Лабораторная работа № 7 исследование статической и динамической погрешностей измерительных устройств
Цель работы – ознакомление с методикой измерения статической и динамической погрешностей аналого–цифрового преобразователя (АЦП), а также изучение аппаратуры, предназначенной для определения этих погрешностей.
1 Методика определения статической погрешности ацп
В работе исследуется статическая погрешность постоянного тока. Статической называется погрешность, возникающая при измерении напряжения неизменного по величине в течение времени измерения АЦП. Для измерения погрешности используется лабораторный макет, схема которого показана на рисунке 1. Блок управления БУ выдаёт последовательную серию импульсов на счётчик СЧ. Код счётчика поступает на вход цифроаналогового преобразователя (ЦАП), на выходе которого формируется равномерно–ступенчатое напряжение (рисунок 1), возрастающее на одну ступень при каждом новом импульсе от БУ. Выходное напряжение ЦАП, которое является образцовым напряжением, поступает на вход поверяемого АЦП.
Номинальное значение напряжения поверяемого АЦП и образцового напряжения на выходе ЦАП имеют одну и ту же величину Uxн=10,24В.
Код ЦАП имеет 11 двоичных разрядов, следовательно, число ступеней образцового напряжения равно 211=2048, а величина ступени квантования – 0,005В.
ЦАП, формирующий образцовое напряжение, имеет более высокий класс точности по сравнению с поверяемым АЦП, количество разрядов которого 10, а ступень квантования в два раза больше ступени ЦАП.
Запуск АЦП происходит при каждой новой ступени образцового напряжения.
Для этого импульс запуска (ИЗ) от БУ проходит через схему задержки СЗ и поступает на вход запуска АЦП после окончания переходного процесса установки нового значения образцового напряжения. Следовательно, в процессе поверки происходит 2048 измерений во всём диапазоне работы поверяемого АЦП.
После окончания работы АЦП полученный код Nx результата измерения образцового напряжения проходит на арифметико–логическое устройство (АЛУ). В АЛУ вводится также код номера ступени образцового напряжения Nxо, который поступает с выхода счётчика СЧ. С помощью АЛУ вычисляется величина погрешности ΔNx как разность кодов АЦП и ЦАП:
ΔNx = Nx-Nx0
Результат вычисления погрешности выдаётся через регистр и цифровое отсчётное устройство (ЦОУ), отмеченное знаком +ΔNx в десятичной системе счисления.
Величина образцового напряжения Ux, при котором была получена данная погрешность, с выхода счётчика СЧ в виде номера ступениNx0 образцового напряжения поступает на дешифратор и цифровое отсчётное устройство, отмеченное знаком Nx0+. Номер ступени образцового напряжения выдаётся на ЦОУ, построенном на светодиодах, в виде 11–разрядного двоичного кода.
Так выдаётся информация при положительной погрешности ΔNx. Если погрешность отрицательна, величина – ΔNx и количество ступеней образцового напряжения, при котором получена данная погрешность, индицируются на аналогичных ЦОУ, отмеченных соответственно знаками - Nx и Nx0 -.
При последующих импульсах от БУ образцовое напряжение увеличивается на одну ступень и процесс повторяется.
Характер дальнейших операций зависит от соотношения результатов определения последней и предыдущей погрешности. Если величина последующей погрешности меньше или равна предыдущей, показания индикаторов остаются неизменными. При увеличении погрешности на индикаторы выдаются показания, соответствующие большей погрешности.
Таким образом, после измерений на всех 2048 уровнях образцового напряжения на индикаторах будут: значения наибольшей погрешности (положительной или отрицательной) и код номера ступени образцового напряжения, при котором получена эта погрешность.