Главная -> Книги

(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) ( 33 ) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (33)

реализующего данный метод, приведена на рис. 5.1, а. Измеритель работает следующим образом. От генератора кода подается код, соответствующий номинальному нулевому значению выходной величины, и измеряется ее действительное значение, которое является напряжением смещения нуля. Затем подается конечное значение кода и по отклонению выходной величины от номинального значения определяется коэффициент преобразования. Измерение напряжения смещения нуля и коэффициента преобразования производится при отключенных регулирующих элементах. Затем подключаются элементы, регулирующие напряжение смещения нуля и коэффициент преобразования, и устанавливаются номинальные значения выходной величины в конечных точках ХП. На вход измеряемого ЦАП от генератора кода последовательно подаются коды, соответствующие проверяемым точкам, и измеряется выходная величина. Отклонение ее от номинальных значений, соответствующих этим точкам, пропорционально нелинейности. Так как требования к погрешности измерения выходного напряжения (или тока), смещения нуля и коэффициента преобразования значительно ниже, класс точности цифрового прибора выбирается исходя из требований обеспечения точности измерения нелинейности и дифференциальной нелинейности. Учитывая, что в процессе производства ИС ЦАП необходимо обеспечить производственные запасы параметров, покрывающие погрешность измерения, измерительный прибор должен иметь нелинейность по крайней мере на порядок меньше, чем нелинейность проверяемого изделия. Для большинства серийно выпускаемых приборов нелинейность не нормирована, поэтому перед их использованием необходимо проводить дополнительную поверку этого параметра. В качестве измерительного прибора рекомендуется применять интегрирующие приборы, которым свойственна малая нелинейность. В тех случаях, когда для измерения используется несколько диапазонов измеригельного прибора или меняется полярность измеряемой величины, например, при контроле

Схема реаулировки напряжения смещения нуля

Схема регулировки коэффициента преооразования

Г енератор\- кода

1 £

Измеряе-ГЛмый ЦАП

Цифровой измерительный привар

Измеряемый ЦАП

Цифровой измерительный прибор

Интерфейс

Рис. 5.1 Схемы измерения ХП с помощью цифрового прибора



параметров биполярных ИС ЦАП, особое внимание необходимо обратить на иногда возникающие дополнительные погрешности.

При подключении измерительного прибора следует учитывать и падение напряжения в общих проводах. Для подключения общего вывода измерительного прибора необходимо предусмотреть отдельную линию, непосредственно связанную с оОщим аналоговым выводом ИС ЦАП (это позволяет значительно уменьшить дополнительные погрешности измерения).

Перед проведением измерения целесообразно провести компенсацию напряжения смещения нуля и отрегулировать коэффициент преобразования таким образом, чтобы номинальные веса разрядов соответствовали целым числам. Это упрощает расчет нелинейности и дифференциальной нелинейности, особенно когда отсутствуют средства вычислительной техники.

Приведенный метод контроля параметров ХП из-за низкой производительности (так как результаты отсчитываются визуально) может быть использован только для контроля единичных микросхем, например на входном контроле или при лабораторных исследованиях. Измерения на основе этого метода можно автоматизировать. Для этого достаточно цифровой прибор с помощью соответствующего интерфейса подключить к микро-ЭВМ (см. рис. 5.1, б). Здесь ЭВМ управляет процессом задания кода и измерения, а также проводит расчет напряжения смещения нуля, коэффициента преобразования, нелинейности и дифференциальной нелинейности, поэтому схемы регулировки напряжения смещения нуля и коэффициента преобразования могут отсутствовать. Быстродействие системы в основном зависит от быстродействия цифрового прибора. Учитывая, что быстродействие высокоточных цифровых приборов составляет единицы или десятки измерений в секунду, измерение всех точек ХП занимает значительное время (измерения продолжаются несколько минут даже для невысокоразрядных ЦАП).

5.1.2 ИЗМЕРЕНИЕ НЕЛИНЕЙНОСТИ С ПОМОЩЬЮ ОПОРНОГО ЦАП

На рис. 5.2 приведена структурная схема измерителя, осуществляющего контроль нелинейности с помощью опорного ЦАП [45]. Схема работает следующим образом. Генератор кода, управляемый блоком управления, устанавливает начальное значение кода и запускает схему регулировки напряжения смещения нуля. Регулировка производится до тех пор, пока не установится нулевое напряжение на выходе ОУ, что соответствует равенству значений напряжения смещения нуля обоих ЦАП. Затем устанавливается конечное значение кода и аналогично производится регулировка коэффициента преобразования.



Бпок управления

Генератор кова

If а меря е- \ мый ЦАП

Строе


JFoMnaparrwp напряугения

Схема регулировки напряжения смещения нуля

Схема регулировки коэффициента преооразования

Компаратор напряжения

Инвикагорное рстройшво

Цифровой измерительный привор

Рис. 5.2. Схема измерения ХП с помощью опорного ЦАП

После совмещения ХП от генератора кода на опорный и измеряемый ЦАП подается последовательно изменяющийся код. Если характеристики преобразования различаются, на выходе ОУ появляется напряжение, пропорциональное разнице выходных сигналов обоих ЦАП и характеризующее нелинейность измеряемого ЦАП. Когда это напряжение превышает заданное или

один из компараторов выдает сигнал, который фиксируется индикаторным устройством. Для защиты компараторов от ложных срабатываний, имеющих место при переходных процессах, компараторы стробируются.

Для определения фактического значения нелинейности, а также расчета дифференциальной нелинейности схема имеет быстродействующий цифровой измерительный прибор, работающий совместно с микропроцессором или микро-ЭВМ. Высокой точности измерительного прибора в этой схеме не требуется. Используемый для измерения опорный ЦАП может иметь такое же число разрядов, как и измеряемый, однако его нелинейность должна быть на порядок меньше нормируемого значения нелинейности проверяемого ИС ЦАП. Быстродействие данного измерителя значительно выше предыдущего и определяется в основном временами установления опорного и измеряемого ЦАП.

5.1 3. ИЗМЕРЕНИЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ НЕЛИНЕЙНОСТИ С ПОМОЩЬЮ

ЗАПОМИНАЮЩЕГО ОУ

Дифференциальная нелинейность может быть определена с помощью устройства, показанного на рис. 5.2. Для этого ЭВМ должна рассчитать разность результатов двух соседних измерений, т. е. разность нелинейности в соседних точках. Для контроля



(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) ( 33 ) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73)