SU936416A1 - Устройство дл измерени дифференциальной нелинейности быстродействующих аналого-цифровых преобразователей - Google Patents

Description

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно к технике измерения электрических параметров быстродействующих аналого-цифровых преобразователей (АЦП) и может быть применено при разработке и серийном производстве АЦП.

Одним из основных и наиболее трудноизмеряемых параметров АЦП является дифференциальная нелинейность харак- ₎₀ теристики квантования, под которой понимают разницу между действительным и расчетным значением аналогового сигнала, поступающего на вход АЦП, при котором выходной код принимает ₁₅ заданное значение.

Трудность измерения дифференциальной нелинейности заключается в том, что для каждой точки характеристики АЦП необходимо определить величину 20 аналогового сигнала, которая соответствует центру заданного кода.

Известно устройство для измерения дифференциальной нелинейности АЦП, состоящее из регулируемого образцового источника напряжения, функционального генератора, цифрового индикаторного устройства и измеряемого АЦП.

На вход АЦП подается суммарное напряжение регулируемого источника и функционального генератора, которое изменяется во времени. Выходные коды АЦП. регистрируются при помдщи цифрового индикаторного устройства tl1.

Недостатками данного устройства являются низкая производительность и высокие требования, предъявляемые к регулируемому источнику и измерителю напряжения.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для измерения дифференциальной нелинейности аналого-цифровых преобразователей, содержащее аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом интегратора и входом интегрирующего измерителя напраже нин. а выход - с первым входом цифрового компаратора, второй вход которого подключен к выходу устройства задания кода, вход интегратора соединен с выходом устройства управления.,' ₅ шипа тактовых импульсов соединена с тактовым входом аналого-цифрового преобразователя. Устройство представляет собой замкнутую систему автоматического регулирования релейного ю типа. За счет обратной связи в системе устанавливаются автоколебания, а интегрирующий измеритель напряжения измеряет среднее значение аналогового сигнала, соответствующего центру за- 55 данного кода [2].

Недостатком данного устройства является то, что оно мало пригодно для’ измерения дифференциальной нелинейности быстродействующих АЦП парал- ₂₀ лельного типа, так как при измерении аналогового сигнала четных кодов 8, 16, 32, 64 и т.д. и их комбинаций, при которых происходит одновременное переключение нескольких компараторов АЦП, устройство работает неустойчиво* При этом увеличивается погрешность измерения, которая превышает величину, разную 0,5 единицы младшего разряда АЦП. ₃₍

Цель изобретения - повышение устойчивости работы устройства, уменьшение погрешности и увеличение быстродействия ,

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения дифференциальной нелинейности быстродействующих аналого-цифровых преобра· зователей, содержащее аналого-цифровой преобразователь, вход которого 4! соединен с выходом интегратора и входом интегрирующего измерителя напряжения, а выход - с первым входом цифрового компаратора, второй вход которого подключен к выходу устройства задания кода, вход интегратора соединен с выходом устройства управления,шина тактовых импульсов соединена с тактовым входом аналого-цифрового преобразователя, введены элемент запрета,выпол-$ ненный на двух вентилях 2И-НЕ и инвертирующий формирователь импульсов запрета, вход которого соединен с шиной тактовых импульсов, а выход подключен к первым входам вентилей 2И-НЕ, вторые входы которых соединены с выходами цифрового компаратора, а выходы подключены ко входам устройства управления ,

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - график, поясняющий работу устройства.

Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, цифровые Выходы которого подключены к цифровому компаратору 2 (код А). С другой стороны к цифровому компаратору подключено устройство задания кода 3 (код В). Выходы цифрового компаратора А<В и А>В через элемент 4 за- _u прета подключены к устройству 5 управления интегратора 6, выход которого подключен к аналоговому входу АЦП и к интегрирующему измерителю 7 напряжения. Выход формирователя 8 импульсов Подключен к параллельно соединенным входам управления элемента 4 запрета, а на его вход подаются тактовые импульсы АЦП.

Устройство работает следующим об-| разом.

Цифровой компаратор 2 производит сравнение цифрового кода АЦП 1 (код А) с заданным кодовым числом (код В). Если в данный момент А <В, устройство 5 управления выдает на вход интегратора 6 напряжение - U, в резуль* тат-е чего напряжение на входе АЦП 1 линейно возрастает, как показано на фиг, 2« В момент времени, когда код А превышает заданный код В, на выходе цифрового компаратора 2 появляется сигнал А У В, который переключает устройство 5 управления так, что на вход интегратора 6 поступает напряжение +U. При этом напряжение на выходе интегратора 6 линейно уменьшается до тех пор, пока код А становится меньше кода В, после чего цикл работы повторяется.

Таким образом, на входе АЦП 1 устанавливаются колебания формы симметричного треугольника с постоянной составляющей, величина которой зависит от заданного кода В. Интегрирующий измеритель 7 напряжения показывает среднее значение аналогового си гнала Ug* ^_н,который соответствует центру выбранного кода (фиг. 2).

Для улучшения устойчивости работы устройства, уменьшения погрешности и увеличения быстродействия измерения дифференциальной нелинейности введен элемент 4 запрета и формирователь 8 импульсов, которые работают следующим образом.

С приходом фронта тактового импульса АЦП 1 срабатывает формирова936416 тель 8 импульсов, который выдает на элемент 4 запрета инвертированные импульсы, запирающие его во время переходных процессов, появляющихся в АЦП 1 во время тактового импульса и ‘ в цифровом компараторе 2 во время изменения кодового числа А. После окончания импульса запрета в устройство 5 управления поступает установившийся сигнал управления А< В либо А>В. Длительность импульсов запрета должна-превышать длительность тактовых импульсов.

Claims (2)

1. 393 НИИ. a аыход - с первым входом цифрового компаратора, второй вход которого подключен к выходу устройства зацз и  кода вход 1 нтегратора соединен с выходом устройства управлени ., шина тактовых импульсов соединена с тактовым входом аналого-цифрового преобразовател . Устройство представл ет собой замкнутую систему автоматического регулировани  релейного типа. За счет обратной св зи в системе устанавливаютс  автоколебани , а интегрирующий измеритель напр жени  измер ет среднее значение аналогового сигнала, соответствующего центру за данного кода 2. Недостатком данного устройства  вл етс  то, что оно мало пригодно дл  измерени  дифференциальной нелинейности быстродействующих ЛЦП параллельного типа, так как при измерении аналогового сигнала четных кодов 85 16, 32, 6 и т,д, и их комбинаций, при которых происходит однов(эеменное переключение нескольких компараторов АЦП, устройство работает неустойчиво При этом увеличиваетс  погрешность измерени 5 котора  превышает величинуS разную 0,5 единицы младшего разр да ЛЦП. Цель изобретени  - повышение устой чивости работы устройства, уменьшение погрешности и увеличение быстродейств . . Поставленна  цель достигаетс  тем что в устройство дл  измерени  дифференциальной нелинейности быстродействующих аналого-цифровых преобрз зователей, содержащее аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом интегратора и вхо дом интегрирующего измерител  напр жени , а выход - с первым входом циф рового компаратора, второй вход которого подключен к выходу устройства задани  кода, вход интегратора соеди нен с выходом устройства управлени ,ши на та|1товых импульсов соединена с такто вым входом аналого-цифрового преобразо вателЯзвведены элемент запрета,выпол ненный на двух вентил х 2И-НЕ и инвертирующий фop 1иpoвaтeль импульсов запрета, вход которого соединен с ши ной тактовых импульсов, а выход подключен к первым входам вентилей ZM-H вторые входы которых соединены с вых дами цифрового компаратора, а выходы подключены ко входам устройства управлени  , 4 На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - график , по сн ющий работу устройства. Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь (ЛЦП) 1, цифровые йыходы которого подключены к цифровому компаратору 2 (код AJ. С другой стороны к цифровому компаратору подключено устройство задани  кода 3 (код В). Выходы цифрового компаратора и через элемент k за- j прета подключены к устройству 5 управлени  интегратора 6, выход которого подключен к аналоговому входу АЦП и к интегрирующему измерителю 7 напр жени . Выход формировател  8 импульсов подключен к параллельно соединенным входам управлени  элемента k запрета, а на его вход подаютс  тактовые импульсы АЦП. Устройство работает следующим об- разом. Цифровой компаратор 2 производит сравнение цифрового кода АЦП 1 (код А) с заданным кодовым числом (код в). Если в данный момент А В, устройство 5 управлени  выдает на вход интегратора 6 напр жение - U , в резуль тат-е чего напр жение на входе АЦП 1 линейно возрастает, как показано на фиг, 2, В момент времени, когда код А превышает заданный код В, на выходе цифрового компаратора 2 по вл етс  сигнал А В, который переключает устройство 5 управлени  так, что на вход интегратора 6 поступает напр жение 4-U. При этом напр жение на выходе интегратора 6 линейно уменьшаетс  до тех пор, пока код А становитс  меньше кода В, после чего цикл работы повтор етс . Таким образом, на входе АЦП 1 устанавливаютс  колебани  формы симметричного треугольника с посто нной составл ющей, величина которой зависит от заданного кода В. Интегрирующий измеритель 7 напр жени  показывает среднее значение аналогового сигнала ,который соответствует центру выбранного кода (фиг. 2). Дл  улучшени  устойчивости работы устройства, уменьшени  погрешности и увеличени  быстродействи  измерени  дифференциальной нелинейности введен элемент k запрета и формирователь 8 импульсов, которые работают следующим образом. С приходом фронта тактового импульса АЦП 1 срабатывает формирова5 тель 8 импульсов, который выдает на элемент 4 запрета инвертированные им пульсы, запирающие его во врем  переходных процессов, по вл ющихс  в АЦП 1 во врем  тактового импульса и в цифровом компараторе 2 во врем  изменени  кодового числа А. После окончани  импульса запрета в устройство 5 уп|эавлени  поступает установившийс  сигнал управлени  А В либо . Длительность импульсов запрета должна-.превышать длительность тактовых импульсов. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  дифферен циальной нелинейности быстродействующих аналого-цифровых преобразователей , содержащее аналого-цифровой пре образователь, вход которого соединен с выходом интегратора и входом интегрирующего измерител  напр жени , а выход - с первым входом цифрового компаратора, второй вход которого 66 подключен к выходу устройства эадани)ч 1кода, вход интегратора соединен с выН oдoм устройства управлени , шина тактовых импульсов соединена с тактовым входом аналого-цифрового преобразовател , отличающеес  тем, что, с целью повышени  устойчивости работы устройства, уменьшени  погрешности и увеличени  быстродействи , в него введены элемент запрета, выполненный на двух вентил х 2И-НЕ, и инвертирующий формирователь импульсов запрета, вход которого соединен с шиной тактовых импульсов, а выход подключен к первым входам вентилей , вторые входы которых соединены с выходами цифрового компаратора, а выходы подключены к входам устройства управлени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Измерительна  техника, 1971 № 8.
2. 2.Electronic Engineering, 1976, W 583, с. 57-60 (прототип).