parameters of the conversion function.

Известны итерационные способы коррекции погрешностей аналого-цифрового преобразователя [1] , а также применение кусочно-линейной аппроксимации участков характеристики преобразователя в алгоритмах коррекции [2] . Недостатком указанных способов является тот факт, что алгоритмы коррекции не учитывают изменение во времени входного сигнала, что ограничивает область их применения. Known iterative methods for correcting errors of an analog-to-digital converter [1], as well as the use of piecewise-linear approximation of sections of the converter characteristics in correction algorithms [2]. The disadvantage of these methods is the fact that the correction algorithms do not take into account the change in time of the input signal, which limits their scope.

Наиболее близок к изобретению способ коррекции погрешностей аналого-цифрового преобразования [3] , где в алгоритме коррекции используется метод решения нелинейной задачи, известный как метод касательных Ньютона. Этот способ обеспечивает коррекцию погрешностей аналого-цифрового преобразования с высокой точностью и быстродействием, однако изменение входного сигнала во времени алгоритм коррекции не учитывает. Closest to the invention is a method for correcting errors of analog-to-digital conversion [3], where the correction algorithm uses a method for solving a nonlinear problem, known as Newton’s tangent method. This method provides correction of errors in analog-to-digital conversion with high accuracy and speed, however, the correction of the input signal in time does not take into account the correction algorithm.

Целью изобретения является повышение точности коррекции погрешностей для случая аналого-цифрового преобразования изменяющихся во времени сигналов. The aim of the invention is to increase the accuracy of error correction for the case of analog-to-digital conversion of time-varying signals.

Отличие от прототипа предполагаемого способа коррекции заключается в том, что два предыдущих значения скорректированного кода входного сигнала запоминаются, что позволяет ввести в алгоритм вычисления скорректированного кода входного сигнала динамическую поправку на изменение входного сигнала во времени. Динамическая поправка является результатом линейной экстраполяции временной зависимости входного сигнала на данный j-й интервал коррекции погрешностей, содержащей nj циклов, за счет использования результатов n(j-1) и n(j-2) циклов коррекции.The difference from the prototype of the proposed correction method is that the two previous values of the corrected code of the input signal are stored, which allows you to enter into the algorithm for calculating the corrected code of the input signal a dynamic correction for the change in the input signal in time. Dynamic correction is the result of a linear extrapolation of the time dependence of the input signal for a given j-th error correction interval containing n j cycles by using the results of n (j-1) and n (j-2) correction cycles.

Формирование алгоритма коррекции с динамической поправкой показано на фиг. 1. Реализация прилагаемого способа коррекции иллюстрируется на ИВК, блок-схема которого представлена на фиг. 2. The formation of a correction algorithm with dynamic correction is shown in FIG. 1. The implementation of the attached correction method is illustrated in CPI, the block diagram of which is shown in FIG. 2.

В ИВК входят вычислительный комплекс 1 с оперативным запоминающим устройством 2 и вычислителем 3, магистраль 4 типа "общая шина", аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5, входной коммутатор 6 аналоговых сигналов и прецизионный цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 7. The CPI includes a computing complex 1 with random access memory 2 and a calculator 3, a general bus type 4 trunk, an analog-to-digital converter (ADC) 5, an input switch 6 of analog signals, and a precision digital-to-analog converter (DAC) 7.

Управление АЦП, ЦАП и коммутатором осуществляет ИВК через магистраль "общая шина", с помощью которого также производится обмен информацией между вычислителем и измерительными преобразователями. The ADC, DAC and switch are controlled by the CPM via the “common bus” trunk, with the help of which information is also exchanged between the calculator and the measuring transducers.

ИВК, реализующий данный способ, действует следующим образом. CPI implementing this method operates as follows.

Входной сигнал, например, пусть изменяется как показано на фиг. 1. Поскольку ИВК многократно подключает входной сигнал в силу его изменения во времени, для различения n циклов коррекций при разных значениях входного сигнала вводят индекс j измерений этих циклов коррекций, т. е. в дальнейшем оперируют nj циклами коррекций погрешности преобразованных с помощью АЦП входных сигналов. The input signal, for example, may vary as shown in FIG. 1. Since the IVK repeatedly connects the input signal due to its change in time, to distinguish n correction cycles at different values of the input signal, the index j of measurements of these correction cycles is introduced, that is, they continue to operate with nj error correction cycles of the input signals converted using the ADC .

В предлагаемом способе используется известный принцип линейной экстраполяции временной зависимости входного сигнала, что можно записать в виде
x ск nj = xnj+{ [xn(j-1)xn(j-2)] /[n(j-1)To] } · njTo .
The proposed method uses the well-known principle of linear extrapolation of the time dependence of the input signal, which can be written as
x ck nj = x nj + {[x n (j-1) x n (j-2) ] / [n (j-1) T o ]} · njT o .

(1)
Для каждого j коррекция погрешностей аналого-цифрового преобразования входного сигнала подчиняется итерационной формуле
xij = x(i-1)j+{ [

Figure 00000003
-Y(i-1)j] /[Y
Figure 00000004
Figure 00000005
] } ·K
i = 1,2,3, . . .(1)
For each j, the correction of errors in the analog-to-digital conversion of the input signal obeys the iteration formula
x ij = x (i-1) j + {[
Figure 00000003
-Y (i-1) j ] / [Y
Figure 00000004
Figure 00000005
]} · K
i = 1,2,3,. . .

j = 1,2,3, . . . где i - нумерация циклов коррекции погрешностей аналого-цифрового преобразования;
j - нумерация последовательности nj циклов коррекции погрешностей аналого-цифрового преобразования;
xij, x(i-1)j - скорректированные коды входных сигналов в i-й и (i-1)-й циклы коррекций для j-го преобразования входного сигнала;

Figure 00000006
= F(
Figure 00000007
) - результат j-го аналого-цифрового преобразования значения
Figure 00000008
входного сигнала;
Y(i-1)j= F(x(i-1)j/β);
Y
Figure 00000009
= F[(x(i-1)j+K)/B]
- результаты аналого-цифрового преобразования первого и второго промежуточных сигналов;
К - код величины образцового сигнала;
β- коэффициент передачи ЦАП.j = 1,2,3,. . . where i is the numbering of the error correction cycles of the analog-to-digital conversion;
j is the numbering of the sequence of nj error correction cycles of the analog-to-digital conversion;
x ij , x (i-1) j - corrected codes of input signals in the i-th and (i-1) -th correction cycles for the j-th conversion of the input signal;
Figure 00000006
= F (
Figure 00000007
) is the result of the j-th analog-to-digital conversion of the value
Figure 00000008
input signal;
Y (i-1) j = F (x (i-1) j / β);
Y
Figure 00000009
= F [(x (i-1) j + K) / B]
- the results of analog-to-digital conversion of the first and second intermediate signals;
K is the code value of the reference signal;
β- DAC transmission coefficient.

Интервалы временной последовательности определяются длительностью njTo циклов коррекции, где То - длительность одного цикла коррекции.The intervals of the time sequence are determined by the duration njT o of correction cycles, where T o is the duration of one correction cycle.

Останов цикла коррекций происходит по признаку

Figure 00000010
xnj - x(n-1)j
Figure 00000011
≅Δ3 , где Δ3 - заданная величина погрешности коррекции;
xnj - скорректированный код входного сигнала в конце цикла коррекций.Stopping the correction cycle occurs on the basis of
Figure 00000010
x nj - x (n-1) j
Figure 00000011
≅Δ 3 , where Δ 3 is the specified value of the correction error;
x nj is the corrected input signal code at the end of the correction cycle.

Для j = 1 и j = 2 соответственно xn1 и xn2 не имеют динамическую поправку. Начиная с j = 3, в выражения для скорректированных кодов входных сигналов вводятся динамические поправки Δg, учитывающие изменение входного сигнала во времени:
x ск nj = x(nj)+{ [xn(j-1)-xn(j-2)] /[n(j-1)To] } ·njTo, где [xn(j-1)-xn(j-2)] /[n(j-1)To] характеризует градиент входного сигнала;
Δд= { [xn(j-1)-xn(j-2)] /[n(j-1)To] } ·njTo.
For j = 1 and j = 2, respectively, x n1 and x n2 do not have a dynamic correction. Starting from j = 3, dynamic corrections Δ g are introduced into the expressions for the adjusted input signal codes, taking into account the change in the input signal over time:
x ck nj = x (nj) + {[x n (j-1) -x n (j-2) ] / [n (j-1) T o ]} · njT o , where [x n (j-1) - x n (j-2) ] / [n (j-1) T o ] characterizes the gradient of the input signal;
Δ d = {[x n (j-1) -x n (j-2) ] / [n (j-1) T o ]} · njT o .

Для вычисления динамической поправки из вычислителя 3 ИВК в запоминающее устройство 3 поступают коды xnj, где они запоминаются на два интервала nj, что позволяет решить задачу экстраполяции входного сигнала.To calculate the dynamic correction from the calculator 3 CPI in the memory 3 receives codes x nj , where they are stored in two intervals nj, which allows us to solve the problem of extrapolating the input signal.

Анализ зависимости nj от j показывает, что можно принять nj = n(j-1). Это можно показать на примере характеристики АЦП вида y = x + cx(1-x); c = 0,5 (фиг. 3). An analysis of the dependence of nj on j shows that one can take nj = n (j-1). This can be shown by the example of an ADC characteristic of the form y = x + cx (1-x); c = 0.5 (Fig. 3).

Для трех примеров преобразования входного сигнала при

Figure 00000012
= 0,4,
Figure 00000013
= 0,6 и
Figure 00000014
= 0,8 количество циклов коррекции равно двум (на фиг. 3 не показано преобразование второго промежуточного сигнала). В силу этого формулу 1 можно использовать в более простой записи:
xnj ск = xnj + [xn(j-1) - xn(j-2)] . (56) 1. Алиев Т. М. и др. Автоматическая коррекция погрешностей цифровых измерительных приборов. М. : Энергия, 1975.For three examples of input signal conversion at
Figure 00000012
= 0.4,
Figure 00000013
= 0.6 and
Figure 00000014
= 0.8, the number of correction cycles is two (in Fig. 3 the conversion of the second intermediate signal is not shown). By virtue of this, formula 1 can be used in a simpler notation:
x nj ck = x nj + [x n (j-1) - x n (j-2) ]. (56) 1. Aliev T.M. et al. Automatic correction of errors of digital measuring instruments. M.: Energy, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР N 984030, кл. Н 03 М 1/06, 1982. 2. Copyright certificate of the USSR N 984030, cl. H 03 M 1/06, 1982.

3. Авторское свидетельство СССР N 1714808, кл. Н 03 М 1/10, 1992.  3. Copyright certificate of the USSR N 1714808, cl. H 03 M 1/10, 1992.

Claims (1)

СПОСОБ КОРРЕКЦИИ ПОГРЕШНОСТЕЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ, заключающийся в формировании кода, пропорционального входному аналоговому сигналу, с последующим его запоминанием, осуществлении n циклов коррекции, в первом из которых формируют первый промежуточный аналоговый сигнал, пропорциональный запомненному коду, после чего формируют второй промежуточный аналоговый сигнал путем добавления к первому промежуточному аналоговому сигналу образцового сигнала, затем последовательно формируют коды, пропорциональные первому и второму промежуточным аналоговым сигналам, с последующим их запоминанием, вычисляют скорректированный код входного аналогового сигнала по кодам, пропорциональным входному аналоговому сигналу и двум промежуточным аналоговым сигналам, запоминают его и сравнивают с запомненным кодом, пропорциональным входному аналоговому сигналу, если полученная разность не превышает наперед заданную величину, формируют выходной код, равный скорректированному коду, в противном случае осуществляют следующие циклы коррекции, в которых первый промежуточный сигнал формируют пропорциональным запомненному в предыдущем цикле коррекции скорректированному коду, второй промежуточный сигнал формируют путем добавления к первому промежуточному сигналу образцового сигнала, вычисляют скорректированный код и запоминают его, сравнивают с вычисленным в предыдущем цикле значением скорректированного код, по полученной разности осуществляют останов циклов коррекции на условиях первого цикла, отличающийся тем, что, с целью повышения точности коррекции, вычисление скорректированного кода осуществляют в соответствии с формулой
xij = x(i-1)j+
Figure 00000015
K+ [xn(j-1)-xn(j-2)]
где i = 1, . . . , n - нумерация циклов коррекции погрешностей аналого-цифрового преобразования;
j - нумерация последовательности nj циклов коррекции погрешностей аналого-цифрового преобразования входного сигнала, где интервалы временной последовательности определяются длительностью njT0циклов коррекции;
T0 - длительность одного цикла коррекции;
xij ; x(i-1)j - скорректированные коды входных сигналов в i-й и (i - 1)-й циклы коррекций для j-го преобразования входного сигнала;
Figure 00000016
= F(x _ j ) - результат j-го аналого-цифрового преобразования значения xj входного сигнала;
Y(i-1)j= F
Figure 00000017
- результат аналого-цифрового преобразования первого промежуточного сигнала;
Y(i-1)j= F
Figure 00000018
- результат аналого-цифрового преобразования второго промежуточного сигнала;
K - код величины образцового сигнала;
β - коэффициент передачи аналого-цифрового преобразователя;
[xn(j-1)-xn(j-2)] - динамическая поправка, учитывающая изменение во времени входного сигнала.
METHOD FOR CORRECTION OF ERRORS OF ANALOG-DIGITAL CONVERSION, which consists in generating a code proportional to the input analog signal, with its subsequent storage, performing n correction cycles, in the first of which the first intermediate analog signal proportional to the stored code is generated, and then the second intermediate analog signal is generated by adding to the first intermediate analog signal an exemplary signal, then sequentially generate codes proportional to the first and second the intermediate analog signals, with their subsequent storage, calculate the corrected code of the input analog signal using codes proportional to the input analog signal and two intermediate analog signals, remember it and compare it with the stored code proportional to the input analog signal, if the received difference does not exceed the predetermined value, generating an output code equal to the corrected code; otherwise, the following correction cycles are performed in which the first intermediate system the signal is generated proportional to the corrected code stored in the previous correction cycle, the second intermediate signal is generated by adding an exemplary signal to the first intermediate signal, the corrected code is calculated and stored, compared with the corrected code calculated in the previous cycle, the correction cycles are stopped based on the received difference under the conditions the first cycle, characterized in that, in order to improve the accuracy of correction, the calculation of the corrected code is carried out in according to the formula
x ij = x (i-1) j +
Figure 00000015
K + [x n (j-1) -x n (j-2) ]
where i = 1,. . . , n is the numbering of the error correction cycles of the analog-to-digital conversion;
j is the numbering of the sequence of nj error correction cycles of the analog-to-digital conversion of the input signal, where the intervals of the time sequence are determined by the duration njT 0 correction cycles;
T 0 - the duration of one correction cycle;
x ij ; x (i-1) j - corrected codes of the input signals in the i-th and (i - 1) -th correction cycles for the j-th conversion of the input signal;
Figure 00000016
= F (x _ j ) is the result of the j-th analog-to-digital conversion of the value x j of the input signal;
Y (i-1) j = F
Figure 00000017
- the result of analog-to-digital conversion of the first intermediate signal;
Y (i-1) j = F
Figure 00000018
- the result of analog-to-digital conversion of the second intermediate signal;
K is the code value of the reference signal;
β is the transfer coefficient of an analog-to-digital converter;
[x n (j-1) -x n (j-2) ] - dynamic correction, taking into account the change in time of the input signal.
SU4943691 1991-04-18 1991-04-18 Method for error correction during analog-to-digital conversion RU2007025C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4943691 RU2007025C1 (en) 1991-04-18 1991-04-18 Method for error correction during analog-to-digital conversion

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4943691 RU2007025C1 (en) 1991-04-18 1991-04-18 Method for error correction during analog-to-digital conversion

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2007025C1 true RU2007025C1 (en) 1994-01-30

Family

ID=21578383

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4943691 RU2007025C1 (en) 1991-04-18 1991-04-18 Method for error correction during analog-to-digital conversion

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2007025C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3173783B2 (en) Analog-to-digital conversion method
US3506813A (en) Signal-to-noise ratio enhancement methods and means
JPH0364216A (en) Method and apparatus for accurately digitalizing analog signal
RU2007025C1 (en) Method for error correction during analog-to-digital conversion
RU2085033C1 (en) Method for correcting analog-to-digital conversion error
RU2326494C1 (en) Method of correction of analogue-to-digital conversion errors and device for its implementation
SU1714808A1 (en) Adc error correction method
SU974570A1 (en) Analogue-digital converter
SU834892A1 (en) Analogue-digital converter
SU600719A1 (en) Device for measuring digital-analogue converter error
SU945978A1 (en) Analogue digital converter
RU2046354C1 (en) Device for measuring electric power
SU813478A1 (en) Graphic information readout device
SU618747A1 (en) Digital averaging arrangement
SU1120352A1 (en) Random process analyzer
SU706925A1 (en) Analogue-digital converter
SU947960A1 (en) Bipolar a-d converter with automatically scaling input signal
SU840942A1 (en) Multiplying-dividing device
SU766001A1 (en) Analogue-code converter
SU1335972A1 (en) Analog data input multichannel device
Doiron Numerical integration via power series expansions
RU1802412C (en) Method of calibration of linearity of digital-to-analog converter
SU1051702A1 (en) Method of calibrating linear scale of d/a converter
RU2017203C1 (en) Analog input device
SU960868A1 (en) Device for reading graphic data