6 42 ИЗМЕРИТЕЛИ АПЕРТУРНОГО ВРЕМЕНИ АЦП

Динамические параметры АЦП, такие как апертурное время, апертурная неопределенность, АЧХ, в основном измеряются на этапе разработки АЦП (при конструктивных испытаниях). В результате этого, а также из-за сложности и особенностей измерения этих параметров производительная аппаратура для их измерения либо отсутствует, либо является лабораторного типа (собранная из ряда измерительных приборов общего назначения).

На рис. 6.18 приведена структурная схема установки для измерения апертурного времени быстродействующих АЦП [71]. Апертурное время зависит от уровня и скорости изменения входного сигнала и равно ?a =/а +/а--а гдс ta - задсржкз выборки нарастающего сигнала; ta - задержка выборки убывающего сигнала; ta"- случайная составляющая, обусловленная флуктацией запуска АЦП. Входной тестовый сигнал представляет сумму синусоидаль- ного и постоянного напряжений:

вх=0+тп»- (6 5)

На вход измеряемого АЦП подается напряжение Uo и в определенные моменты времеии регистрируются показания Ло. Затем дополнительно подается синусоидальный сигнал (к Uo добавляется синусоидальное напряжение) и в те же моменты времени регистрируются показания Nl и NY (при положительном и отрицательном полупериодах синусоидального сигнала). Разность N\-yVo характеризует апертурную составляющую, связанную с изменением скорости нарастания сигнала. Далее, регулируя Uo, находят максимальную разность показаний АЦП на положительных и отрицательных полупериодах (N2-N2), которые служат для оценки раз- броса значений задержки отсчета АЦП. При этом

(6 6); (6.7)

Г?нвра-тор

г» Кпюч *

Интез-ратор

Формирователь запуока

Буффврнов запоминающее устройотво

Фильтр

Сумматор

Ключ

Регулируемая линия задержки

Измеряемый АЦП

--т%-

Эталонный ЦАП

Мааиотраль ЭВМ

Рис. 6.18 Структурная схема измерителя апертурного времени АЦП

кварцевый евнвратор 1

Кварцевь/й авнератор 2

Схема оовпаввния

Цифровой формирователь орвмвнноао ойвиаа

Расширитель

Цифровой ком пара- U тор

Цифровое устройство

Формирователь Измеряемый входных импульсов АЦП -1 -1-

Рис. 6.19. Структурная схема измерителя апертурного времени с использованием

кварцевых генераторов

где h - ступень преобразования АЦП. Подставляя (6.6) и (6.7) в /а, получаем апертурное время.

На рис. 6.19 приведена схема измерителя апертурного времени с использованием двух кварцевых генераторов. Для формирования входного сигнала и тактовых импульсов используются кварцевые генераторы с близкими частотами. Началом измерения служит совпадение фронтов импульсов генераторов, фиксируемое схемой совпадения. Необходимые параметры входного сигнала и тактовых импульсов, поступающих на входы измеряемого АЦП, вырабатываются формирователем входных импульсов. Цифровой формирователь временного сдвига состоит из двух счетчиков разрядностью N, в результате чего на входы АЦП поступают импульсы с временным сдвигом Atx=N/\t, где -разница периодов повторения кварцевых генераторов. После заполнения счетчиков происходит некоторый фазовый сдвиг между импульсами, равный Лх-Сдвиг регулируется частотой одного из генераторов. Его величина выбирается такой, чтобы происходило изменение выходного кода АЦП. Для определения численного значения /\tx используются расщиритель-преобразователь, компаратор и цифровой блок. Данным устройством может быть измерено лищь апертурное время, так как создаваемый счетчиками фазовый щум имеет достаточно большое значение.

Известно также многофункциональное устройство, предназначенное для определения динамических характеристик АЦП [141], которое из-за ограниченного быстродействия малопригодно для измерения динамических параметров (в том числе апертурного времени) быстродействующих АЦП параллельного типа.

6.4.3. ИЗМЕРИТЕЛИ АПЕРТУРНОЙ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ АЦП

В приведенной на рис. 6.20 схеме измерения апертурной неопределенности [20[ выходной сигнал генератора синусоидального напряжения, имеющего низкий уровень шумов, поступает на цифровой вход измеряемого АЦП. На другой его вход подается смещен-

Полосовой фильтр

Переменный пассивный фазовращатель

Переменный 11 аттенюатор

Генератор синусоидаль-HOSO напряжения

1- г-, о -

Частотомер

Измеряемый АЦП

И И

П

Сумматор

Регулятор смещения

Рис. 6.20. Структурная схема измерителя апертурной неопределенности

ный сигнал того же генератора. В начале измерения с помощью фазовращателя, аттенюатора и регулятора смещения обеспечивается кодирование входного сигнала (при максимальной скорости нарастания). Опорные коды при этом устанавливаются на среднем значении 0111...1. Повторной регулировкой фазовращателя добиваются максимальных показаний частотомера. Изменяя частоту генератора частотомером, измеряют частоту появления выходных кодов и строят гистограмму их распределения. Из этой гистограммы по формуле ta = /\U/{dv/dt) определяют апертурную неопределенность, где Д fy - амплитуда шумового напряжения аналогового сигнала; dv/dt - скорость изменения синусоидального входного сигнала в точке перехода через нуль.

В ряде случаев, когда АЦП работает в непрерывном режиме (с непрерывным тактовым сигналом или сериями импульсов), для

Линия задержки

Формирователь импульсов прямоугольной формы

ГОператор входных сигналов

Осциллограф

Регулятор

Регистр

Гэнератор

серии импульсов

Дисплей

Регулятор задержки

Рис. 6.2L Структурная схема измерителя апертурной неопределенности при работе

АЦП в непрерывном режиме

6 Зак 677 161