ОТРАСЛЕВОЙ СТАНДАРТ

1МКР0СХШ ИНТЕГРАЛШЕ    ОСТ II 0078.3-84

АН/ЛОГО-даРОШЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ    Вреден впервые

ОКП 62 3000

Приказом (распоряжением) _

от "_"_19_г. Ус_ срок    введения установлен

с " / " января хъвб г.

Настоящий стандарт распространяется на интегральные микросхемы линейных аналого-цифровых преобразователей напряжения в цифровой код с числом эквивалентных деоичных разрядов до 16 включительно (далее - АЦП) и устанавливает методы измерения следующих параметров:

напряжения межкодового перехода;

погрешности АЦП в заданной точке характеристики преобразования; погрешности дифференциальной линейности е заданной точке характеристики преобразования;

погрешности линейности в заданной точке характеристики преобразования.

Настоящий стандарт устанавливает два метода измерения напряжения межкодового перехода:

метод I - рекомендуется применять в измерительных установках, используемых для многократно повторяхщихся измерений

какого-либо из параметров характеристики преобразования б режиме слежения за значением этого параметра, например - при калибровке или функциональной настройке АЦП по одному из параметров характеристики преобразования;

метод II - рекомендуется применять в измерительных установках, используемых для измерения группы параметров для множества заданных точек характеристики преобразования, например - при сдаточных испытаниях АЦП.

Общие требования при измерении и требования безопасности - по ОСТ II 0С78.0-84

Термины, используемые в стандарте, и их пояснения приведены в справочном приложении I.

I. ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ МЕШШЮГО ПЕРЕХОДА

1.1.    Метод I

Напряжение межкодового перехода определяют путем измерения среднего значения напряжения на аналоговом входе АЦП, частоты преобразования которого е заданное и предшествующее заданному значения выходного кода равны.

1.1.1.    Аппаратура

1.1.1.1.    Измерение следует проводить на установке, электрическая структурная схема которой приведена на черт. I.

2.3.    Обработка результатов Значение погрешности АЦП в заданной точке характеристики

преобразования д<; в вольтах рассчитывают по формуле

~ Ul.L ~ Ui.norn ,    (2)

где U^i - действительное значение напряжения заданного межкодового перехода;

Ui.nom- номинальное значение напряжения заданного межкодового перехода, установленное в стандартах иди ТУ на АЦП конкретного типа.

2.4.    Показатели точности измерений

2.4.1.    Погрешность измерения погрешности АЦП в заданной точке характеристики преобразования, приведенная к норме на измеряемый параметр, с установленной вероятность!) 0,95 должна находиться в интервале ± 10# - для АЦП с числом эквивалентных двоичных разрядов до 10, ± 15% - для АЦП с числом эквивалентных двоичных разрядов от II до 14 и + 25% - для АЦП с числом эквивалентных двоичных разрядов от 15 до 16 и соответствовать установленной в стандартах или ТУ на ЛЦД конкретных типов.

2.4.2.    Формула для расчета показателей точности измерений приведена в справочном приложении 2.

3.4. Показатели точности измерений

3.4.1.    Погрешность измерения погрешности дифференциальной линейности в заданной точке характеристики преобразования с установленной вероятностью 0,95 должна находиться в интервале ±1/8 ЕМР - для АЦП с числом эквивалентных двоичных разрядов до Ю, т 1/4 ЕМР - для АЦП с числом эквивалентных двоичных разрядов от II до 14 и ± 1/2 ЕМР - для АЦП с числом эквивалентных двоичных разрядов от 15 до 16 и соответствовать установленной в стандартах или ТУ на АЩ конкретных типов.

3.4.2.    Формула для расчета показателей точности измерений приведена в справочном приложении 2.

4. ИЗМЕРЕНИЕ ПОГРЕШНОСТИ ЛИНЕ/ЛЮСТИ Б ЗАДАННОЙ ТОЧКЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

4.1.    Почетность линейности в заданной точке характеристики преобразования определяют путем нахождения отклонения действительного значения напряжения заданного межкодового перехода от значения напряжения заданного межкодового перехода, определяемого прямой, линеаризирующей действительную характернотику преобразования АЦП.

Способ проведения линеаризирующей прямой должен соответствовать установленному в стандартах или ТУ на АЦП конкретных типов. Рекомендуется устанавливать способ проведения линеаризирующей прямой через начальную и конечную точки графика действительной характеристики преобразования /ИД.

4.2.    Измерение напряжений первого ( U_1fi ), конечного

( О_гы-1 ) и заданного (    ) межкодовых переходов - в соот

ветствии с разделом i.

4.3. Обработка результатов

4.3.1. Значение погрешности линейности в заданной точке ха-%

рактеристики преобразования A_LL в ЕМР для случая проведения линеаризирующей прямой через начальна и конечную точки действительной характеристики преобразования рассчитывают по формуле

(5)

4.3.2. При использовании измерительной установки по черт. 2 значение погрешности линейности в заданной точке характеристики преобразования в ЕМР для случая проведения линеаризирующей прямой через начальную и конечную точки действительной характеристики преобразования рассчитывают по формуле

(6)

4.3.3. Для других установленных стандартами или ТУ на АЦП конкретных типов способов проведения линеаризирующей прямой значение Al,c рассчитывают по формуле, приведенной в соответствующих стандартах или ТУ.

4.4. Показатели точности измерений

4.4.1. Погрешность измерения погрешности линейности в заданной точке характеристики преобразования с установленной вероятностью 0,95 должна находиться в интервале + 1/8 ЕМР - для АЦП с числом эквивалентных двоичных разрядов до 10, ± 1/4 Ш⁵ - для АЦП с числом эквивалентных двоичных разрядов от II до 14 и + 1/2 ЕМР -

- доя АЦП с числом эквивалентных двоичных разрядов от 15 до 16 и соответствовать установленной в стандартах или ТУ на АЦП конкретного типа.

4.4.2. Тюрмула доя расчета показателей точности измерений приведена з^з справочном приложении 2.

ПРИЖЖЕЯИЕ I Справочное

термины и пшсннш

Термин	Пояснение
Характеристика преобразо-	Зависимость между значением напряжения
вания	на аналоговом входе и множеством возможных значений выходного кода, заданная в виде таблицы, графика или Формулы
Номинальная характеристи-	Характернотика преобразования, уставов-
ка	ленная в стандартах или ТУ на АЦП конкретного типа
Действительная характе-	Характеристика преобразования, найден-
ристика преобразования	нал экспериментальным путем, и настолько приближающаяся к истинной характеристике преобразования конкретного АЦП, что для данной пели может быть использована шесто нее
Число эквивалентных	Округленный до целого числа в сторону
двоичных разрядов	увеличения двоичный логарифм номинального числа возможных значений выходного кода
Номинальное значение	Определенное по номинальной характерно-
напряжения межкодорого	тике преобразования значение напряжения
перехода	на аналоговом входе, соответствующее переходу от предыдущего к заданному значению выходного кода

Продолжение

Термин	Пояснение .. .
Действительное значение	Действительное значение напряжения на
напряжения межкодового	аналоговом входе, статистические ве-
перехода	роятности преобразования которого в заданное и предшествующее заданному значения выходного кода равны
Заданная точка характе-	Точка характеристики преобразования.
ристики преобразования	определяемая заданным значение?/ выходного кода и соответствующим ему значением напряжения межкодового перехода
Номинальное значение	Отношение разности номинальных значе-
кванта преобразования	ний напряжения конечного и первого межкодовых переходов к числу Л/ - 2, где /V - номинальное число возможных значений выходного кода
Среднее действительное	Отношение разности действительных зна-
значение кванта преоб-	ченлй напряжения конечного и первого
разованкя	межкодовых переходов к числу N - 2
Разрешение	Номинальное значение кванта преобразования

Продолжение

Термин Пояснение Единица младшего разряда Б заБИсимости от контекста, г котором используется, имеет одно из следующих значений: -    обозначение единицы номинального значения кванта преобразования; -    разряд натурального двоичного кода, имеадий наименьший позиционный вес Начальная точка харак- Точка характеристики преобразования, тернстики преобразования определяемая значением напряжения, равным разности значения напряжения первого межкодового перехода и 1/2 значения кванта преобразования Конечная точка характе- Точка характеристики преобразования, ристики преобразования определяемая значением напряжения, равным суше значения напряжения конечного межкодового перехода и 1/2 значения кванта преобразования Диапазон еходного напря- Область значений напряжения на анало- жения говом входе, ограниченная значениями напряжения, соответствующими конечной и начальной точкам характеристики преобразования

Продолжение

Термин Пояснение Погрешность АЦП в заданной точке характеристики преоб- Разность действительного и номиначь-ного значений напряжения заданного разорения меккодового перехода Напряжение смещения нуля на Разность действительного и номиначь- входе ного значений напряжения межкодового перехода, имеющего наименьшее по абсолютному значению номинальное значение напряжения Погрешность дифференциальной Отклонение разности действительных линейности в заданной точке значений напряжения заданного к характеристики преобразования предшествующего заданному межкодовых переходов от среднего действительного значения кванта преобразования Погрешность линейности в Отклонение действ!тельного значения заданной точке характеристи- напряжения заданного межкодового ки преобразования перехода от значения напряжения заданного межкодового перехода, определяемого установленным способом проведенной прямой, линеаризирующей действительную характеристику преобразования

А - решающее устройство,

D - АЦП,

61- управляемый источник напряжения; 6,2- источник опорного напряжения;

65- источник напряжения питания;

64- генератор импульсов;

Р - измеритель постоянного напряженка.

Черт. I

Примечание. При измерении электрических параметров АЦП со встроенным источником опорного напряжения источник 6 2 в измерительной установке может отсутствовать.

I.I.I.2. Управляемый источник напряжения 6 I должен обеспечивать изменение напряжения на выходе по команда]/, на управляющем входе. Диапазон изменения напряжения на выходе источника должен соответствовать номинальному диапазону входного напряжения АЦП конкретного тина.

Скорость изменения напряжения на выходе источника в зоне межкодового перехода не должна превышать С,05 от номинального

CU - коэффициент влияния напряжения питания на ( -ом выводе питания на измеряемый параметр;

Cj - коэффициент влияния j -го параметра внешних условий на измеряемый параметр; а и - коэффициент влияния опорного напряжения на измеряемый параметр;

Or - коэффициент влияния г -го параметра схемы включения внешнего компаратора на измеряемый параметр; оу - коэффициент влияния погрешности частоты запускающих импульсов на измеряемый параметр;

Я/р - коэффидоент влияния эквивалентного входного напряжения щумов АЦП на измеряемый параметр;

К,, Л_Л л/, Kj, Ки, л>, ау    -    коэффициенты,

зависящие от закона распределения соответствупцей погрешности $1, $р, 3<, 3/, дц, 8_Г, 8/ и установленной вероятности;

К*.л - коэффициент, зависящий от закона распределения эквивалентного входного напряжения шумов АЦП и установленной вероятности;

£    - число выводов питания;

т - число параметров внешних условий; п - число параметров схемы включения внешнего компаратора.

2. Границу интервала погрешности измерения напряжения межкодового перехода по методу II 6₂ определяют по формуле

значения кванта преобразования АЦП конфетного типа за номинальное время преобразования.

Амплитудное значение напряжения пульсаций постоянного напряжения на выходе источника не должно превышать 1/4 от номинального значения кванта преобразования АЦП конкретного типа.

допускается в качестве источника G I применять программируемый источник напряжения. Дискретность задания фиксированных значений постоянного напряжения при этом не должна превышать I/I6 от номинального значения кванта преобразования АЦП конкретного типа.

1.1.1.3.    Источник опорного напряжения G 2 должен обеспечивать подачу на опорный вход АЦП напряжения, параметры которого должны соответствовать установленным в стандартах или технических условиях (далее - ТУ) на АЦП конкретных типов.

1.1.1.4.    Источник напряжения питания £3 должен обеспечивать подачу на входы питания АЦП напряжений и токов питания, параметры которых должны соответствовать установленным в стандартах или ТУ на АЦП конкретных типов.

1.1.1.5.    Генератор импульсов G 4 должен обеспечивать подачу на управляющий вход АЦП запускающих (стробирующих) импульсов

с постоянной частотой.

Параметры импульсов на выходе генератора G4 (частота, амплитуда, время нарастания, длительность, время спада) должны соответствовать установленным в стандартах или ТУ на АЦП конкретных типов.

1.1.1.6.    Измеритель постоянного напряжения Р должен обеспечивать измерение среднего значения напряжения на аналоговом входе. Погрешность измерителя постоянного напряжения Р должна быть в пределах + I/I6 от номинального значения кванта преобразования

АЦП в диапазоне измерения, соответствующем номинальному диапазону входного напряжения АЦП конкретного типа.

1.1.1.7.    Решающее устройство А должно обеспечивать сравнение значения выходного кода АЦП со значением кода, соответствующим заданной точке характеристики преобразования, и формирование управляющего воздействия на управляемый источник напряжения 6 I за интервал времени, не превышающий период следования запускающих (стробирующих) импульсов.

Управляющее воздействие на источник G I должно быть направлено в сторону увеличения значения выходного кода АЦП, в случае, если полученное в результате текущего никла преобразованил значение выходного кода АЦП меньше заданного значения, и в сторону уменьшения значения еыходного кода АЦП в случае, если полученное значение выходного кода больше или равно заданному значению.

1.1.1.8.    Измерение параметров характеристики преобразования АЦП, предназначенных для совместной работы с внешним компаратором, проводят в схеме включения с внешним компаратором. £а аналоговый вход АЦП е этом случае принимают вход внешнего компаратора. Параметры и схема включения компаратора должны соответствовать установленным р стандартах или ТУ на АЦП конкретных типов.

1.1.2.    Подготовка к измерениям

1.1.2.1.    Подготавливают измерительную установку к работе в соответствии с эксплуатационной документацией на установку.

I.I.2-.2. Подключают АЦП к измерительной установке.

1.1.3.    Проведение измерений

1.1.3.1.    3 установленном в стандартах или ТУ на АЦП конкретных типов порядке подают на АЦП напряжения питания от источника

£ 3 и опорное напряжение от источника G 2.

1.1.3.2.    Подают на управляющий вход АЦП запускающие (стробирующие) импульсы от генератора импульсов G 4.

1.1.3.3.    Переводят измерительную установку в режим автоматического поиска и отслеживания значения напряжения заданного межкодового перехода.

1.1.3.4.    Измеряют напряжение заданного межкодового перехода измерителем Р.

1.1.4.    Показатели точности измерений

1.1.4.1.    Погрешность измерения напряжения межкодоЕОГо перехода с установленной вероятностью С,95 должна находиться в интервале + I/I6 от номинального значения кванта преобразования - для АЦП с числом эквивалентных двоичных разрядов до 1C, + 1/8 от номинального значения кванта преобразования - для АЦП с числом эквивалентных двоичных разрядов от II до 14 и ± 1/4 от номинального значения кванта преобразования - для АЦП с числом эквивалентных двоичных разрядов от 15 до 16 и соответствовать установленной в стандартах или ТУ на АЦП кошфетных типов.

1.1.4.2.    Формула для расчета показателей точности измерений приведена в справочном приложении 2.

1.2.    Метод II

Напряжение межкодового перехода определяют путем фиксирования чисел появлений каждого из возможных значений выходного кода АЦП, работающего в режиме периодического преобразования линейно изменяющегося в диапазоне возможных значений напряжения межкодовых переходов напряжения, и вычисления среднего значения напряжения на аналоговом входе, частоты преобразования которого в заданное и предшествующее заданному значения выходного кода равны.

1.2.1.    Аппаратура

1.2.1.1.    Измерение следует проводить на установке, электрическая структурная схема которой приведена на черт. 2.

А1 - устройство сравнения;

А2 - вычислитель;

D - АЩ;

G1 - источник линейно изменялцегосл напряжения;

G2 - источник опорного напряжения;

63    - источник напряжения питания;

64    - генератор импульсоЕ.

Черт. 2

Примечания: I. Лри измерении электрических параметров АДП со встроенным источником опорного напряжения источник 6 2 в измерительной установке может отсутствовать.

2. При измерении погрешности дифференциальной линейности и погрешности линейности устройство сравнения AI в измерительной установке может отсутствовать.

1.2.1.2.    Источник линейно изменяющегося напряжения должен обеспечивать подачу на аналоговый вход АЦП линейно изменяющегося напряжения в диапазоне, перекрывающем диапазон возможных значений напряжения межкодовых переходов АЩ конкретного типа.

Погрешность линейности источника 6 I во всем диапазоне значений выходного напряжения должна находиться в интервале ± I/I6 от номинального значения кванта преобразования АЦП конкретного типа за время измерения.

Скорость линейного изменения напряжения на выходе источника G I не должна превышать 0,05 от номинального значения кванта преобразования АЦП конкретного типа за номинальное время преобразования.

1.2.1.3.    Требования к источнику опорного напряжения 6 2

-    по п. I.I.I.3.

1.2.1.4.    Требования к источнику напряжения питания О 3

-    по п. I.I.I.4.

1.2.1.5.    Требования к генератору импульсов 6 4 - по п. I.1.1.5.

Нестабильность частоты импульсов за время измерения не должна превышать 10    .

1.2.1.6.    Устройство сравнения AI должно формировать на выходе сигналы в моменты достижения линейно изменяющимся напряжением на аналоговом входе АЦП значений напряжений 0 I и (J2.

Погрешность сравнения напряжений должна находиться в интервале ± I/I6 от номинального значения кванта преобразования А:Д1 конкретного типа.

1.2.1.7.    Значения опорных напряжений UI и U2 должна находиться в диапазоне значений напряжения на выходе источника

Разность значений напряжений U I и U2 должна быть не менее половины конечного значения номинального диапазона входного напряжения АЦП конкретного типа.

Погрешность задания значений напряжений UI и (J2. должна находиться в интервале ± 1/4 от номинального значения кванта преобразования АЦП конкретного типа.

Рекомендуется значение напряжений (JI и U 2 задавать равными соответственно значениям напряжения аналогового нуля и опорного напряжения АЦП конкретного типа.

1.2.1.8.    Вычислитель А2 должен обеспечивать:

счет и накопление чисел Q I и Q 2 преобразований АЦП за интервал времени от момента подачи на аналоговый вход AIJI линейно из-меняэдегося напряжения от источника 6 I до поступления от устройства сравнения AJ сигналов о достижении этим напряжением значений опорных напряжений ОI и U2 соответственно; счет и накопление чисел 0_о, Qi, Q_N4    появлений    на    вхо

де вычислителя каждого из возможных значений выходного кода АЦП (от 0 до N 1 ) за весь интервал времени подачи на аналоговый вход АЩ линейно изменяющегося напряжения от источника Q I; вычисление значений параметров характеристики преобразования.

Быстродействие вычислителя А2 должно обеспечивать счет и накопление значений выходного кода АЦП за интервал времени, не превышающий один период следования запуска!оцих (стробирующих) импульсов.

1.2.1.9.    Измерительная установка должна обеспечивать цифровую индикацию результатов измерения параметров характеристики преобразования.

1.2.1.10.    Измерение параметров характеристики преобразования АЦП, предназначенных для совместной работы с внешним компаратором - по п. I.I.I.8.

1.2.2.    Подготовка к измерениям - по п. I.I.2.

1.2.3.    Проведение измерений

1.2.3.1.    В установленном в стандартах или ТУ на АЦП конкретных типов порядке подают на АЦП напряжения питания от источника

G 3 и опорное напряжение от источника G 2.

1.2.3.2.    Подают на аналоговый вход АЦП линейно изменяющееся напряжение от источника G I. Вычислитель А2 производит счет

и накопление чисел Ql\ Q2, Qo,.. . Омч

По окончании работы источника 6 I вычислитель А2 производит вычисление действительного значения напряжения заданного межкодового перехода U/_t{ в вольтах по формуле

(I)

где aU- —Q2 - Qj-- среднее значение приращения напря-

жения на аналоговом входе АЦП за один период запускающих импульсов.

1.2.3.3. Считывают результат измерения по показаниям цифрового индикатора измерительной установки.

1.2.4. Показатели точности измерений - по п. I.I.4.

2. ИЗМЕРЕНИЕ ПОГРЕШНОСТИ АЦП В ЗАДАННОЙ ТОЧКЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

2.1.    Погрешность АЦП в заданно!: точке характеристики преобразования определяют путем нахождения отклонения действительного значения напряжения заданного межкодового перехода от номинального значения напряжения заданного межкодового перехода.

2.2.    Измерение напряжения заданного межкодового перехода - в соответствии с разделом I.