SU999154A1 - Способ измерени динамической погрешности аналого-цифровых преобразователей и устройство дл его реализации - Google Patents

Description

Изобретение относится к измерительной· технике, может быть использовано в вычислительной технике и в цифровых системах связи для контроля аналогоцифровых преобразователей (АЦП).

Известны способы измерения погрешности АЦП [1] и [2].

Однако способы не обеспечивает достаточной точности оценки погрешности преобразования при значениях частоты .дискретизации Ч\уи частоты измерительного сигнала , соответствующих реальным условиям работы быстродействующих АЦП. Кроме того, указанные способы не обеспечивают возможности автоматизации процесса измерений.

Известен способ измерения погрешности АЦП путем преобразования гармонического сигнала с заданным периодом и амплитудой в дискретные моменты времени, регистрации цифрового сигнала заданное число раз, подсчета числа выпаданий каждого цифрового сигнала, и сравнения этого числа с предварительно определенным числом, который реализуется устройством,, содержащим генератор измерительного сигнала, соединенным с входом поверяемого АЦП, информационный выход и выход сигналя- ,_п На основании полученных значений зации конца преобразования которого ^0 . определяются характеристики погрешносX соединены с соответствующими входами блока регистрации, выход которого подключен к входу вычислительного блока, генератор синхроимпульсов [3].

Способ основан на регистрации частот выпадения п* цифровых сигналов bb на выходе АЦП при подаче на его вход измерительного сигнала заданной формы, т.е. с известным (гипотетическим) законом распределения i = 1....2^W, где m — разрядность контролируемого АЦП. Оценка погрешности в динамическом режиме осуществляется путем сравнения зарегистрированных частот выпа- . дения кодов п* с гипотетическими п_ч·, в силу того, что имеют место следующие соотношения.

,Ση -rH; 1-¼ .

1:1 ^{* 1 1} . Ili где η — объем выборки, статистически необходимый для получения результата с заданной доверительной вероятностью;

4ηη4ι. соответственно гипотетическое 1 и эмпирическое значения шага квантования.

999.154 ти АЦП, например, интегральная и дифференциальная нелинейность.

В качестве измерительного обычно используют периодический сигнал - пилообразный или гармонический вида f (t)==Uos*in(2 tf) , где Uo - амплитуда, Ц> — начальная фаза. Гипотетические значения частот выпаданий кодов η 4 при подаче на вход АЦП гармонического 'сигнала определяются исходя из следующих соображений: цифровые. эквиваленты f*(ty|) текущего значения

Ьармонйческого сигнала постоянной амплитуды U_o и постоянной частоты можно рассматривать' как случайную величину, если начальная фаза Ч> = есть 15 случайная величина. Если Ψκ. имеет рав номерную плотность распределения веро·!

.ятности .7 ((21с) при 0 4? Ψ * 27С * Ρ(Ψ) =| 0 при других Ψ , плотность распределения вероятности значений f(t_K) описывается законом ’'арксинуса''.Исходя из значения ши; η по указанному закону находят гипотетические значения.

При проведении такого эксперимента возникает эффект ''периодизации'’ так называемых ''биений'' измеритель·? jq ного сигнала и импульсов дискретизации, для устранения которого в известном способе предусмотрена регистра- ‘ ция цифрового сигнала на выходе АЦП в случайные моменты времени Т_с= ^Ta%_e(tJ>g где ^пепГ псевдослучайная функция от ’ * целочисленного аргумента..

Рассмотрим подробнее эффект периодизации. Пусть на вход ацп доступа- ... ет периодический измерительный сигнал U = f(t), период которого Τ_&χ, а значения изменяются', в пределах дина- <

^мического диапазона АЦП [-U_o;

2Uo 2*-ΐ момента времени tj имеет место следую·* Щее ,' ·

Цифровые· эквиваленты ЬЦ этого сиг· нала = f (tp в моменты времени tj формируются на выходе АЦП. Здесь — моменты времени, определяемые соотно шением

Чтобы имела.место система (2), в силу периодичности функции необходимо* выполнение соотношения , . ... .

где 1=0,1,2.,.

В силу соотношение (1) решение (2) сводится к решению уравнения откуда '’«-”*4»· <з)

Таким образом, если существуют такие целые 4 и 1, которые удовлетворяют выражению (3), то нал определяем, начиная с какого момента времени начинается периодизация последовательЛюсти значений U-. Если выражение (3) не имеет решения?при целых j и I, периодизация не имеет места. Если Т. и рациональные числа,; выражение’;

(3) всегда имеет решение, так как можно представить как отношение \ > Чх :

двух целых взаимно простых чисел с и г. При j-Ι = г получаем £ = с - целочисленное решение системы (3), т.е.

' ί ) = г + 1 |1 = с Поэтому, начиная с момента времени с 1-го периода измерительного сигнала начинается периодизация значений U; , а следовательно и цифровых эквивалентов на выходе АЦП. Описанный эффект накладывает ряд особенностей на результаты, регистрируемые в процессе измерения:

1. Значение U_K, где к >j , появляющееся после Uj равно одному из значений f(t) из ряда:

U<< , U^> * « . , Dj··

2. Значение ϋ] в момент времени tj является случайной величиной, поскольку Uj зависит от где Т (1) — постоянней период, именуе- 55 мый в дальнейшем периодом ’ дискретизации;

— начальная фаза дискретиза- ции , определяемая как произ· вольное значение из отрезка (О, Tq.) ; .

— момент дискретизации.

Определим, когда в последовательности значений f(tj) начинается ''периодизация'¹, т.е. начиная с какого_ ^д

При этом по условиям проведения эксперимента 1₄ - случайная величина из интервала (Q, Τφ) .

3. Эффект периодизации может наступить и при j< 2^, тогда часть возможных кодов N,j из ряда N- - будет отсутствовать.

4. Частота появления значения

Uл в выборке до наступления периодизации не является постоянной, а зависит от значения t₄ и соотношения

5. Для случая 2™ возможно, что при некоторых значениях участь ny;=0. Таким образом, эффект периодизации при соотношении Т^/Т^ <10, т.е. в условиях, близких к реальным условиям работы быстродействующих АЦП, приводит к искажению гипотетических значений η,* , что делает невозможный оценку полученных в результате эксперимента эмпирических значений п?, а следовательно и измерение динамической погрешности.

Определим значение частоты п;появления в выборке до наступления периодизации. Пусть за 1 периодов измерительного сигнала наступает ''перио-15 дизация*'. Каждому из возможных кедов N; соответствует определенный участок динамического диапазона измерительного сигнала, а следовательно и множество временных интервалов 20 такое, что при t е Atjεпоявления ’'периодизации'* соответственно

Откуда

Общее число моментов дискретизации 1 периодов n. С другой стороны Т_-· 1 Или _ η ** f£ f * за

Vⁿ Тогда: 1) η » 1;

2) η - Λ-1— ~ 2**¹ * «ίι ·Λ

Таким образом, за 1 периодов измерительного сигнала на оси времени 1 раз имеется множество Atj . Обозначим через R$ объединение 1 множеств .

• : = U(>atj . Очевидно, количество появлений кода N4 равно числу моментов дискретизации, попавших на множество R?. Обозначим это количество . Величина п^· зависит от и соотношения Т_&х /Τ-, т.е. л; = V[f(t), t₄ Τ_Βχ/ΤJ , а так как t, случайная величина, распределенная с плотностью Р(Ц), ηтакже случайная величина, n. р. b в которой определяется

В общем виде выражение для Р(п/) не получается. Определим Р(п^) для частного случая

Пусть f(t) периодический пилообразный сигнал с периодом

Для любого кода Nj из общего . ла 2^т кодом имеем

Допустим, что · -|йГ > ¹

Т <

·*·α- J¹*’ * t ⁰ Число rv появлений кода* в ние одного периода измерительного сиг нала можно оценить снизу величиной 60 или, учитывая принятые дополнения,⁰ J ‘ 1 периодов до начала

ЧИС50

ИЛЯ 55 тече-

3) вероятность появления кода _N.P(N.

4) 17^1 и^Н·

Полученные результаты для рассмотренного ‘частичного случая позволяют сделать следующие выводы:

а) проведение эксперимента при указанных условиях обеспечивает случайность факта появления некоторого кода Ν_; , причем вероятность появления любого кода постоянна и равна 1 , что

2»w виду иэмериполностью соответствует ¹ тельного сигнала;

б) вероятность Ρ(Ν^) значения t₄;

в) поскольку nj у 1

Ϊ обязательно появляется на выходе АЦП.

Таким образом, при проведении эксперимента при _Tgx_?71 эффект периодизации, наступая &осле набора требуемого объема выборки п, не искажает результатов.

При , например при Τ_0χ =

1000 нсек, Т«у = 100 нсек и т?/ 5 эф_Ьект ’’периодизации'' наступает до Набора необходимого объема выборки п. В известном способе для устранения указанного эффекта предлагается каждый код Ν^, полученный на выходе АЦП, включать в результирующую выборку по’ случайному закону — включать Nj с некоторой вероятностью О) либо не включать с вероятностью (1 -ttf).

СЦнако, если при некотором мы не получаем на выходе АЦП какие-либо коды N; , то исключение ряда кодов и удлинение времени получения выборки из конечного набора Ny- не может изменить конечный состав выборки. Кроме того, этот прием не позволяет устранить зависимость п; от , т.е. изменение гипотетического значения п. от реализации к реализации.

Цель изобретения — повышение точности измерения динамической погрешности.

не зависит от каждый из Ν.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения динамической погрешности аналого-цифровых преобразователей путём преобразования гармонического сигнала с заданными периодом и амплитудой в дискретные 5 моменты времени, регистрации цифрового сигнала заданное число раз, подсчета числа выпаданий каждого цифрового сигнала и сравнения этого числа с расчетным, одновременно с преобра- Ю зованием гармонического сигнала осуществляют выделение последовательных временных интервалов с периодом, равным периоду гармонического сигнала, и с произвольной начальной фазой для 15 первого интервала, а в качестве дискретных моментов времени используют случайные моменты, распределенные в указанных интервалах с равномерной плотностью вероятности.

При этом в устройство для измерения динамической погрешности аналогоцифровых преобразователей, содержащее генератор измерительного сигнала, соединенный с входом проверяемого анало-25 го-цифрового преобразователя, информационный выход и выход сигнализации конца преобразования которого соединены р соответствующими входами блока регистрации, выход которого подключен к входу вычислительного блокг^ генератор синхроимпульсов, введена, одновибратор, формирователь случайного сигнала, фазовый детектор и ключ запуска, причем выход генератора синхроимпульсов соединен .с входом синхронизации формирователя случайного сигнала, вход запуска которого соединен с выходом фазового детектора, а вход разрешения — с выходом сигнализации конца преобразования проверяе-40 мого аналого-цифрового преобразователя, выход формирователя случайного сигнала через одновибратор соединен с входом дискретизации проверяемого аналого-цифрового преобразователя, при этом ключ запуска включен между общей шиной и управляющим входом фазового детектора, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора измерительного сигнала.

I

На фиг. 1 представлена временная диаграмма, поясняющая сущность пред-------------_на ф_ИГ_ 2 - схема реализующего предлагаемый “лагаемого способа; устройства, способ.

Сущность ключается в подается измерительный гармонический сигнал (эпюра 1’) . При .следовании импульсов дискретизации с постоянным периодом Tqz эффект ''периодизации' .. возникает при любых детерминированных соотношениях Т ς. и , при услоТйЧ * вии <1, · т.е. в режиме, соответ-.

предлагаемого способа заследующем. На вход АЦП

т.е ствующем реальному режиму работы быстродействующих АЦП. Поэтому предлагается изменять значение Tq, по случайному закону, а именно в пределах каждого последующего временного интервала, равного периоду измерительного сигнала , формировать импульс дискретизации в случайные моменты времени, причем плотность распределения вероятности P(t^.) момента появления импульса дискретизации в пределах соответствующего периода Τ^χ описывается равномерным законом (эпюра δ) .... ,

1о е>сех других tg _; где к = 0,1,2...

Начальная фаза ЧЦ(б) отсчета первого временного интервала (эпюра 7) может принимать произвольное значение/ не влияя на.конечный результат, так как импульс дискретизации распределен по равномерному закону на всем периоде входного сигнала.

Таким образом обеспечивается выполнение условия проведения эксперимента с гармоническим сигналом путем выборки его значений в случайные мо менты времени.

Однако при проведении эксперимента следует учитывать особенности реальных АЦП, имеющих предельный период : дискретизации ТУ) — минимальный временный интервал/ необходимый для обравботки входного сигнала. Его длительность определяется структурой преобразователя и является паспортной характеристикой каждого реального АЦП, в которых предусмотрен специальный выход ''Сигнализация конца преобразования''. Для быстродействующих АЦП, предназначенных для обработки широкополосных случайных сигналов, имеющих граничную частоту спектра I значение предельного периода дискретизации обычно определяется соотношением ^та = ^TSxZ²· _с

При = Т^х /2 и Т_₽х= Т^с вероятностью Р = 0,5 возможен.вариант, когда импульс дискретизации поступает на АЦП до окончания предыдущего цикла преобразования, что приводит к искажению выходной информации. Поэтому при реализации предлагаемого способа, последовательно отсчитывая интервалы, равные Т_ьч, формировать импульс дискретизации следует лишь в том случае, 'Ь'Сли до этого появляется сигнал на выходе АЦП —''Сигнализация конца преобразования''. В противном случае интервал Τ_βχ отсчитывается, но импульс дискретизации не формируется (эпюры б и К, сечение АБ).

Использование предлагаемого спосо ба приводит в среднем к удвоению вре мени измерения. Однако при оценке динамической погрешности быстродействующих АЦП это время не превышает нескольких минут/ поскольку преобразователи данного класса выполняют миллион и более преобразований в се- 5 кунду.

Устройство для реализации предлагаемого способа содержит генератор 1 измерительного сигнала, проверяемый |Q АЦП 2, блок 3 регистрации, вычислительный блок 4, одновибратор 5, формирователь 6 случайного сигнала, фазовый детектор 7, генератор 8 синхроимпульсов и ключ 9 запуска. Выход генератора 1 измерительного сигнала соединен с входом проверяемого АЦП 2 и входом фазового детектора 7. Информационный выход и выход сигнализации конца преобразования проверяемого АЦП 2 соединены с соответствующими входа- 20 ми блока 3 регистрации, выход которого соединен с входом вычислительного блока 4. Выход генератора 8 синхроимпульсов соединен с входом синхронизации* формирователя' 6 случайного сигна-25 ла, вход запуска которого соединен с выходом фазового детектора 7, а вход разрешения — с выходом сигнализации конца преобразования проверяемого АЦП 2. Выход формирователя 6 соеди- 30 нен с входом одновибратора 5, выход которого соединен с входом дискретизации АЦП 2. При этом Ключ 9 запуска управляет работой фазового детектора 7 . 35

Устройство работает следующим об40 разом.

Измерительный сигнал заданной частоты и амплитуды с выхода генератора 1 непрерывно подается на вход контро-. лируемого АЦП 2 и фазового детектора 7. При замыкании ключа 9 фазовый детектор 7 подает импульсы на вход запуска формирователя 6 случайного сигнала (фиг. 1, эпюра .7). Период, импуль^ сов равен периоду измерительного сигнала Т₃х , а их начальная фаза ψμ постоянна относительно некоторой произвольной фазы измерительного сигнала (фиг. Г, эпюра 7). В соответствии с « предложенным способом значение не ⁵⁰ влияет на получаемые результаты.

На вход синхронизации формироватег ля 6 с генератора 8 поступает последовательность синхроимпульсов, следующих с периодом (фиг. 1, эпю- 55 ра 8) .

При готовности АЦП 2 к обработке ’ информации, т.е. при его включении или окончании преобразования в предыдущем цикле, на выходе сигнализации 60 конца преобразования АЦП 2 появляет ся сигнал, поступающий на вход разрешения формирователя б (фиг. 1, эпюра К) . В качестве последнего может быть использована схема на базе гене 45 ратора псевдослучайной импульсной последовательности. На выходе формирователя 6 импульс появляется в случайный момент времени в течение периода измерительного сигнала Τ_&χ, отсчитываемого относительно момента поступления импульса с выхода фазового детектора. При этом плотность распределения вероятности момента появления импульса в пределах ( О, Tg_X) описывается равномерным законом (фиг. 1 эпюра 6). Для реализации способа длина L псевдослучайной импульсной последовательности должна быть больше объема выборки n :L?n’.

С выхода формирователя б импульс поступает на одновибратор 5,’ который генерирует импульс дискретизации заданной длительности, необходимый для правильного функционирования АЦП 2.

Таким образом начинается цикл преобразования измерительного сигнала. По оконч’ании цикла на информационном выходе АЦП 2 появляется цифровой сигнал, соответствующий значению измерительного сигнала в момент поступления импульса дискретизации. При этом с выхода сигнализации конца преобразования АЦП 2 подается импульс на формирователь б и на блок 3 регистрации, разрешая запись цифрового сигнала с информационного выхода АЦП 2. Особенность работы формирователя случайного сигнала заключается в том,, что, если на его вход запуска импульс с выхода фазового детектора поступает до появления на его входе разрешения импульса сигнализации конца преобразования, выходной импульс с равномерным законом распределения момента появления не формируется.

Выборка значений цифровых сигналов на выходе АЦП 2 формируется вычислительным блоком 4, который регистрирует η цифровых сигналов с помощью блока 3 и определяет значения п,, по которым согласно способу вычисляются характеристики динамической погрешности АЦП 2.

Величина Т_сиц_х определяется чз следующих соображений.

Известно, что при гармоническом сигнале, подаваемом на вход АЦП, величина временного интервала, соответствующего 1 кванту, не постоянна, а ее минимальное значение J определяется из выражения

-V · J- 21с(2™-1)

Таким образом, необходимо потребовать, чтобы хотя бы один импульс синхронизации полностью находился в указанном интервале т < —

1?

Для удобства реализации берем це,лую часть от знаменателя, т.е.

у - __ Ъ>х ^С|т’ ₅

Таким образом, предложенный способ позволяет оценить погрешность быстродействующего преобразователя в динамическом режиме при граничной частоjre спектра кодируемого сигнала и час- jQ тоте дискретизации, близкой к предельной частоте АЦП данного типа, т.е. в условиях, соответствующих реальным условиям работы быстродействия АЦП.

Использование изобретения позволя-15 ет автоматизировать процесс измерения на базе универсальной мини-ЭВМ.

В соответствий с предложенным способом и устройством был разработан и изготовлен лабораторный макет, экс- ₂0 плуатация которого показала следующие преимущества:

а) повысилась достоверность оценки реальной характеристики квантования АЦП в динамическом режиме за счет 25 увеличения точности измерения реального шага квантования;

б) была обеспечена возможность оценки динамической погрешности АЦП при граничной частоте спектра входного сигнала и частоте дискретизации, близкой к предельной частоте АЦП дан ного типа.

Так, например, быстродействующие АЦП, предназначенные для кодирования вещательного ТВ-видеосигнала, имеют 3¾ частоту дискретизации 7/12'МГц при полосе частот кодируемого видеосигнала 6 МГц. Известный способ обеспечивает достоверный контроль при использовании периодического измерительно- 40 го сигнала с частотой 1 МГц. Предложенный способ позволяет контролировать преобразователь при любых соотношениях Vg. и т.е. обеспечить контроль изделия в условиях, соответ-45 ствующих реальному режиму работы быстродействующих АЦП. В соответствии с предложенным способом разработан и изготовлен макет устройства, обеспе-’ чивающий измерение динамической пог- jq решности при частотах и <|>_ис соответ ственно 20 и 20 МГц. Эксплуатация макета позволяет выявить наличие значительной погрешности контролируемых АЦП_при 7_3 МГц. 55

Claims (3)

1. ти АЦП, например, интегральна  и дифференциальна  нелинейность. В качестве измерительного обычно используют периодический сигнал - пилообразный или гармонический вида f (t)Uo5iH( vf) , где Uo - амплитуда , Ц| - начальна  фаза. Гипотетические значени  частот выпаданий кодов п /J при подаче на вход АЦП гармони ческого сигнала определ ютс  исход  из следующих соображений: цифровые эквиваленты f(ty,) текущего значени  Ьармонического сигнала посто нной амп Ьитуды Up и посто нной частоты умо  но рассматривать как случайную величи ну, если начальна  фаза Vf )есть случайна  величина. Если Чк. имеет ра номерную плотность распределени  вер .  тности . (( 2lt) при 27Г PCV) |0 при других Ч , плотность распределени - веро тности значений f(t|.) описываетс  законом арксинуса.Исход  из значени  m и п по указанному закону наход т гипотетические значени . При проведении такого эксперимента возникает эффект периодизации так называемых биений измерительг ного сигнала и импульсов дискретизации , дл  устранени  которого в извест ном способе предусмотрена регистраци  цифрового сигнала на выходе АЦП в случайные моменты времени Тр а %e где %певГ псевдослучайна  функци  Ьт целочисленного аргумента.Рассмотрим подробнее эффект перио дизации. Пусть на вход АЦП поступает периодический измерительный сигнал и f (t) , период которого Tg, , а значени  измен ютс ; в пределах дина мического диапазона АЦП -U,,; UQ, Цифровые эквиваленты N этого сигнала Ui f (t-i) в моменты времени t: формируютс  на выходе АЦП. Здесь ti- моменты времени/ определ емые соотношением 3-tj.,T -VU- T 3. где Т - посто нН1;й период, именуе1 мый в дальнейшем периодом дискретизации; t - начальна  фаза дискретизации , определ ема  как проиЗ вольное значение из отрезка (О, Tq,) ; ti - момент дискретизации. Определим, когда в последовательности значений f(t;j) начинаетс  периодизаци , т.е. начина  с какого момента времени t; имеет место следую- щее , i(ij)-f(iri) fC-tiviMtt) iaij-2)--f(t,) )--f(-i. Чтобы имела.место система (2), в силу периодичности функции необходимо выполнение соотношени  , . -. .ет,,, где г О, 1, 2 ... В силу соотношение (1) решение (2) сводитс  к решению уравнени  откуда еч1-1)Таким образом, если существуют такие целые и 1, которые удовлетвор ют выражению (3), то NOJ определ ем, начина  с какого, момента времени начинаетс  периодизаци  последователь4к сти значений U-. Вели вьфажение (3) не имеет решени  при целых j и t, периодизаци  не имеет места. Бели Т. и рациональные числа,; вьфажение (3) всегда имеет решение, так как можно представить как отношение двух целых взаимно простых чисел с и г. При j-rl г получаем с - целочисленное решение системы (3), т.е. Поэтому, начина  с момента времени 1-го периода измерительного сигнала начинаетс  периодизаци  значений U; , а следовательно и цифровых эквивалентов N на выходе АЦП. Описанный эффект накладывает р д особенностей на результаты, регистрируемые в процессе измерени  t 1.Значение U, где к j , по вл ющеес  после Uj равно одному из значений f(t) из р да: и , и if« . , Uj.. 2.Значение U в момент времени ti  вл етс  случайной величиной, поск льку и зависит от t LtjH/(j-i)T,jl. При этом по услови м проведени  эксперимента t yj случайна  величина из интервала (Q, Тл,) . 3.эффект периодизации может наступить и при 3 2, тогда часть возможных кодов N из р да N- - N будет отсутствовать. 4.Частота по влени  назначени  в выборке до наступлени  периодизации не  вл етс  посто нной, а зависит от значени  t и соотношени  T|jji/B. 5. Дл  случа  7 2 возможно, чт при некоторых значени х t часть Таким образом, эффект периодизации при соотношении , т.е. в у лови х, близких к реальным услови м работы быстродействующих АЦП, приво дит к искажению гипотетических значе ний п; / что делает невозможньви оцен ку полученных в результате эксперимента эмпирических значений п, а следовательно и измерение динамичес кой погрешности. Определим значение частоты п по в лени  и,- в выборке до наступлени  пе риодизации. Пусть за 1 периодов изме рительного сигнала наступает перио дизаци . Каждому из возможных кодов соответствует определенный участок динамического диапазона изме рительного сигнала, а следовательно и множество временных интервалов At такое, что при t е АЦ (4-O«(t)«li 1. Таким образом, за 1 периодов изме ри:рельного сигнала на оси времени 1 раз имеетс  множество Atj . Обозначим через R объединение 1 множеств . ДЦ- : н5 Up At,- . Очевидно, количест-1 1 UpAtj во по влений кода N;,- равно числу моментов дискретизации, попавших на R. Обозначим это количест множество во п . Величина п -зависит от ),t и соотношени  То,, /Тл, т.е. и мишемил Кц f -Сг (t), t Tgx/TJ, S так как ц случайна  величина, распределенна  с 1ГаЛгж 1. n j r« плотностью Р{Ц), п также случайна  величина, п. р. Ь в которой определ етс  dvKftU. dt, в общем виде выражение дл  Р( не получаетс . Определим ) дл  частного случа  Пусть f(t) - периодический пилооб разный сигнал с периодом любого кода N из общего числа 2 кодом имеем т.... utr--: -Tfil- . -i- , I Допустим, что mо Mrt Т -le. « 2 ЧиСло по влений кода тече ние одного периода измерительного си нала можно оценить снизу величиной или, учитыва  прин тые допуще о Г. 1 периодов до начала L J периодизации по влени  соответственно (Ка y Z-n4 f. Откуда - / .. . ) - E-f-Ib.Общее число моментов дискретизации 1 периодов п. С другой стороны п 1 или . 9 Тогда: , .- Полученные результаты дл  рассмотренного частичного случа  позвол ют сделать следующие выводы: а) пров.едение эксперимента при указанных услови х обеспечивает случайность факта по влени  некоторого кода причем веро тность по влени  бого кода посто нна и равна 1 полностью соответствует виду измерительного сигнала; б) веро тность .P(N-) не зависит от значени  t, в) поскольку каждый из N. 1 Об зательно по вл етс  на выходе АЦП, Таким образом, при проведении эксперимента при эффект периодизации , наступа  после набора требуемого объема выборки п, не искажает результатов . Тих При --2|-,, например при 1000 нсек, Tiy 100 нсек и 5 эфbeKT периодизации наступает до Набора необходимого объема выборки п. В известном способе дл  устранени  указанного эффекта предлагаетс  каждый код , полученный на выходе АЩ1, включать в результирующую выборку по случайному закону - включать Nj с некоторой веро тносты оЫ либо не включать с веро тностью (1 -tC ). Однако, если при некотором .nt мы не получаем на выходе АЦП какие-либо коды N , то исключение р да кодови удлинение времени получени  выборки з конечного набора не может изменить конечный состав выборки. Кроме того, этот прием не позвол ет устранить зависимость от t , т.е. изенение гипотетического значени  п. т реализации к реализации. Цель изобретени  - повышение точости измерени  динс1мической погрешости . Поставленна  цель достигаетс  тем что согласно способу измерени  динамической погрешности аналого-цифровых преобразователей путём преобразовани гармонического сигнала с заданными периодом и амплитудой в дискретные моменты времени, регистрации цифрового сигнала заданное число раз, подсчета числа выпаданий каждого цифрового сигнала и сравнени  этого числа с расчетным, одновременно с преобразованием гармонического сигнала осуществл ют выделение последовательных временных интервалов с периодом, равным периоду гармонического сигнала, и с произвольной начальной фазой дл  первого интервала, а в ка1естве дискретных моментов времени используют случай.ные моменты, распределенные в указанных интервалах с равномерной плотностью веро тности. При этом в устройство дл  измерени  динамической погрешности аналого цифровых преобразователей, содержащее генератор измерительного сигнала, сое диненный с входом провер емого аналого-цифрового преобразовател , информационный выход и выход сигнализации конца преобразовани  которого соединены р соответствующими входами блока регистрации, выход которого подключен к входу вычислительного блокг генератор синхроимпульсов, введена, одновибратор, формирователь случайного сигнала, фазовый детектор и ключ запуска, причем выход генератора синхроимпульсов соединен .с входом синхронизации форм овател  случайного сигнала, вход запуска которого сое динен с выходом фазового детектора, а вход разрешени  - с выходом сигнализации конца преобразовани  провер е мого аналого-цифррвого преобразова.тел , выход формировател  случайного сигнала через одновибратор соединен с входом дискретизации провер емого аналого-цифрового преобразовател , при этом ключ запуска включен между общей шиной и управл ющим входом фазового детектора, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора измерительного сигнала, На фиг. 1 представлена временна  диаграмма, по сн юща  сущность пред пагаемого способа; на фиг. 2 - схема устройства, реализующего предлагаемы способ. Сущность предлагаемого способа за ключаетс  в следующем. На вход АЦП подаетс  измерительный гармонический сигнал (эпюра 1) . При .следовании импульсов дискретизации с посто нным периодом Т(у эффект периодизации , возникает при любых детерминированных соотношени х Т и Т , при услоТйЧ ВИИ f 1/ т.е. в режиме, соотве ствук цем реальному режиму работы быстродейстйующих АЦП. Поэтому предлагаетс  измен ть значение Т по случайному -закону, а именно в пределах каждого последующего временного интервала , равного периоду измерительного сигнала , формировать импульс дискретизации в случайные моменты времени, причем плотность распределени  веро тности P{t) момента по влени  импульса дискретизации tg, в пределах соответствующего периода описываетс  равномерным законом (эпюра 6) „. ., рп о -и, Аругих д , где к 0,1,2... Начальна  фаза (t) отсчета первого временного интервала (эпюра 7) может принимать произвольное значение, не вли   на конечный результат, так как импульс дискретизации распределен по равномерному закону на всем периоде входного сигнала. Таким образом обеспечиваетс  выполнение услови  проведени  эксперимента с гармоническим сигналом путем выборки его значений в случайные моменты времени. Однако при проведении эксперимента следует учитывать особенности реальных АЦП, имеющих предельный период дискретизации TQ - минимальный временный интервал, необходимый дл  обра60ТКИ входного сигнала. Его длительность определ етс  структурой преобразовател  и  вл етс  паспортной характеристикой каждого реального АЦП, в которых предусмотрен специальный выход Сигнализаци  конца преобразовани . Дл  быстродействующих АЦП, предназначенных дл  обработки широкополосных случайных сигналов, имеющих СК., граничную частоту спектра значение предельного периода дискретизации обычно определ етс  соотношением Т1 . гт.,тт - Ф /2 и Тру вероnpH-Tlj Т  тностью Р 0,5 возможен,вариант, когда импульс дискретизации поступает на АЦП до окончани  предыдущего цикла преобразовани , что приводит к искажению выходной информации. Поэтому при реализации предлагаемого способа, последовательно отсчитыва  интервалы, равные , формировать импульс дискретизации следует лишь в том случае, Сли до этого по вл етс  сигнал на выходе АЦП - Сигнализаци  конца преобразовани . В противном случае интервал Тех. отсчитываетс , но импульс дискретизации не формируетс  (эпюры 6 и К, сечение АБ). Использование предлагаемого способа приводит в среднем к удвоению вре1иени измерени . Однако при оценке динамической погрешности быстродействующих АЦП это врем  не превьпиает нескольких минут, поскольку преобразователи данного класса выполн ют миллион и более преобразований в секунду .. Устройство дл  реализации предлагаемого способа содержит генератор 1 измерительного сигнала, провер емый АЦП 2, блок 3 регистрации, вычислительный блок 4, одновибратор 5, форм рователь 6 случайного сигнала, фазовый детектор 7, генератор 8 синхроим пульсов и ключ 9 запуска. Выход гене ратора 1 измерительного сигнала соединен с входом провер емого АЦП 2 и входом фазового детектора 7. Информа ционный выход и выход сигнализации конца преобразовани  провер емого АЦ 2 соединены с соответствующими входа ми блока 3 регистрации, выход которо го соединен с входом вычислительного блока 4. Выход генератора 8 синхроим пульсов соединен с входом синхрюниза ции формировател  6,случайного сигна ла, вход запуска которого соединен с выходом фазового детектора 7, а вход разрешени  --с выходом сигнализации конца преобразовани  провер емого АЦП 2. Выход формировател  б соединен с входом однрвибратора 5, выход которого соединен с входом дискретиза ции АЦП 2. При этом Ключ 9 запуска управл ет работой фазового детектора 7 . Устройство работает следующим ойразом . Измерительный сигнал заданной частоты и амплитуды с выхода генератора 1 непрерывно подаетс  на вход контролируемого АЦП 2 и фазового детектора 7. При замыкании ключа 9 фазовый детектор 7 подает импульсы на вход запуска формировател  6 случайного сигнала {фиг. 1, эпюра 7). Период, импуль сов равен периоду измерительного сигнала Tg, а их начальна  фаза % посто нна относительно некоторой произвольной фазы измерительного сигнала фиг. 1, эпюра 7) . В соответствии с предложенHfc i способом значение Ч1ц не вли ет на получаемые результаты. На вход синхронизации формироватег л  б с генератора 8 поступает последовательность синхроимпульсов, следующих с периодом 1f. (фиг. 1, эпю-ра 8) . При готовности АЦП 2 к обработке информации, т.е. при его включении или окончании преобразовани  в предыдущем цикле, на выходе сигнализации конца преобразовани  А1Щ 2 по вл етс  сигнал, поступающий на вход разре1 ени  формировател  б (фиг. 1, эпюра К) . В качестве последнего может быть использована схема на базе гене ратора псевдослучайной импульсной последовательности . На выходе формировател  6 импульс по вл етс  в случайный момент времени в течение периода измерительного сигнала , отсчитываемого относительно момента.поступлени  импульса с выхода фазового детектора . При этом плотность распределени  веро тности мьмента по влени  импульса в пределах ( О, Тру) описываетс  равномерным законом (фиг. 1 эпюра 6). Дл  реализации способа длина L псевдослучайной импульсной последовательности до.пжна быть больше объема выборки п . С выхода формировател  б импульс поступает на одновибратор 5, который генерирует импульс дискретизации заданной длительности, необходимый дл  правильного функционировани  АЦП 2. Таким образом начинаетс  цикл преобразовани  измё)ительного сигнала. По окончании цикла на информационном выходе АЦП 2 по вл етс  цифровой сигнал , соответствующий значению измерительного сигнала в момент поступлени  импульса дискретизации. При этом с выхода сигнализации конца преобразовани  АЦП 2 подаетс  импульс на . формирователь б и .на блок 3 регистрации , разреша  запись цифрового сигнала с информационного выхода АЦП 2. Особенность работы формировател  6случайного сигнала заключаетс  в том,, что, если на его вход запуска импульс с выхода фазового детектора 7поступает до по влени  на его входе разрешени  импульса сигнализации конца преобразовани , выходной импульс с равноМерньм законом распределени  моменха по влени  не формируетс . Выборка значений цифровых сигналов на выходе АЦП 2 формируетс  вычислительным блоком 4, который регистрирует п цифровых сигналов с помощью блока 3 и определ ет значени  п., по которым согласно способу вычисл ютс  характеристики динамической погрешности АЦП 2. Величина Т(,у,цу определ етс  чз следующих соображений. Известно, что при гармоническом сигнале, подаваемом на вход АЦП, величина временного интервала, соответствующего 1 кванту, не посто нна, а ее минимальное значение J определ етс  из выражени  -i- -- itCZ.-) Таким образом, необходимо потребовать , чтобы хот  бы один импульс синхронизации полностью находилс  в указанном интервале Т -lei- синх атс() Дл  удобства реализации берем це ,лую часть от знаменател , т.е. С№Са.)Зи Таким образом, предложенный способ позвол ет оценить погрешность быстродействующего преобразовател  в дина 1ическом режиме при граничной часто jra спектра кодируемого сигнала и частоте дискретизации, близкой к предель ной частоте АЦП данного типа, т.е. в услови х, соответствующих реальным услови м работы быстродействи  АЦП. Использование изобретени  позвол ет автоматизировать процесс измерени  на базе универсальной мини-ЭВМ. В соответствии с предложенным способом и устройством был разработан и изготовлен лабораторный макет, эксплуатаци  которого показала следующие преимущества: а)повысилась достоверность оценки реальной характеристики квантовани  АЦП в динамическом режиме за счет увеличени  точности измерени  реально го шага квантовани ; б)была обеспечена возможность оценки динамической погрешности АЦП при граничной частоте спектра входно го сигнала и частоте дискретизации, близкой к предельной частоте АЦП данного типа. Так, например, быстродействующие АЦП, предназначенные дл  кодировани  вещательного ТВ-видеосигнала, имеют частоту дискретизации МГц при полосе частот кодируемого видеосигна ла б МГц. Известный способ обеспечивает достоверный контроль при использовании периодического измерительного сигнала с частотой с 1 МГц. Пред ложенный способ позвол ет контролиро вать преобразователь при любых соотношени х tfg. и nof т.е. обеспечить контроль издели  в услови х, соответствующих реальному режиму работы быстродействующих АЦД. В соответствии с предложенным способом разработан и изготовлен макет устройства, обеспечивающий измерение динамической погрешности при частотах vp и соответ ственно 20 и 20 МГц. Эксплуатаци  макета позвол ет вы вить наличие значительной погрешности контролируемых МГц. Формула изобретени  1. Способ измерени  динамический погрешности аналого-цифровых преобразователей путем преобразовани  гармонического сигнала с заданными периодом и амплитудой в дискретные моменты времени, регистрации цифрового-сигнала заданное число раз, подсчета числа выпаданий каждого цифрового сигнала и сравнени  этого числа с расчетным , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , одновременно с преобразованием гармонического сигнала осуществл ют выделение последовательных временных интервалов с периодом, равным периоду гармонического сигнала, с произвольной начальной фазой дл  первого интервала, а в качестве дискретных моментов времени используют случайные моменты, распределенные в указанных интервалах с равномерной плотностью веро тности. 2. Устройство дл  измерени  динамической погрешности аналого-цифровых реобразователей, содержащее генератор измерительного сигнала, соединенный с входом провер емого аналогоцифрового преобразовател , информационный выход и выход сигнализации конца преобразовани  которого соединены с соответствующими входами блока регистрации , выход которого подключен к входу вычислительного блока, генератор синхроимпульсов, отличающеес  тем, что в него введены одновибратор, формирователь случайного сигнала, фазовый детектор и ключ запуска, причем выход генератора синхроимпульсов соединен с входом синхронизации формировател  случайного сигнала , вход запуска которого соединен с выходом фазового детектора, а вход разрешени  - с выходом сигнализации конца преобразовани  аналого-цифрового преобразовател , выход формировател  случайного сигнала через одновибратор , соединен с входом дискретизации провер емого аналого-цифрового преобразовател , при этом ключ запуска включен между общей шиной и управл ющим входом фазового детектора, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора измерительного сигнала . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 169294, кл. Н 03 К 13/02, 1963.
2. 2.Авторское свидетельство СССР 310384, кл. Н 03 К 13/02, 1968.
3. 3.Elektronik, 1978, V 27, 4, р. 57-101 (прототип).