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) (48)

спектром входного сигнала. Этот метод при\»еняется при измерении менее быстродействующих и разрядных АЦП.

В ряде случаев для определения динамических свойств АЦП применяются методы, основанные на статической обработке выходных сигналов (дискретное преобразован ie Фурье) [6, 17, 20, 61, 67-69], которые не требуют образцовых и быстрых ЦАП, а также быстродействующих ЭВМ с достаточно большим объемом памяти. Обобщенная схема такого устройства приведена на рис. 6.9. Учитывая их большую сложность, малую производительность и трудности нормирования динамических характеристик, они сравнительно мало используются при выходном контроле АЦП в серийном производстве.

Наряду с ранее рассмотренными методами, широко используемыми для исследования динамических свойств АЦП, применяются методы, основанные на проверке работоспособности АЦП при воздействии на его входе максимальной рабочей частоты [66] или реакции АЦП на профиль ступени квантования [65].

Кроме описанных аппаратурных методов измерений времени преобразования или его отдельных составляющих известны расчетные методы, играющие важную роль в решении вопросов метрологического обеспечения средств измерения, а также используемые на этапе проектирования. К этим методам относятся графоаналитический и метод машинного эксперимента (моделирования) [58, 64]. Необходимо отметить, что эти методы из-за большой сложности реализации и малой точности конечных результатов не нашли широкого применения.

Генератор г- Входных -мДелитель сигналов

Фильтр

*Двлитель у

Генератор ТИ

Измеряемый АЦП

Фильтр \-ЦАП

Анализатор

Рис. 6.8 Обобщенная схема измерения динамических параметров методом вспомогательного ЦАП

фильтр I

Гзнератор входных сигналов

Измеряемый АЦП t

Генератор ТИ

- Буфер

- Регистр

- Память

Рис. 6 9. Обобщенная схема измерения динамичеких параметров методом дискретного

преобразования Фурье



6.3.2. ИЗМЕРИТЕЛИ АПЕРТУРНОГО ВРЕМЕНИ И АПЕРТУРНОЙ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ АЦП

Наиболее сложно и разнообразно измеряются апертурное время и апертурная неопределенность. Сложность измерения этих параметров заключается в том, что они во многом определяются характером тестовых сигналов (видом, формой, шумовыми и спектральными параметрами и т. д.), а также конструктивным исполнением схемы подключения. Кроме того, принципы и аппаратура измерения также зависят от структуры построения самого измеряемого АЦП.

На рис. 6.10 приведена схема измерения апертурной неопределенности АЦП параллельного типа серии К1107 [70]. С помощью регулируемой линии задержки устанавливается такое временное расположение между положительными и отрицательными импульсами, поступающими на входы измеряемого АЦП, при котором момент измерения совпадает с фронтом входного сигнала. Выходные коды АЦП и коды устройства опорного кода поступают на сумматор, и при их совпадении на выходе последнего появляется импульс. При изменении порогового уровня АЦП частота выходных импульсов сумматора плавно уменьшается от максимального значения, равного частоте дискретизации АЦП, до нуля. Апертурную неопределенность в диапазоне преобразуемых сигналов можно найти по графику дифференциальной функции распределения апертурной неопределенности, определяющей зависимость частоты от приращения порогового уровня.

На рис. 6.11 приведена схема измерения апертурного времени АЦП с помощью образцового ЦАП [72]. В ней на вход АЦП и первый канал стробоскопического осциллографа подается синусоидальный сигнал. Запуск АЦП и ЦАП производится от синхроимпульса осциллографа через регулируемую линию задержки. На экране осциллографа наблюдаются две синусоиды: одна от генератора, вторая восстановленная. Частота генератора увеличивается до появления искажений восстановленной синусоиды. Апертурное время опреде-

- гзнершор

Регулируемая линия задержки

Осциллограф

=ф Сумматор

Устройство опорного кода

Измеряемый АцП

Мгииеское У устройство

Реаулируемый источник напряжения

Вольтметр

Частотомер

Рис. 6.10. Схема измерения апертурной неопределенности осциллографическим

методом



ляется расчетным путем: tah/U„2nF, где h - ступень квантования АЦП; Un - максимальный размах входного напряжения АЦП; f - частота, при которой начинаются искажения синусоиды. Данный метод не позволяет оценить инерционность входных цепей АЦП, так как выборка производится на максимальной частоте, а также количественно оценить апертурное время.

Известен расчетный метод определения апертурного времени, основанный на принципе машинного имитационного эксперимента [73], однако практическое его применение (кроме теоретических исследований при проектировании АЦП) пока ограничено. Описанный в [74] метод определения апертурного времени из-за больших погрешностей измерения, ограниченного быстродействия ЦАП малопригоден для измерения апертурного времени быстродействующих АЦП.

6.3.3. ИЗМЕРИТЕЛИ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ АЦП

Для определения неравномерности амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), как правило, используется синусоидальный сигнал. Амплитудно-частотная характеристика характеризуется при малом и большом сигналах, разница между которыми равна величине искажений синусоидального сигнала. При малом сигнале АЧХ характеризуется диапазоном частот от нуля до наивысшей частоты, при которой АЦП передает синусоидальный сигнал (с допустимым ослаблением обычно 0,1 или 3 дБ), имеющий амплитуду, при которой еще не искажается сигнал из-за скорости его изменения. При большом сигнале АЧХ характеризуется максимальной частотой, при которой устройство передает синусоидальный сигнал большой амплитуды до его ограничения.

На рис. 6.12 приведена схема для определения неравномерности АЧХ. В ней с помощью регулируемой линии задержки смещается момент запуска АЦП до получения на его выходе максимального значения кода. При этом фиксируются значение частоты генератора и код. Затем изменяется частота генератора и процедура повторяется.

Осцилло-араф Вхг -

Вх. синхр. -

Регулируемая линия задержки

гоператор

Измеряемый АЦП

Рис. 6.11. Схема измерения апертурного времени АЦП с помощью образцового ЦАП

Гчнератор синусоидального напряжения

*АЦП

Анализатор кодов

Регулируемая линия задержки

Формирователь ТИ

Рис. 6.12. Схема измерения амплитудно-частотной характеристики



(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)