г9нератор - /года -I

блок упрадле-ния

Иг/4еряв-/ь/й ЦАП

Cxe/ia реаулировки коэффициэнта преооразования

CmpoS

Ко/пара/пор напряжения 1

\Ко/паратор •апряжвна, 2

Индика171ор-ное устройство

Цифровой иамеритель-нь/и прибор

Ь эдм

Рис. 5.3. Схема измерения с запоминающим операционным усилителем

дифференциальной нелинейности может использоваться более простое устройство, структурная схема которого показана на рис. 5.3.

Устройство работает следующим образом. Для приведения среднего значения ступени квантования к номинальному производится регулировка коэффициента пpeoбpaзoвaни измеряемого ЦАП. Для этого на оба ЦАП подаются конечные значения кода, S1 замыкается и с помощью схемы регулировки коэффициента преобразования устанавливается нулевое напряжение на выходе ОУ/. Затем на измеряемый ЦАП подается код, соответствующий включению всех младщих разрядов до проверяемого, а на опорный ЦАП - код, соответствующий включению проверяемого разряда; замыкаются ключи S/, S2, и 0У2 под действием отрицательной обратной связи компенсирует разницу выходных сигналов (из-за различия кодов и несовпадения ХП) и устанавливает нулевое напряжение на выходе ОУ/. После отключения S2 компенсирующий сигнал запоминается конденсатором. Значения кодов обоих ЦАП увеличиваются на единицу, т. е. для опорного ЦАП дополнительно включается младщий разряд, а для измеряемого - проверяемый разряд и выключаются все младшие до проверяемого. На выходе ОУ/ появляется напряжение, пропорциональное дифференциальной нелинейности. Превышение этим напряжением заданных пределов оценивается компараторами или измеряется измерительным прибором, работающим совместно с ЭВМ.

Учитывая, что в данной схеме использован так называемый принцип самопроверки, т. е. базой отсчета является значение выходной величины измеряемого ЦАП (при коде, соответствующем включению всех младших разрядов до проверяемого), опорный ЦАП выполняет вспомогательную роль (смещает измеряемую величину к нулевому значению) и не обусловливает погрешности измерения. Он может иметь значительную нелинейность. Для обеспечения точности измерения достаточно, чтобы опорный ЦАП был стабильным в течение времени проведения одного цикла измерения, а значение его младшего разряда равнялось среднему значению ступени квантования измеряемого ЦАП (с точностью, которая определяется необходимой точностью измерения дифференциальной нелинейности). Осуществление этих требований не представляет трудностей.

5.2. АППАРАТУРА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СТАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЦАП

5 2.1. ИЗМЕРЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЦАП К594ПА1

Во время технологического процесса изготовления ЦАП К594ПА1 подвергается функциональной настройке. Настройка производится подрезанием токозадающих резисторов лазерным лучом: восемь младших разрядов настраиваются по абсолютному значению тока, а старшие разряды - по дифференциальной нелинейности. Для функциональной настройки можно использовать установку 14 КТЛ 800-007 [144] или цифровой миллиамперметр с нелинейностью не более 0,01% и устройство измерения дифференциальной нелинейности, аналогичное описанному в п. 5.1.3. При настройке достигается уменьшение дифференциальной нелинейности до значения 0,05 ... 0,1 ЕМР. Функциональная настройка может быть окончена и при более высоких значениях дифференциальной нелинейности, однако наличие значительного технологического запаса благоприятно влияет на выход годных изделий при последующих операциях, а также обеспечивает небольшое значение нелинейности.

Учитывая, что в технических условиях на ИС К594ПА1 нелинейность не нормирована, проверку статических параметров этих микросхем можно проводить на сравнительно простой контрольно-измерительной аппаратуре. Она построена на базе широко распространенных автоматических измерительных систем (АИС) типа «Интеграл» или «Вахта», имеющих управляющее устройство (ЭВМ), комплект программируемых источников питания, компараторы напряжения и тока с программируемыми уровнями компарирования, а также цифровой измеритель средней точности, работающий с ЭВМ. Когда АИС работает в режиме ГОДЕН - БРАК, измеряемая величина с помощью компаратора сравнивается с предельно допустимым значением без определения ее фактического зна"чения (это значительно повышает производительность). Возможен также режим определения фактического значения измеряемой величины. Система дополнена опорным ЦАП, тремя ОУ и элементами коммутации (рис. 5.4). Дополнительная часть конструктивно выполнена в виде самостоятельной приставки. Здесь ОУ/ использован в качестве схемы регулирования коэффициента преобразования. Его выходное напряжение суммируется с aпpяжeниeм источника опорного напряжения. После отключения S1 этот сигнал запоминается конденсатором. В остальном процесс измерения аналогичный описанному в п. 5.1.3. В качестве опорного ЦАП используется ИС К594ПА1. Его нелинейность на погрешность измерения дифференциальной нелинейности не влияет.

Так как погрешность суперпозиции в ИС К594ПА1 незначительна, контроль дифференциальной нелинейности достаточно производить в двенадцати точках, соответствующих основным

Ганс

~\ \приставк

Jv Проараммируемый {источник напряжения

Программируемый источник напряжения

Программируемый источник тока

Компаратор напряжения

Компаратор тока

Цифровой измерительный прибор

Опорный цап

Измеряемый цап

гК±>

J L.

Рис 5 4 Структурная схема тестера измерения ИС К594ПА1

переходам, т. е. в переходах ООО ... ООО-ООО ... 001, ООО... 001-000 ... 010, ООО ... 011-000 ... 100, 001 ... 1 11-010 ... ООО, 011 ... 111-100 ... ООО.

Хотя дифференциальная нелинейность и нелинейность качественно связаны, общей количественной зависимости между этими параметрами, пригодной для практического расчета, нет. Можно только отметить, что максимальная нелинейность образуется, когда знак дифференциальной нелинейности в основных переходах, начиная со старшего разряда, попеременно меняется. Моделирование на ЭВМ показывает, что в самом неблагоприятном случае, когда во всех основных переходах имеется максимально допустимая дифференциальная нелинейность, нелинейность ИС К594ПА1 почти в 4 раза может превышать дифференциальную нелинейность. Учитывая, что дифференциальная нелинейность восьми младших разрядов ИС К594ПА1 незначительна, типовое значение нелинейности не превышает значения, допустимого для дифференциальной нелинейности этой микросхемы.

5 2 2 ИЗМЕРЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЦАП К1118ПА1

Учитывая, что 8-разрядный ЦАП К1118ПА1 не подвергается функциональной настройке, а интегральная технология не позволяет обеспечить значительные технологические запасы параметров,