Стробоскопический измеритель временных интервалов

 

СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ, содержа111ИЙ два кварцевых генератора, выхода которых соединены с входами детектора сигналов биений, выходом подключенного к входу блока управления, первый выход которого связан с первым входом блока отсчета, два стробоскопических смесителя, вторыиш входами соединенные с выходом формирователя строб-импульсов, а выходами - с входами первого и второго усилителей, формирователь импульса запуска, первый и второй блоки сравнения, отличающийся тем, что, С целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения возможности и,эмерения динамических параметров выходного сигнала цифроаналоговых преобразователей с высокими точностью и производительностью, он снабжен двумя блоками уровней отсчета , тремя сумматорами, третьим, четвертым , пятым и .шестым блоками сравнения , счетчиком импульсов, реверсивным счетчиком импульсов, двумя цифроаналоговыми преобразователякш и усилителем с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого подключен к первому входу первого блока сравнения, первый вход - к выходу первого усилителя и первому входу шестого сравнения, а второй вход - к выходу первого циф/ipoaналогового преобра зователя, вход SU, 3(SO G 01 R которого связан с выходом реверсивного счетчика импульсов, входом соеди-г ненного с выходом первого блока сравнения , третий вход котсного подклю (чен к второму выходу блока управле ,ния, а второйВХОД - к выходу первого блока уровней отсчета и первому входу первого сумматора, второй вход которого связан с выходом втсдарго цифроаналогового преобразователя/ а выход - с первыми входами второго и третьего сумматоров и втсдаым входом второго блока сравнения, выход которого соединен с входом счетчика имnyjjbcoB , третий вход - с третьим выходом блока управления, а первый вход - с выходом усилителя с рвгулируег .ым коэффициентом усиления первым входом третьего блока сравнения и первым входом четвертого блока сравнения, третий вход которого подключен к четвертому выходу блока S . управления и третьему входу третьего блока сравнения/ второй вход к выходу третьего сумматора, а выв ход - к третьему зходу блока отсчета , четвертый вход которого с&язан to . с выходом пятого блока сравнения, со I пятый вход - с выходом шестого блока сравнения, а второй вход - с выходом третьего блока сравнения, 00 CD второй вход которого соединен с клходом втсярого сумматора, вторым входом подключенного к первому выходу второго блока уровней отсчета, второй выход которого связан с вторым входом третьего сумматора, причем вход формирователя импульса запуска соединен с выходом первого , кварцевого генератора, а выход - с первым входом второго стробоскопического смесителя и входной шиной исследуемого цифроаналогового преобразователя , выходная шина которого связана с первым входом перового стробоскопического смесителя, первый вход пятого блока сравнения подклю

(1% (И>

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

- РЕСПУБЛИН

Зио

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ к авторскому свидитяльстау (21 ) 3372711/18-21. (22 ) 23.12. 81 (46 ) 15.07.83. Бюл. 9 26 (72 ) Э.К. Багданскис, В-. Б.Квядарас, N.A.Нарбутас и A.И.Найденов (53 ) 681.142.9 (088. 8 ) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 464823, кл. G, 01 Ц 13/20, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

В 699439, . С, 01 Я 13/20, 1976 (прототип ) .. (54.)(57) СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ ИЗИЕРИТЕЛЬ BPENEHHHX ИНТЕРВАЛОВ, содержаший два кварцевых генератора, выходы которых соединены с входами детектора сигналов биений, выходом подключенного к входу блока управления, первый выход которого связан с первым входом блока отсчета, два стробоскопических смесителя, вторыми входами соединенные с выходом формирователя строб-импульсов, а выходами — с входами первого и второго усилителей, формирователь импульса запуска, первый и второй блоки сравнения, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения возможности измерения динамических параметров выходного сигнала цифроаналоговых преобразователей с высокими точностью и производительностью, он снабжен двумя блоками уровней отсчета, тремя сумматорами, третьим, четвертым, пятым и шестым блоками сравнения, счетчиком импульсов, реверсивным счетчиком импульсов, двумя цифроаналоговыми преобразователями и усилителем с регулируемым коэффициентом усиления, выхоц которого подключен к первому входу первого ° блока сравнения, первый вход - к выходу первого усилителя и первому входу шестого блока сравнения, а второй вход — к выходу первого цифроаналогового преобразователя, вход которого связан с выходом реверсивного счетчика импульсов, входом соеди-. ненного с выходом первого блока сравнения, третий вход которого подклю чен к второму выходу блока управле,ния, а второй вход - к выходу первого блока уровней отсчета и первому входу первого сумматора, второй вход которого связан с выходом второго цифроаналогового преобразователя, а выход - с первыми. входами второго и третьего сумматоров н втс рым входом второго блока сравнения, выход которого соединен с входом счетчика импульсов, третий вход — с третьим выходом блока управления, а первый вход — с выходом усилителя с регули- I руемым коэффициентом усиления, первым входом третьего блока сравнения и первым входом четвертого блока сравнения, третий вход которого под- („, ключен к четвертому выходу блока управления и третьему входу третьего блока сравнения, второй входк выходу третьего сумматора, а выход - к третьему зходу блока отсче- (, та, четвертый вход которого связан с выходом пятого блока сравнения, пятый вход - c выходом шестого бло- (© ка сравнения, а второй вход — с выходом третьего блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, вторым входом подключенного к первому выходу второго блока уровней отсчета, второй выход которого связан с вторым входом третьего сумматора, причем вход формирователя импульса запуска соединен с выходом первого кварцевого генератора, а выход - с первым входом второго стробоскопического смесителя и входной шиной исследуемого цифроаналогового преобразователя, выходная шина которого связана с первым вхоцом первого стробоскопического смесителя, первый вход пятого блока сравнения подклю10290 89

15 чен к выходу второго усилителя, а вторые входы пятого и шестого блоков сравнения — к общей шине, вход

Ъ формирователя строб-импульсов свя1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерении динамических параметров цифроаналоговых преобразователей.

Известен стробоскопический измеритель временных интервалов, содержащий два кварцевых генератора, генератор строб-импульсов, стробаскопический смеситель, усилитель-расширитель, плавно регулируемый фазовращатель, формирователь импульсов и детектор сигнала биений f13.

Недостатком этого устройства яв.ляется низкая точность измерения.

Наиболее близким к иэобретениЮ по технической сущности является стробоскопический измеритель времен ных интервалов, содержащий детектор сигналов биений, включенный на выхо;де двух кварцевых генераторов, два стробоскопических смесителя, входами подключенные к входным клеммам измерителя и выходу формирователя строб-импульсов, а выходами подключенные к соответствующим усилителям, выходы которых подключены к двум входам первого коммутатора, первый выход которого соединен с первым входом первого измерителя амплитуды и с первым входом первого блока сравнения, второй вход коммутатора соединен с первым входом второго блока сравнения и первым входом второго измерителя амплитуд, выходы первого и второго измерителя амплитуд соединены со вторыми входами соответствующих блоков сравнения, выходы кото,рых соединены с входами первого триггера, блок задержек подключен к выходу первого кварцевого генератора и к выходу формирователя импульса запуска, выходы блока задержек подключены к первому входу второго коммутатора, второй вход которого соединен с выходом второго кварцевого генератора, выход детектора соединен с входом блока управления, выходы которого соединены с третьим входом второго коммутатора, с входами первого и второго триггеров, с .первым входом блока отсчета, второй вход которого соединен с выходом первого триггера, а выход второго триггера соединен с управляющим эан с выходом второго кварцевого генератора, а вход второго цифроаналогового преобразователя — с выходом счетчика импульсов.,2 входом первого и второго кварцевых генераторов (2 ).

Недостатком этого устройства является ограниченность функциональных воэможностей — оно не обеспечивает возможности изменения динамических параметров выходного сигнала цифроаналоговых преобразователей с высокой точностью и производительностью.

Целью изобретения является расши- . рение функциональных возможностей путем обеспечения возможности измерения динамических параметров выходного сигнала цифроаналоговых преобразователей с высокими точностью .и производительностью.

Цель достигается тем, что стробоскопический измеритель временных .интервалов, содержащий два кварцевых

20 генератора, выходы которых соединены с входами детектора сигналов биений, выходом подключенного к входу блока управления, первый выход которого связан с первым входом блока отсче25 та, два стробосиопаческих смесителя, вторыми входами. с эединенные с выходом формироватеМя строб-импульсов, а выходами ; с еходами первого и второго усилитеаей, формирователь

30 импульса звука, первый и второй блоки сравнения, снабжен двумя блоками уровней отсчета, тремя сумматорами, третьим, четвертым, пятым и шестым блоками сравнения, счетчиком импуль35 сов Реверсивным счетчиком импульсов двумя цифроаналоговыми.преобразовате.— лями и усилителем с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого подключен к первому входу перво40 го блока сравнения, первый вход— к выходу первого усилителя и первому входу шестого блока сравнения, а . второй вход — к выходу первого цифроаналогового преобразователя, вход которого связан с выходом реверсивного счетчика импульсов, входом сое.диненного с выходом первого блока сравнения, третий вход которого подключен к второму выходу блока управления, а второй вход — к выходу первого блока уровней отсчета и первому входу первого сумматора, второй вход которого связан с выходом второго цифроаналогового преобразователя, а выход - с первыми входами второго и

1029089 третьего сумматоров и вторым входом второго блока сравнения, выход кото рого соединен с входом счетчика импульсов, третий вход — с третьим . выходом блока управления, а первый вход — с выходом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, первым входом третьего блока сравнения и первым входом четвертого блока сравнения, третий вход которого подключен к четвертому выходу блока 10 управления и третьему входу третьего блока сравнения, втОРОЙ вхоД— к выходу третьего сумматора, а вы-. ход к третьему входу блока отсчета, четвеРтый вход которого связан с 15 выходом пятого блока сравнения, пятый вход - с выходом шестого блока сравнения, а второй вход — с выходом третьего .блока сравнения, второй вход котОрОго соединен с выходом второго сумматора, вторым входом подключенного к первому выходу второго блока уровней отсчета, второй выход которого связан со вторым входом третьего сумматора, причем вход формирователя. импульса запуска соединен с выходом первого кварцевого генератора, а выход с первым входом второго стробоскопического смесителя и входной шиной исследуемого цифроаналогового преобразователя, выходная шина которого связана с первым входом первого стробоскопического смесителя, первый вход пятого блока сравнения подключен к,.выходу второго усилителя, а З5 вторые входы пятого и шестого блоков сравнения — к общей шине, вход формирователя строб-импульсов связан .с входом второгО кварцевого генератора, а вход второго цифро- 40 аналогового преобразователя — с выходом счетчика. импульсов.

Структурная электрическая схема устройства представлена на чертеже.

УстРОйствО сОстОит из ВходнОЙ и 45 выходной шин 1 и 2 исследуемого .цифроаналогового преобразовтеля (ЦАП ), первого кварцевого генератора 3, формирователя 4 импульса запуска, первого стробоскопического смесителя 5, второго кварцевого генера50 тора б, формирователя 7 строб-импульсов, первого усилителя 8, усилителя 9 с регулируемым коэффициентом усиления, первого блока 10 сравнения, первого блока 11 уровней отсчета, реверсивного счетчика 12 импульсов, первого ЦАП 13, второго блока 14 сравнения, первого сумматора 15, второго ЦАП 16, детектора 17 сигналов биений, счетчика 18 импульсов, второго и третьего сумматоров 19 и 20, .второго блока 21 уровней отсчета, третьего и четвертого блоков 22 и 23 сравнения, блока 24 отсчета, второго стробоскопического смесителя 25, вто-65 рого усилителя 26, пятого и шестого блоков 27 и 28 сравнения и блока 29 управления.

Устройство работает следующим образом.

Цикл измерения начинается после поступления в блок 29 управления импульса внешнего звука. На входную шину 1 исследуемого цифроаналогового преоброзователя (ЦАП) поступают импульсы запуска с выхода формирователя 4.

Под действием импульсов звука выходное напряжение исследуемого ЦАП изменяется от минимального до максимального значения и обратно. Этот сигнал поступает по шине 2 на вход первого смесителя 5. На второй вход смесителя подаются строб-импульсы, синхронные с выходным сигналом второго кварцевого генератора б.

Так частота второго кварцевого генератора б выбрана (например на

500 Гц ) выше частоты первого кварцевого генератора 3, то происходит сдвиг строб -импульса относительно исследуемого сигнала, и в смесителе 5 осуществляется преобразование временного масштаба выходного сигнала исследуемого ЦАП. При этом исследуем и сигнал преобразуется от спада к фронту.

Преобразованный сигнал после усиления в первом усилителе 8 и усилителе с регулируемым усилением 9 поступает на первый. вход первого блока 10 сравнения, на второй вход которого поступает уровень отсчета с первого блока 11 уровней отсчета.

В блоке 10 происходит сравнение амплитуды выходного сигнала усилителя 9 и уровня отсчета, задаваемого локом 11. При их отличии выходной сигнал первого блока 10 сравнения управляет подачей импульсов счета или вычета в реверсивный счетчик 12, Код реверсивного счетчика 12 подается на входы первого цифроаналогового преобразователя 13, выходное напряжение которого управляет коэффициентом усиления усилителя 9.

После определенного времени амплитуда выходного сигнала усилителя S нормализуется. На первый вход второго блока 14 сравнения подается выходной сигнал усилителя 9, а на второй— постоянное напряжение с выхода первого сумматора 15. На первый вход первого сумматора 15 поступает уро-, вень отсчета с первого блока 11 уровней отсчета и выходной сигнал второго цифроаналогового .преобразователя 16. Блок 29 управления в моменты времени, когда выходной сигнал уси- . лителя 9 минимален, включает второй блок 14 сравнения. Эти моменты времени устанавливаются изменением задержки влючения Второго блока 14

10290 89 о сравнения относительно выходного сигнала детектора 17 сигналов биений, частота повторения импульсов которо- го ранна разности частот повторения кварценых генераторов 3 и 6 - частоте повторения преобразовзйного ис- 5 следуемого сигнала, При поступлении импульсов запуска из блока 29 управления в блоке 14 . производится сравнение мгновенного значения преобразованного исследу- 10 емого сигнала и постоянного напряжения первого сумматора 15. Если мгновенное значение выходного сигнала усилителя 9 ниже выходного напряжения первого сумматора 15, то блок 14 вырабатывает импульс, произ" водящий досчет импульсов в счетчике 18. Выходной код последнего изменяет выходное напряжение второго ци-

ФроайалоговогоуJi преобразователя 1б ° 120

Разность между мгновенным значением выходного сигнала усилителя 9 и напряжением сумматора 15 при этом уме ньшается. Процесс продолжается до тех пор, пока выходное напряжение первого сумматора 15 не станет равным мгновенному значению выходного сигнала усилителя 9. ЭтИм производится точная фиксация нулевого уровня сигнала. При этом выходное напряжение первого сумматора 15 З0 с определенной точностью равно нулевому уровню исследуемого сигнала. Это напряжение подается на входы второго и третьего сумматоров 19 и 20, на вторые входы которых от второго блока 21 уровней отсчета поступают плюсовый (на второй сумматор 19 ) и минусовый (на третий сумматор 20) уровня отсчета, например, равные половине младшего разряда 40 исследуемого ЦАП.

При этом на вторые входы третьего и четвертого блоков 22 и 23 сравнения подаются уровни отсчета. Блок 29 управления включает блок 24 отсчета и третий и четвертый блоки 22 и 23 сравнения. Тестовый сигнал с выхода

Формирователя 4 импульсов запуска, преобразованный во времени во втором смесителе 25 и усиленный на втором 50 усилителе 26, поступает на пятый. блок 27 сравнения. Когда преобразованный и усиленный тестовый сигнал

I достигает половины своей амплитуды, блок 27 вырабатывает импульс, запускающий отсчет времени установления в блоке 24 отсчета,а при достижении выход-. ным сигналом усилителя 9 одного из уровней отсчета, формируемых вторым или третьим сумматорами 19 или 20, блок

22 либо блок 23 гарантирует импульс изменения в блоке 24 отсчета.

При измерении времени задержки исследуемого ЦАП останов измерения в блоке 24 отсчета производится импульсом шестого блока 28 сравнения. Генерирование импульса останова в данном блоке производится при достижении выходным сигналом первого усилителя

8 половины амплитудного значения.

Устройство позволяет произвести точную фиксацию "нулевого" уровня сигнала исследуемого ЦАП и установить с требуемой точностьЮ уровни отсчета времени установления (интервала между моментом, когда импульс запуска достигает ноловины амплитудЫ, и моментом, когда выходйой сигнал исследуемого ЦАП становится равным определенной величине ). При этом формируются два уровня отсчета уровней выходного сигнала исследуемого Igtll (с "плюсовьщ" и "минусовым" отклонениями от установившегося значения ) °

Фиксация первого перехода мгновенным значенйем выходного сигнала исследуемого цифроаналогового преобразователя уровня отсчета осуществляется выборам. частот повторения кварцевых генераторов. При этом первое достижение мгновенным значением исследуемого сигнала одного из уровней отсчета и является посчедним переходом сигнала через уро вень отсчета при нормальном направлении преобразования (от фронта к спаду) временного масытаба, т.е. требуевим для останова измерения времени установления.

Устройство обеспечивает возможность измерения времени установления с высокой точностью (суммарная погрешность измерения не более 10% )

Устройство позволяет повысить производительность измерений (до

200 шт/ч).

10290 89

Составитель В. Лившиц

Техред О.Йеце Корректор Ю.Макаренко

Редактор Л. Повхан

Вакаэ 4969/42

THpcUK 710

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Укгород, ул. Проектная, 4