А.М. Абрамов1

1 ФГБОУ ВО «Рязанский государственный радиотехнический университет им. В.Ф. Уткина» (г. Рязань, Россия)

1 abramov.a.job@yandex.ru

Постановка проблемы. Характеристики аналого-цифрового преобразователя (АЦП) оказывают существенное влияние на качество работы современных средств измерений и медицинских диагностических приборов, так как на этапе преобразования аналоговой величины в последовательность цифровых отсчетов всегда возникают погрешности от дифференциальной (DNL) и интегральной (INL) нелинейностей. В 2025 г. введен национальный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 71922-2024, устанавливающий методы измерения статических и динамических характеристик АЦП до 32 разрядов включительно. Согласно этому стандарту, для тестирования АЦП необходим высокоточный и линейный источник входного сигнала. Недавно группа авторов разработала новый метод для тестирования статических характеристик АЦП, названный методом связанных гистограмм, не зависящий от линейности испытательного сигнала (ИС). Метод связанных гистограмм предлагается использовать для испытаний диагностических каналов в комплексной магнитотерапии. При внедрении нового метода поверки важно оценить его эффективность.

Цель. Оценить эффективность метода связанных гистограмм с помощью имитационного моделирования в среде графического программирования LabVIEW путем сопоставления вычисленной с заданной (истинной) функцией INL диагностического канала комплекса «Мультимаг-М».

Результаты. Моделирование показало, что метод связанных гистограмм может точно оценить функцию INL диагностического канала комплекса «Мультимаг-М» с погрешностью менее 1 LSB (наименьший значащий бит). В качестве объекта исследования использовалась модель диагностического канала, содержащего входное аналоговое устройство и 12-разрядный параллельный АЦП. Для проверки адекватности разработанной модели системы метрологического испытания моделирование проводилось на объекте исследования при различных комбинациях среднего количества появлений кодов АЦП на интервале квантования и амплитуды аддитивного шума.

Практическая значимость. Применение нового метода контроля метрологических характеристик диагностических каналов комплекса «Мультимаг-М» позволит снизить требования к эталонным средствам измерений по классу точности за счет учета нелинейной составляющей ИС.

Абрамов А.М. Анализ эффективности метода связанных гистограмм при испытаниях диагностических каналов в комплексной магнитотерапии // Биомедицинская радиоэлектроника. 2025. T. 28. № 4. С. 43-56. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604136-202504-05

1. Абрамов А.М., Гуржин С.Г., Прошин Е.М. Контроль метрологических и технических характеристик аппаратно-программных средств комплекса хрономагнитотерапии «Мультимаг-М» // Биомедицинская радиоэлектроника. 2008. № 7. С. 29–34.
2. Абрамов А.М. Способ определения интегральной и дифференциальной нелинейностей АЦП по трем гистограммам при испытаниях диагностических каналов в комплексной магнитотерапии // Биомедицинская радиоэлектроника. 2024. Т. 27. № 4. C. 25–35.
3. Абрамов А.М. Учет нелинейной составляющей измерительного сигнала по связанным гистограммам при метрологических испытаниях АЦП // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2024. № 88. С. 95–105.
4. Вострокнутов Н.Н. Цифровые измерительные устройства. Теория погрешностей, испытания, поверка. М.: Энергоатомиздат. 1990. 208 с.
5. IEEE Std. 1057-1994. IEEE Standard for Digitizing Waveform Recorders. Institute of Electrical and Electronics Engineers. Inc., New York. USA. 1994.
6. IEEE Std. 1241-2000. IEEE Standard for Terminology and Test Methods for Analog-to-Digital Converters. Institute of Electrical and Electronics Engineers. Inc., New York. USA. 2000.
7. CEI IEC62008- First edition 2005-07, "Performance characteristics and calibration methods for digital data acquisition systems and relevant software". P. 28–29.
8. IEC60748-4-3- First edition 2006-08, "Semiconductor devices Integrated circuits- Part 4-3: Interface integrated circuits- Dynamic criteria for analogue-digital converters (ADC)". P. 9–10.
9. EEE Std. 1057-2007, IEEE Standard for Digitizing Waveform Recorders, Institute of Electrical and Electronics Engineers. Inc., New York. USA. 2008.
10. Патент № 2828783 (РФ), МПК H03M 1/10. Способ определения интегральной и дифференциальной нелинейностей АЦП и устройство для его осуществления / А.М. Абрамов; РГРТУ. Заявл. 07.02.2024; Опубл. 18.10.2024, Бюл. № 29. 22 с.
11. Абрамов А.М. Анализ эффективности метода метрологического испытания при вычислении интегральной нелинейности АЦП // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2024. № 90. С. 133–142.
12. Абрамов А.М. Влияние нестационарных эффектов испытательной среды на точность метода связанных гистограмм при метрологическом испытании АЦП // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2025. № 91. С. 249–255.