Методика измерения характеристики преобразования АЦП

В частности, при численном моделировании, брался синусоидальный сигнал с амплитудой 2-й гармоники 0.01% 10% от амплитуды 1-й. Причем 2-я гармоника уже при значении 0.1% и при любой ее фазе относительно 1-й почти не оказывает влияния на вычисления при амплитудах сигнала менее суммы 5 шагов квантования АЦП.

Рассмотрим влияние гармоник испытательного сигнала на погрешность измерений.

Пусть А - амплитуда 1-й гармоники, ω - ее частота, а2 аn - амплитуды соответственно 2-й, , n-й гармоник гораздо меньше А, f1 fn - их фазы, N - количество преобразований за один период колебания основной гармоники, осуществленных АЦП и обусловленных частотой дискретизации. При этом полагаем, что при возрастании напряжения на входе АЦП мы будем фиксировать только первый положительный перепад значения от n-1 к n на выходе по достижении очередного напряжения межкодового перехода, игнорируя все остальные перепады от n к n-1 и обратно (соответствующие колебаниям напряжения около данного значения НМП), до появления значения n+1; а при убивании напряжения - по тому же принципу учитываются только отрицательные переходы.

Тогда относительная погрешность, вносимая гармониками сигнала:

(2.18)

будет при таких фазах f1 . fn, что:

(2.19)

В этом случае для относительной погрешности σdu,harm можно, например, записать:

(2.20)

где: а=а2+…+аn, а k - число отсчетов, потребовавшееся из измерения dui, как показано на рис. 2.21. На рис. 2.22 показана зависимость σdu,harm от отношения, а/А при различных значениях k, и при N=400.

Те же самые рассуждения, в принципе, можно применить и к погрешностям, вносимым шумами, если вместо а подставить уровень шумов (их максимальную амплитуду), и получить такую же зависимость, как на рис. 2.22.

Таким образом, по полученной зависимости и из приведенных выше рассуждений можно вывести критерий настройки испытательного сигнала на нужную амплитуду.

Рис. 2.21

Рис. 2.22

Суть приведенной ниже методики можно изложить в следующем порядке:

· Установить напряжение постоянной составляющей U0 приблизительно на середину характеристики преобразования АЦП.

· Включить низкочастотный (по сравнению с частотой дискретизации АЦП) синусоидальный сигнал, размах которого не выходит за границы ХП.

· Выставить его амплитуду по приведенному выше критерию.

· Установить U0 на начало характеристики преобразования АЦП.

· Измерения U0 и проводя измерения при каждом новом его значении, пройти всю характеристику преобразования.

· По получаемым данным и приведенным выше формулам вычислять значения dui.

· По вычисленным значениям dui составить характеристику преобразования АЦП в виде таблицы.

Используя полученную характеристику, можно вычислить среднее значение шага квантования ХП:

(2.21)

Интересное из раздела

Проблемы обнаружения и подавления работы радиоуправляемых взрывных устройств
Цель контрольной работы - описать проблемы обнаружения и подавления работы радиоуправляемых взрывных устройств и сотовых телефонов, выявить основные методы ...

Модернизация сети широкополосного доступа оператора связи ООО ТомГейт
Информационные методы все шире внедряются во все сферы деятельности. Информатизация, конвергенция компьютерных и телекоммуникационных технологий, переход к ...

Использование специализированных микропроцессоров
Рассмотрим преимущества цифровой обработки сигналов (ЦОС) на сравнении аналоговых и цифровых фильтров. Цифровые фильтры всё чаще находят своё применение в м ...