SU1474839A1 - Устройство дл контрол динамических параметров аналого-цифровых преобразователей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к приборостроению измерительной техники и может быть применено дл  контрол  дифференциальной нелинейности при высокой частоте входного сигнала быстродействующих аналого-цифровых преобразователей, а также дл  проверки контрол  при их серийном производстве. Изобретение позвол ет повысить производительность контрол  и расширить область применени  за счет того, что в устройство, содержащее делитель частоты, регистр, элемент задержки, цифроаналоговый преобразователь, генератор тактовых импульсов, генератор синусоидального напр жени , введены формирователь импульсов, цифровой компаратор, RS - триггер, фазовый компаратор, блок опорного кода, формирователь импульса совпадени , генератор единичных импульсов, счетчик кодов, два компаратора и переключатель. При этом соотношение частоты генератора тактовой частоты 6 и частоты генератора синусоидального напр жени  1 F_C= F_JK + ΔF позвол ет образовать стробоскопический эффект (биение). Стабильность частоты генераторов обеспечиваетс  автоматической подстройкой частоты. Проверкой числа раз совпадений выходных кодов измер емого АЦП 2 кодом блока опорных кодов 12 определ етс  дифференциальна  нелинейность. Включение ЦАП 9 дает возможность провер ть измер емый АЦП 2 аналоговыми методами. 2 ил

Description

Изобретение относитс  к приборостроению измерительной техники и может быть применено дл  контрол  дифференциальной нелинейности при высокой частоте входного сигнала быст- родействуюи х аналого-цифровых преобразователей (АЦП) параллельного типа , а также дл  проведени  контрол  при их серийном производстве.

Цель изобретени  - повышение производительности контрол  и расширение области применени .

На фиг.1 приведена функциональна  схе,ма устройства, на фиг.2 - временные диаграммы его работы.

Устройство содержит генератор 1 синусоидального напр жени , повер емый АЦП 2, формирователь 3 импульсов , переключатель 4, регистр 5, генератор 6 тактовых импульсов, делитель 7 частоты, цифровой компаратор 8, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 9, RS-триггер 10, фазовый компаратор 11, блок 12 опорного кода, формирователь 13 импульса совпадени , генератор 14 единичных импульсов , счетчик 15 кодов, первый 16 н второй 17 источники опорного . напр жени , первый 18 и второй 19 компараторы, первый 20 и второй 21 ключи, первый 22 и второй 23 интеграторы , элемент 24 задержки.

Устройство работает следующим образом.

1

Перед началом работы первую и вторую выходные шины соедин ют с соответствующими входами АЦП 2, выходы которого соедин ют с входной шиной.

Генератор 1 (фиг,1) вырабатывает переменное напр жение U3 синусоидальной формы частотой f-. (фиг.2), которое поступает на первый вход повер емого АЦП 2. На второй вход через формирователь 3 импульсов поступают импульсы частотой fc от генератора 6 тактовых импульсов. Цифровые коды с выхода АЦП 2 поступают на входы регистра 5. Регистр 5 тактируетс  импульсами синхронизации и53м, которые поступают от генератора $ тактовых импульсов через делитель 7 частоты на его второй вход. Частота следовани  тактовых импульсов Је f-,k + if, где k - целое число, Af - мала  величина по сравнению с f« и выбираетс  из услови  bf « f., где N - разр дность АЦП 2, h 20-100.

Делитель 7 частоты предназначен дл  согласовани  скорости обрабатывани  данных цифровым компаратором с 8 и ЦАП 9 со скоростью выдачи кодов АЦП 2. Коэффициент делени  равен 1 kn, где п - любое число. На первом входе АЦП 2 во врем  каждого 1-го тактового импульса моментное значение входного напр жени  Uj мен етс  по синусоидальному закону с частотой kf« Дл  раздельного измерени  на нарастающей и падающей част х синусоиды введены RS-триггер

5 Ю и фазовый компаратор 11, который запрещает выдачу тактовых импульсов на АЦП 2 на нарастающей или падающей част х синусоиды. Во врем  каждого 1-го тактового импульса момент0 ное значение входного напр жени  мен етс  монотонно - в зависимости от (состо ни  переключател  4 увеличива- етс  или уменьшаетс . На первые входы регистра 5 поступают цифровые ко5 Ды от АЦП 2.

Таким образом, на выходе регистра 5 при измерении АЦП 2 выдаютс  последовательно измен ющиес  цифровые коды. Количество по влени  каж0 дого кода пропорционально дифференциальной нелинейности и функции плотности данной формы входного напр жени  АЦП. Дл  треугольной формы эта функци  равна единице. КоличестЕ во по влени  каждого кода провер етс  логическим устройством, состо щим из цифрового компаратора 8,блока 12 опорного кода, формировател  13 импульса совпадени , генератора

0 14 единичных импульсов и счетчика 15 кодов. Цифровые коды от регистра 5 поступают на первые входы цифрового компаратора 8, а на вторые подаетс  код от блока 12 опорного кода.

с В качестве блока 12 опорного кода может служить, например, счетчик импульсов , который считает импульсы совпадени . Если коды совпадают,цифровой компаратор 8 выдает уровень, который поступает на первый вход фор- мировател  13 импульса совпадени . Дл  синхронизации на второй вход формировател  13 поступают синхроимпульсы от выхода элемента 24 задержки . Число раз совпадений задаетс  по введенной функции от каждого значени . Дл  этого может служить счетчик импульсов с установкой начального числа, которое определ ет число раз

5

314

совпадени . Это число можно заносить из пам ти, адрес которого равен опорному коду. При по влении заданного числа раз уровн  совпадени  на выходе цифрового компаратора 8 формирователь импульса совпадени  13 выдает импульс, который мен ет на единицу код блока 12 опорного кода. При отсутствии заданного числа раз совпадени  генератор 14 единичных импульсов выдает импульс, который через формирователь 13 импульса совпадени  мен ет код блока 12 опорного кода на единицу. Счетчик 15 кодов

считывает импульсы генератора 14 единичных импульсов.

Таким образом, считываетс  количество кодов, ширина ступени квантовани  которых меньше заданного.От регистра 5 цифровой код также поступает на вход ЦАЛ 9. Чтобы компенсировать задержку регистра 5, ЦАП 9 управл етс  синхроимпульсами через элемент 24 задержки. Таким образом, остаетс  возможность следить за работой А1Щ 2, анализиру  аналоговый сигнал, например, на экране осциллографа .

Дл  стабильности амплитуды и прив зки уровней входного напр жени  с опорным напр жением вводитс  автоподстройка амплитуды и смещени .Напр жение с выхода генератора 1 поступает на первый вход первого компаратора 18, на второй вход которого подаетс  посто нное напр жение от первого источника опорного напр жени . Когда величина напр жени  генератора 1 превышает величину заданную источником 16 опорного напр жени , срабатывает компаратор 18. Выдаваемый уровень компаратором 18 управл ет ключом 20, выходное напр жение которого интегрируетс  интегратором 22, подаетс  на второй вход генератора 1 и уменьшает амплитуду. При непревышении амплитудой опорного напр жени  оно увеличиваетс . Таким образом, автоматически подстаиваетс  амплитуда входного напр жени  АЦП 2. Регулировка смещени  входного напр жени  АЦП 2 осуществл етс  аналогичной цепью, составленной из источника 17 опорного напр жени , компаратора 19, ключа 21, интегратора 23. В этом случае задаетс  напр жение смещени , а исходными данными  вл етс  сравне0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ние второго опорного напр жени  с нижним уровнем входного напр жени .

На первый и второй входы RS-триг- гера 10 поступают выходные уровни от компаратора 18 и компаратора 19 соответственно. Выходные импульсы RS-триггера 10 прив заны по фазе к входному напр жению U-j. Они поступают на первый вход фазового компаратора 11, на второй вход которого поступают импульсы от делител  7 . Таким образом, фазовый компаратор указывает фазу входного напр жени  относительно тактовых импульсов ( на ра с тающа  или убывающа  части синусоиды). В качестве фазового компаратора может служить синхронный двойной D-триггер, на (С-вход которого подаютс  импульсы от делител  7 частоты, а на D-вход - импульсы от RS-триггера 10.

Пуск устройства осуществл етс  установкой начального кода в блоке 12 опорного кода, допустим 00...00. Переключатель 4 в этом случае должен быть в положении, соответствующем измерению на нарастающей части синусоиды входного напр жени . Частоты генераторов 6 и 1 выбираютс  близкими к предельным, но чтобы удовлетвор ли требованию fc f-jk + &f,причем Дf имеет знак, соответствующий увеличению кодов при измерении на нарастающей части синусоиды. В формирователе импульсов совпадени  пусть будет задано число совпадений, равное п. При совпадении фазы импульсов от делител  7 частоты с нарастающей частью синусоиды фазовый компаратор 11 открывает формирователь 3 и АЦП 2 начинает работу. Регистр записывает только выходные импульсы измер емого АЦП 2, соответствующие 1-м тактовым импульсам. Так как стабильность генераторов позвол ет выбрать дЈ очень малой величиной, то в регистре 5 код 00...00 должен записыватьс  несколько раз и цифровой компаратор 8 должен выдавать несколько раз уровни совпадени . Если число раз совпадени  не меньше га, то формирователь 13 импульса совпадени  выдает импульс дл  сдвига кода в блоке 12 опорного кода. Тогда устанавливаетс  следующий код 00...01 и тоже повтор етс  до последнего кода 11 ... 11.

b14

Если из-за большой дифференциальной нелинейности АЦП какой-то код по витс  на выходе регистра 5 менее m раз, то на выход формировател  13 импульса совпадени  не ndcтупит импульс, и блок 12 опорного кода остановитс  на этом коде. В этом случае импульс на блок 12 опорного кода поступит после окончани  периода 1/&f через формирователь 13 импульса совпадени  от генератора 14 единичных импульсов, который выдает короткие импульсы с частотой uf . При этом этот импульс поступит и на счетчик 15 кодов. После окончани  поверки АЦП 2 счетчик покажет количество кодов, ступени квантовани  которых меньше нормы. Первый раз измер етс  нижн   граница ступеней квантовани , второй раз - верхн  . При этом первый раз на счетчике 15 кодов не должно быть зарегистрировано ни одного кода, а второй раз - все существующие дл  данного вида АЦП коды. Аналогично работает устройство на убывающей части синусоиды входного напр жени  при других начальном и конечном кодах. Задава  любые начальные и конечные коды,мож- но проверить часть характеристики АЦП. При измерении АЦП с помощью ЦАП 9 измерительный прибор подключаетс  к его выходу. В качестве измерительного прибора может быть использован , например, ос циллограф, вольтметр среднеквадратического значени  с фильтрами или др. На экране об циллографа визуально можно наблюдать нелинейность характеристики АЦП. Вольтметром среднеквадратического значени  с фильтрами можно измер ть соотношение сигнал/шум.

Claims (1)

1. Формула изобретени  45

   40

   Устройство дл  контрол  динамических параметров аналого-цифровых преобразователей, содержащее делитель частоты, регистр, элемент задержки , цифроаналоговый преобразователь , генератор тактовых импульсов и генератор синусоидального напр жени , выход которого  вл етс  первой

   выходной шиной устройства, входной пиной которого  вл ютс  информационные входы регистра, выходы которого соединены с соответствующими входами цифроаналогового преобразовател .

   25

   45

   48396

   второй вход которого соединен с выходом элемента задержки, вход которого объединен с управл ющим входом регистра и подключен к выходу делител  частоты, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов , отличающеес  тем, что, с целью повышени  произвоЮ дительности контрол  и расширени  области применени , введены формирователь импульсов, цифровой компаратор , RS-триггер, фазовый компаратор , блок опорного кода, формиро15 ватель импульса совпадени , генератор единичных импульсов, счетчик кодов, два компаратора, два источника опорного напр жени , два ключа, ,два интегратора, переключатель, упг

   20 равл ющий вход которого  вл етс  шиной выбора режима, выход генератора синусоидального напр жени  соединен с первыми входами первого и второго компараторов, вторые входы которых соединены с выходами первого и второго источников опорного напр жени 

   соответственно, выход первого компаратора соединен с первым входом RS-триггера и с входом первого ключа , выход которого соединен с входом первого интегратора, выход которого соединен с первым входом генератора синусоидального напр жени , выход второго компаратора соединен с вто35 рым входом RS-триггера и входом второго ключа, выход которого соединен с входом второго интегратора, выход которого соединен с вторым входом генератора синусоидального напр же40 ни , выход RS-триггера соединен с первым входом фазового компаратора, .второй вход которого соединен с выходом делител  частоты, а первый и второй выходы соединены с первым и вторым информационными входами переключател , выход которого соединен с первым входом формировател  импульсов , второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых

   50 импульсов, а выход  вл етс  второй выходной пиной, выходы регистра соединены с соответствующими первыми входами цифрового компаратора, вторые входы которого соединены с первыми выходами блока опорного кода,а выход соединен с первым входом фор,- мировател  импульсов совпадени ,второй вход которого соединен с выхр30

   55

   дом элемента задержки, а выход сое-дом счетчика кодов и с третьим входинен с входом блока опорного кода,дом формировател  импульса совпадевторой выход которого соединен сни , выход цифроаналогового преобвходом генератора единичных импуль-5 разовател   вл етс  третьей выходной сов, выход которого соединен с вхо-шиной.

   Ut

   , , .1 I I I I I I I I { ШЛ$л$кЬ

   Шшшшш

   Вь/х. 6 блока

   Зьгх. пр кои пбюка

   Фие.2