Главная  Журналы 

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 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 [ 159 ] 160 161 162 163 164 165 166

Объект управления

1 1

Воспроизведение 8 мере

где о,., off+l). Лш и /од+„ - соответственно идеальные, хранящиеся в памяти, и реальные значения образцовых сигналов Xfi и Xqj между которыми находится измеряемый сигнал X.

Следует отметить, что вычисление коэффициента К при коррекции мультипликативной погрешности на МП серии К580 при восьмиразрядном АЦП выполняется за 500 мкс, а в АЦА МП типа км 181-за 0,4 мкс, что обеспечивает значительное расширение частотного диапазона сигнала при дайной коррекции.

АЦА МП в отличие от универсальных МП совмещают следующиеоперации: измерение входного сигнала, цифровую его обработку в реальном времени и ступенчатое воспроизведение аналогового выходного преобразованного сигнала. Планируется дальнейшее повышение быстродействия АЦА МП различными путями. Благодаря этому они особенно целесообразны для выполнения фильтрации, коррекции и функциональных преобразований сигнала. АЦА являются наиболее универсальными измерительными преобразователями нескольких сигналов, поэтому нашли широкое применение в ИИС и ИВК.

АЦА МП обладает всеми необходимыми звеньями для реализации простейшей цифровой системы управления. Действительно, если объект управления характеризуется электрическими напряжениями и может управляться электрическим напряжением, то с помощью АЦА МП можно реализовать полностью замкнутую систему для управления таким объектом(рис. 12.23).В случае необходимости для связи АЦА МП с объектом могут быть использованы соответствующие измерительные преобразователи.

Рис, 12.23. Упрощенная структура цифровой системы управления объектом с использованием аналого-цифро-аналогового микропроцессора.

12.5. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ДЛЯ ПОВЕРКИ АЦП И ЦАП

Высокие требования к точности АЦП и ЦАП, а также выпуск интегральных АЦП и ЦАП большими сериями, потребовали разработки методов и средств для поверки АЦП и ЦАП.

Методы поверки аналого-цифровых преобразователей

Известны следующие основные методы поверки АЦП: по образцовому, т. е. более точному АЦП; по образцовому, т. е. более точному ЦАП;

по образцовому синусоидальному сигналу X (t) = Хщ sin соц путем цифрового определения спектра нелинейных искажений;

по образцовому случайному сигналу с известным распределением путем определения распределения на выходе АЦП или по образцовому линейному, периодическому или синусоидальному сигналам на основе построения опытных распределений результатов измерений и последующего сравнения теоретических и опытных распределений.

Первый метод (рис. 12.24,а) может быть использован при наличии образцового АЦП высокой точности, работающего синхронно с поверяемыми. Погрешность поверяемого АЦП определяется как разность кодов на выходе обоих АЦП. Здесь трудновыполнимым требованием является необходимость идентичности динамических характеристик обоих АЦП.

По второму методу необходим высокоточный и быстродействующий ЦАП (рис. 12.24,6). Преимуществом этого метода в сравнении с первым является возможность визуального наблюдения аналогового сигнала, пропорционального погрешности на экране осциллографа.



Поверяемый АЦП

--iOffpajijcl

ОбращоВыйАЦП

CP ~

Образцовый ЦАП ПоВеряемый и АЦП МП

,- /с

й 6-

Рис. 12.24. Структуры устройств поверки АЦП:

а - по образцовому АЦП; 6 - по образцово.му ЦАП.

<-г

ряемыйЦАП Х„

ОбразцовыйЦАП Хо

Л=Хп-Хо

A=<p(t.N)

7о8еряемый ОбразфЬ ЦАП АЦП

МП - СО -

ПоВеряемый Образцовый

Старт

Рис. 12.25. Структуры устройств поверки ЦАП:

с - по образцовому ЦАП; б - по образцовомЦП; . в - определение времени установления

По третьему методу выходная последовательность АЦП X обрабатывается на ЭВМ по алгоритму дискретного преобразования Фурье с целью определения спектра нелинейных искажений выходного дискретного сигнала АЦП:

X т = yJ- S """ -1) -

При этом необходимо выполнить условие 2л:т/соо= Л/Гц, т. е. общая длительность входного сигнала в виде целого числа т его периодов должна быть кратна интервалу дискретизации сигнала Гц. Амплитуды спектра нелинейных искажений будут характеризовать погрешности поверяемого АЦП.

В настоящее время часто применяют четвертый метод, при котором необходим образцовый случайный сигнал с точно известным распределением.

Методы поверки цифро -аналоговых преобразователей

ЦАП - одно из важнейших устройств измерений, широко применяемое в виде регулируемых мер величины и регулируемых мер отношения (делителей). В настоящее время ЦАП выпускаются в виде модулей и интегральных микросхем. Как правило, быстродействие и точность цифро-аналоговых преобразователей определяет быстродействие и точность всего цифрового измерительного прибора.

Большой объем выпуска ЦАП и их высокая точность определяют весьма значительную трудоемкость их поверки, поэтому разработка методов, поверки



ЦАП и автоматизация поверки метрологических характеристик цифро-аналоговых преобразователей в настоящее время является важной актуальной задачей.

Известны следующие основные методы поверки ЦАП: по образцовому, т. е. более точному ЦАП; по образцовому, т. е. более точному АЦП.

Первый метод (рис. 12.25,а) может быть использован при наличии ЦАП высокой точности, работающего синхронно с поверяемым. Погрешность поверяемого ЦАП определяется измерением с помощью АЦП разности выходных сигналов образцового и поверяемого ЦАП. Динамические характеристики образцового и поверяемого ЦАП должны быть идентичными. Преимуществом данного метода является возможность наблюдения разностного аналогового сигнала, пропорционального погрешности на экране осциллографа. На основавии осциллограммы Ацап = Ф W возможно определение динамических характеристик ЦАП.

Второй метод (рис. 12.25,6) может быть применен при наличии более высокочастотного и быстродействующего АЦП. Время установления ЦАП определяется с-помощью цифрового измерителя времени ЦИВ (рис. 12.25,в).

Измерительно-вычислительные комплексы и автоматические устройства для поверки АЦП и ЦАП

Важным вопросом при производстве интегральных АЦП является их регулировка и поверка. При высокой разрядности АЦП это требует огромных трудовых затрат, поскольку дифференциальную нелинейность АЦП и ЦАП необходимо определять при каждом значении выходного кода, т. е., например, при 12-ти-разрядном АЦП в 4095 точках.

Для поверки интегральных АЦП и ЦАП и цифровых измерительных устройств применяются высокопроизводительные ИВК. например ИВК Ml, предназначенный для поверки и контроля интегральных и гибридных АЦП и ЦАП, цифровых вольтметров, активных и пассивных двухполюсников. ИВК Ml состоит из УВК СМ4, высвкоточной кодоуправляемой меры напряжения типа Ф7046, универсального цифрового вольтметра типа Щ68003, коммутатора и блока сопряжения.

Технические данные ИВК Ml: диапазон напряжений O...I000 В; погрешность меры напряжения 0,003 %; диапазон измерения напряжений 10"*...1000 В; токов 10~*...Г,0 А, сопротивлений 0,1...10 МОм.

Для поверки АЦП и ЦАП и цифровых вольтметров созданы ИВК типа Е101, Е102 и Е103. В состав ИВК типа Е101 входит ЭВМ «Электроника ДЗ-28».

Устройство Е101 выполняется в четырех модификациях:

Е 101-1 для поверки плат цифрового вольтметра 137-37;

Е 101-2 для поверки интегрального 14-тиразрядного АЦП;

Е 101-3 для поверки интегрального АЦП К 572 ПВ2;

Е 101-4 для поверки интегральных АЦП и ЦАП.

Метрологической основой ИВК служит прецизионный 20-разрядный ЦАП 0,005+ 0,0005-ij %, погрешностью квантования

0,0001 %, нелинейностью 0,0002 %, времени преобразования 0,4 с. Программное обеспечение ИВК позволяет определять систематическую и случайную погрешность, нелинейность, коэффициент подавления помех общего вида и другие параметры.

Для поверки, калибровки и метрологических исследований цифровых вольтметров, миллиамперметров и омметров создан программно-управляемый многофункциональный прецизионный комплекс метрологического обеспечения со встроенной микро-ЭВМ, состоящий из приборов типа В1-18А; BI-19, В9-12 и В1-24.

М.етодика поверки цифровых вольтметров, АЦП напряжения постоянного тока и комбинированных ЦИП на диапазонах измерения напряжения постоянного тока регламентируется МИ18-74 «Методика поверки цифровых вольтметров и АЦП напряжения постоянного тока».

20 с погрешностью S =





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 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 [ 159 ] 160 161 162 163 164 165 166