SU1709519A1 - Device for parallel-serial analog-to-digital converter - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к аналого-цифровой и информационно-измерительной технике. УЬтройство может быть использовано дл  исследовани  и настройки образ-цен аналого-цифровых преобразователей (АЦП) при изготовлении, а также при входном и выходном контроле изготовител ми и потребител ми АЦП. Цель изобретени  - повышение точности контрол  - достигаетс  за счет того, что в устройство, срдержа- шее генератор пилообразного напр жени , делитель частоты, генератор тактовых импульсов, осциллограф, управл емый источник напр жени , сумматор, введены счетчик, переключатель, источники напр жени  логи- , ческого нул  и единицы, мультиплексор, цифроаналоговый преобразователь, что, в свою очереДь, позволило осуществить контроль погрешности в точках стыковки двух ступеней параллельнб-последоаательного АЦП. 2 ил:Изобретение относитс  к аналого-цифт ровой и информ1ационно-измерительноЙ технике.Щелью изобретени   вл етс  повышение точности контрол .На фиг. 1 приведена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 - изображение на зкране осциллографа.Устройство содержит генератор 1 пилообразного напр жени , осциллограф 2. управл емый источник 3 напр жени , сумматор 4, первую выходную шину 5 устройства, делитель 6 напр жени , счетчик 7. переключатель 8. источник 9 напр жени  логического нул , источник 10 напр жени  логической единицы, мультиплексор 11. цифроаналоговый преобразователь 12 (ЦАП) и генератор 13 тактовых импуЛьсов, вторую выходную шину 14 устройства.^ первую входную шину 15 устройства, вторую входную шину 16 устройства, третью, входную шину 17 устройства и четвертую входную шину 18 устройства, исследуемыйаналого-цифровой преобразователь 19 (АЦП).Устройство работает следующим образом..,Исследуемый АЦП 19 подключаетс  к первой,шине 5 устройства и к второй шине 14 устройства. Кодовые выходы младшей ступени АЦП 19 соедин ютс  с второй шиной 16 устройства., С помощью генератора 1 пилообразного напр жени  (ГПН). управл емого источника 3 напр жени , делител  6 напр жени  и сумматора 4 на аналоговом входе АЦП формируетс  пилообразное напр жение, регулируемое по амплитуде сигналом с шины 15 и по величине посто нной составл ющей (сигналом с входа 17). Сигнал с генератора 13 тактовых импульсов (ГТИ) синхронизирует работу узлов АЦП 1^. на выходах которого образуютс  коды. Так как быстродействующие прецизионные АЦП стро тс , как правило, по параллельно-последовательной схеме из двух ступеней, то характеристики преобразовани  (вход-вы-слс41о ю елюThe invention relates to analog-digital and information-measuring technology. The device can be used to study and adjust the image-price analog-to-digital converters (ADC) in the manufacture, as well as in the input and output control manufacturers and consumers of the ADC. The purpose of the invention — an increase in the accuracy of control — is achieved due to the fact that the device containing the saw-tooth voltage generator, the frequency divider, the clock pulse generator, the oscilloscope, the controlled voltage source, the adder, the meter -, a ches zero and one, a multiplexer, a digital-to-analog converter, which, in its turn, made it possible to control the error at the junction points of the two stages of the parallel-sequential ADC. 2 silt: The invention relates to an analog-to-digital and information-measuring technique. The invention relates to improving the accuracy of control. FIG. 1 shows a functional diagram of the device; in fig. 2 - image on the oscilloscope screen. The device contains a sawtooth 1 generator, an oscilloscope 2. controlled voltage source 3, adder 4, first output bus 5 of the device, voltage divider 6, counter 7. switch 8. voltage source 9 zero, voltage source 10 of the logical unit, multiplexer 11. digital-to-analog converter 12 (D / A converter) and clock generator 13, second device output bus 14. device first input bus 15, second device bus 16, third, input device bus 17 device and the fourth input bus 18 of the device examined by analog-to-digital converter 19 (ADC). The device works as follows. The investigated ADC 19 is connected to the first bus 5 of the device and to the second bus 14 of the device. The code outputs of the lower stage of the A / D converter 19 are connected to the second bus 16 of the device. By means of a sawtooth voltage generator 1. controlled voltage source 3, voltage divider 6, and adder 4, a sawtooth voltage is formed at the analog input of the ADC, adjustable in amplitude by the signal from the bus 15 and by the magnitude of the constant component (by the signal from input 17). The signal from the generator 13 clock pulses (GTI) synchronizes the operation of the nodes of the ADC 1 ^. on the outputs of which codes are formed. Since high-speed precision ADCs are built, as a rule, using a parallel-serial circuit of two stages, the conversion characteristics (input-high-voltage)

Description

хо/0 АЦП имеет 2К точек стыковок (ffle К число разр дов старшей ступени АЦП обычно имеет величину К 3-6). В точках стыковок погрешность максимальна и поэтому дл  контрол  погрешности АЦП наиболее важно (и как правило достаточно) провести контроль именно в точках стыковки характеристик т-разр дной младшей и К-разр дной старшей ступеней. .ho / 0 ADC has 2K docking points (ffle K, the number of bits of the upper stage of the ADC usually has a value of K 3-6). At the points of joints, the error is maximal and, therefore, to control the error of the ADC, it is most important (and usually sufficient) to monitor it at the docking points of the characteristics of the t-bit low and K-bit high levels. .

В идеальном случае диапазон D преобразовани  младшей ступени должен быть равен двум квантам q ( q - единица младшего разр да) ЦАЙ :таршей ступени преобразовани , потому что 2q - это предел цифровой коррекции всхеме ППАЦП. В случае , если D 2q. то характеристика ППАЦП нелинейна и может иметь разрывы.In the ideal case, the D range of the low-order transform should be equal to two quanta q (q is the low-order bit) CAI: the highest transform stage, because 2q is the limit of digital correction in the heartbeat. In case D 2q. This characteristic of the HAPC is non-linear and may have gaps.

При подключении к входам мультиплексора 11 младших m разр дов АЦП 19, на выходы мультиплексора 11 и входы ЦАП 12 последовтаельно поступают, кроме кодовых , комбинации АЦП, кодовые комбинации все Г и все О. На вход вертикальной развёртки осциллографа 2 поступают аналоговые сигналы с выхода ЦАП 12, которые представл ют собой два посто нных уровн , соответствующие кодам все О и все 1, и аналоговый ситна , пропорциональный коду АЦП 19 в младших разр дах. Посто нные уровни показывают границы АЦП. Так как к шине 16 мультиплексора 11 подключены все разр дные выходы АЦП 19, кроме К старших, то при подаче на аналоговый вход АЦП 19 входного пилообразного напр жени , полностью перекрывающего входной диапазон (т.е. от 9 В до ивх.макс) на экране осциллографа наблюдаетс  напр жение, представл ю1цёе характеристику преобразовани  (фиг. 2а) с 2К точками излома в виде кусочно-ломанной линии (КЛЛ).When connecting to the inputs of the multiplexer 11 low-order m bits of the ADC 19, the outputs of the multiplexer 11 and the inputs of the DAC 12 sequentially receive, except for the code, the combination of the ADC, the code combinations all G and all O. The analog signals from the output of the DAC 12, which are two constant levels corresponding to all O and all 1 codes, and an analog sieve proportional to the ADC code 19 in the lower order bits. Constant levels show the boundaries of the ADC. Since all the bit outputs of the ADC 19, except for the senior ones, are connected to the bus 16 of the multiplexer 11, when the input saw voltage is fed to the analog input of the ADC 19, completely covering the input range (i.e., from 9 V to iV h.max) The oscilloscope screen shows a voltage representing a transformation characteristic (Fig. 2a) with 2K break points in the form of a piecewise broken line (CFL).

При идеальной работе АЦП 19 КЛЛ располагаетс  точно посередине между пр мыми лvlни ми на экране осциллографа. При допустимой погрешности огибающа  ломанной линии деформируетс , остава сь в пределах, ограниченных пр мыми (фиг. 26). При недопустимой погрешности АЦП 19 (его неисправности) КЛЛ касаетс  одной из пр мых линий и образует дополнительный разрыв (фиг. 2в).With perfect operation, the 19 CFL ADC is positioned exactly midway between the straight lines on the oscilloscope screen. With an admissible error, the envelope of the broken line is deformed, remaining within the limits bounded by straight lines (Fig. 26). With an unacceptable error of the ADC 19 (its malfunction), the CFL contacts one of the straight lines and forms an additional gap (Fig. 2c).

Дл  определени  точности стыковки сигналом по входу 18 замыкаютсоответствующий ключ в переключателе 8, подключа  т-й вход мультиплексора 11 к выходу источника 9 напр жени  логического нул , что приводит к изменению вида КЛЛ, как показано на фиг. 2г. ,To determine the accuracy of the docking by the signal at the input 18, close the corresponding key in the switch 8 by connecting the th input of the multiplexer 11 to the output of the source 9 of the logic zero voltage, which leads to a change in the type of CFL, as shown in FIG. 2g. ,

При этом положении переключател  легко определить с большой точностью качество стыковки в любой из 2 К точек, дл In this position of the switch, it is easy to determine with great accuracy the quality of the docking at any of 2 K points, for

чего необходимо сигналами по входам 15 и 17 изменить величину переменного сигнала и уровень посто нного (фиг. 2д). Подробное рассмотрение качества стыковки нёобходиМО не только при контроле, но и при регулировке АЦП 19 в процессе настройки.what is necessary by the signals at the inputs 15 and 17 to change the value of the variable signal and the level of the constant (Fig. 2e). A detailed review of the quality of the docking is not only in the control, but also when adjusting the ADC 19 in the configuration process.

При подключении к входам 16 устройства старших разр дов АЦП 19 может быть проведена правильность работы остальнойWhen connecting to the inputs of the device 16 senior bits of the ADC 19 can be carried out the correct operation of the rest

Цифровой части АЦП 19.The digital part of the ADC 19.

Предложенное устройство позвол ет с помощью простых средств контролировать погрешность ППАЦП, определить запасы точности (погрешности) в пределах заданного допуска и, в случае необходимости, провести регулировку.The proposed device allows, using simple means, to control the error of the HACHC, to determine the margin of accuracy (error) within a given tolerance and, if necessary, to make an adjustment.

Claims (1)

Формула изоб ретени  Устройство контрол  параллельно-последовате//ьных аналого-цифровых Преобразователей , содержащее генератор пилообразного напр жени , первый выход которого соединен с первым входом осциллографа , управл емый источник напр жени , вход которого  вл етс  первой входной шиной устройства, а выход подключен к первому входу сумматора, выход которого  вл етс  первой выходной Шиной устройстBai делитель напр жени , первый вход которого соединен с вторым выходом генератора пилообразного напр жени , второй вход  вл етс  второй входной шиной устройства,-а выход подключен к второ му входу сумматора, генератор тактовыхFormula of the Invention A control device of parallel-to-serial analog-digital converters containing a saw-tooth voltage generator, the first output of which is connected to the first input of the oscilloscope, a controlled voltage source, the input of which is the first input bus of the device, and the output is connected to the first input of the adder, the output of which is the first output Bus; Device; voltage divider, the first input of which is connected to the second output of the sawtooth generator; the second input is W swarm input bus device specified output is connected to the second input of the adder mu, clock импульсов, выход которого  вл етс  второй выходной шиной устройства, отличиющ е ее   тем, что, с целью повышени  точности контрол , в него введены счетчик , переключатель, источйик напр жени pulses, the output of which is the second output bus of the device, distinguishing it by the fact that, in order to increase the control accuracy, a counter, a switch, a voltage source are introduced into it логического нул , источник напр жени  логической единицы, мультиплексор и цифроаналоговый Преобразователь, выход которого соединен с вторым входом бсциллографа ,- третий выход генератора пилообразного /напр жени  соединен со счетным входом счетчика, первый и второй выходы которого подключены к первому и второму управл ющим входам мультип/ ексора соответственно , входы с первого по (т-1)-й группыинформационных - входовlogical zero, voltage source of logical unit, multiplexer and digital-analog converter, the output of which is connected to the second input of the oscilloscope, the third output of the sawtooth / voltage generator is connected to the counter input of the counter, the first and second outputs of which are connected to the first and second control inputs of the multiplex / eksora respectively, inputs from the first to (t -1) -th group of information - inputs мультиплексора и первый информационный вход переключател   вл ютс  третьей входной 11йиной устройства, а т-й вход группы информационных входов мультиплексораthe multiplexer and the first information input of the switch are the third input 11 device, and the th input of the group of information inputs of the multiplexer подключен к выходу переклкичател . второй информационный вход которого обьединен с(п1+1)-м информационным входом мультиплексора и подключен к выходу источника напр жени  логического нул , (т+2)-й информационный вход мультиплексора под517095196connected to the output of the switch. the second information input of which is connected to the (n1 + 1) -th information input of the multiplexer and connected to the output of a voltage zero voltage source, (t + 2) -th information input of a multiplexer under 517095196 ключен к выходу источника напр жени  ло- говрго преобразовател , управл ющий вход гической единицы, а выходы соединены с переключател   вл етс  четвертой входной соответствующими входами цифро-анало- шиной устройства.The key is connected to the output of the voltage source of the transducer, which controls the input of the unit, and the outputs are connected to the switch, which is the fourth input, the corresponding inputs of the digital-to-analog device.