SU995308A1 - Способ определени погрешности аналого-цифровых преобразователей в динамическом режиме - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной и вычислительной технике и может быть использовано при проверке аналого-цифровых преобразователей (АЦП) в режиме измен ющегос  входного сигнала.

Известен способ определени  погрешности АЦП в динамическом режиме с использованием образцового цифроаналогового преобразовател  (ЦАП). Погрешность повер емого АЦП определ ют как разность между значением входного эталонного измен ющегос  сигнала и результатом преобразовани  АЦП, а входной сигнал, например синусоиду , формируют с помощью ЦАП. Значение входного сигнала в этом случае в любой момент времени заранее известно tl

Недостатком данного способа  вл етс  невозможность получени  эталонного сигнала с большой скоростью изменени  из-за ограниченного быстродействи  ЦАП.-

Известен способ определени  погрешности аналого-цифровых преобразователей в динамическом режиме путем преобразовани  входного измен ющегос  сигнала в повер емой точке шкалы преобразовани  и вычитани  результата преобразовани  из кода, соответствующего повер емой точке шкалы преобразовани , причем запуск преобразовател  производ т в моменты прохождени  входным линейно измен ющимс  сигналом опорного уровн , а значени  эталонной аналоговой величины определ ют путем суммировани 

10 значени  опорного уровн  и приращени  входного сигнала за врем  цикла преобразовани  2.

Однако данный способ не обеспечивает высокую точность вследствие погрешностей определени  приращений

15 входного сигнала - погрииностей от нестабильности скорости изменени  входного сигнала и от Heota6HnbHocTH времени цикла преобразовани  АЦП. Кроме того, способ не дает возможнос20 ти работать со случайны л входным сигналом, так как в этом случае невозможно определение,приращени  входного сигнала из-за его случайного характера , т.е. имеет ограниченные

25 функциональные возможности.

Цель изобретени  - повыаение точг ности определени  погрешности и расширение функциональных возможностей.

Поставленна  цель достигаетс  тем,

30 что схэгласно способу определени  погрешности аналого-цифровых преобразователей в динамическом режиме путем преобразовани  входного измен ющегос сигнала в повер емой точке шкалы преобразовани , и вычитани  результата преобразовани  изкода, соответствующего повер емой точке шкалы преобразовани  , в соответствующей повер емой точке формируют эталонный .говый сигнал, с пределами изменени , . меньшими статической погрешности

преобразовани , и при вычитании используют результаты преобразовани  с входным измен ющимс  сигналом, наход щимс  в указанных пределах

Способ осуществл ют следующим

образом.

В требуемой точке шкалы АЦП формируют эталонный сигнал Ug с пределами t Ла (фиг.1) .Значение лУ выбирают меньше статической погрешности АЦП. На вход контролируемого преобразовател  подают измен ющийс  си-гнал, например синусоидальной, пилообразной или другой формы. Дл  любого вида входного сигнала требуетс , чтобы он многократно проходил через значение Uo . В тактовые моменты времени производ т отсчеты входного сигнала. Во все моменты отсчета АЦП осуществл ют контроль за значением входного сигнала, т.е. определ ют находилс  входной сигнал в пределах ± дУ или за пределами данной зоны. Из всех результатов преобразовани  АЦП дл  определени  его погрешности в динами ческом режиме выбирают лишь результаты , соответствующие моментам отсчета АЦП, в которые входной сигнал находилс  в пределах .

Погрешность АЦП определ ют вычита из выбранных результатов преобразовани  значение UQ . После окончани  измерений в данной точке шкапы переход т к следующей точке (задают следующее значение UQ). Моменты ПрОХОЖ дени  входным сигналом зоны 2 uU, совпадающие с моментами отсчета АЦП, могут происходить случайным образом. В некоторых случа х,, например, при периодическом входном сигнале синхрог низированном с частотой запуска контролируемого преобразовател , регулировкой сдвига фаз между входным сигналом и сигналом запуска АЦП можно обеспечить регул рное попадание сигнала в зону 2 дУ в моменты отсчета.

В выбранные моменты отсчета значение входного сигнала с погрешностью ди равно UQ . Если входной сигнал при прохождении зоны всегда имеет . примерно одну и ту же скорость изменени , то значени  погрешности усредн ют , получа  оценку математического ожидани  погрешности в данной точке шкалы при заданной скорости изменени  входного сигнала. Разброс значений .

погрешности дает информацию о дисперсии погрешности.

Способ иллюстрируетс  временными диаграммами фиг.1 . Здесь в момент времени -t ,  вл ющийс  одним из моментов отсчета контролируемого АЦП, может формироватьс  сигнал Стоп, останавливающий АЦП дл  сигнала результата преобразовани , соответствующего этому моменту отсчета.

Способу присуща методическа  погрешность , равна  taU. Однако она 1:может быть сведена до минимума. На фиг.2а показаны, границы зоны UQ+UU и . Здесь и.ц) - погрешность сравнени  входного сигнала с опорным уровнем - случайные шумы. В пределах нельз  точно определить выше или ниже гранихда (например, верхней) находитс  входной сигнал. На фиг.2б приведен случай, когда , т.е. верхн   и нижн   границы зоны совпадают . Предлагаемый способ позвол ет получить отсчет и в этом случае, причем методическа  погрешность здесь Практически сводитс  к нулю. Если при этом момент отсчета совпадает с моментом времени, когда входной сигнал проходит через зону (между t и -trt, фиг.2 5), то возможны следующие четыре варианта определени  положени  входного сигнала относительно границ: входной сигнал выше нижней границы и вьп е верхней, входной сигнал ниже границы нижней и ниже верхней, входной сигнал выше верхней границы и ниже нижней, входной сигнал выше нижней границы и ниже верхней.

Пон тие верхн   и нижн   границы в этом случае условно.

Из всех комбинаций треть  (противоречива  ) и четверта  дают нужную информацию, так как показывают, что входной сигнал в момент отсчета находитс  в зоне Ущ.

Таким образом, предлагаемой способ позвол ет обеспечить погрешность измерени , близкую к погрешности операции сравнени . В прототипе же в общую погрешность, кроме погрешности операции сравнени  с опорным уровнем входит погрешность определени  приращени  входного сигнала. Кроме того прототип не позвол ет осуществл ть измерени  при случайном характере .входного сигнала, а предлагаемый способ применим и в этом случае, так как безразлично сверху или снизу входит сигнал в заданную зону и какую форму он имеет.

Схема (.Оиг.З) содержит источник 1 опорных напр жений, контролируемый АЦП 2, компараторы 3- и 4 с запоминанием , схема 5 совпадени , формирователь 6 с элементом задержки. В качестве контролируемого АЦП используют 8-разр дный АЦП параллельно-последовательного преобразовани  с частотой дискретизации 10 МГц. На первые входы компараторов и вход АЦП подают синусоидальное напр жение с частотой от 10 мГц до 1 мГц. На вто , рые входы компараторов от источника опорных напр жений задают опорные уровни, т.е. верхнюю и нижнюю границы , причем значение 2&U прин то 2мВ. -Методическа  погрешность составл ет , таким образом, ±1 мВ, С помощью формировател  6 производ т совмещение во времени моментов отсчета АЦП с моментами опроса компарторов . Как только после опроса на выходах компараторов по вл ютс  единицы, то на выходе схемы 5 совпадени  формируетс  сигнал Стоп, останавливающий АЦП дл  сн ти  результата преобразовани - .

Предлагаемый способ позвол ет простыми средствами контролировать погрешность АЦП непосредственно в улови х эксплуатации с высокой точностью .

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР 605313, кл. Н 03 К 13/02, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР 5 606204, кл. Н 03 К 13/02, 1978

(прототип).

/

Уш

JL/

Л:

V,

ic

ю

iZ

у/у

7