Устройство для измерения времени установления выходного сигнала цифроаналоговых преобразователей

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования при контроле динамических характеристик цифроаналоговых преобразователей (ЦАП). Цель - повышение точности. Контролируемый ЦАП 1 подключается через соответствующие входные и выходные шины к устройству , которое содержит формирователь 2 кодов, блок 3 управления, первый и второй компараторы 4, 5, элемент 6 РШИ-НЕ, источник 7 эталонных сигналов , шину 8 Запуск, шину 9 порогового напряжения, первый и второй ключи 10, 11, сумматор 12, усилительограничитель 13, первый усилитель 14 рассогласования, первый и второй регулируемые источники 15, 16 компенсирующих сигналов, второй усилитель 17 рассогласования, третий регулируемый источник 18 компенсирз тощего сигнала, третий усилитель 19 рассогласования, элемент 20 НЕ, первую и вторую выходные шины 21, 22. Точность измерения времени установления повышается благодаря тому, что операции сравнения выходного сигнала ЦАП с сигналами , формирующими зону установления, осуществляется с помощью компараторов 4, 5. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. ( С fJOff со со со 00 00 00 „Пуск fJynp.if Физ.г

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 03 М 1/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТКРЫТИЙ (21) 3957155/24-24 (22) 27.08.85 (46) 23.09.87. Бюл. ¹ 35 (72) Е.Г.Абаринов, И.А.Козусев, С.H.ÍåêðàñîB и А.И.Разин (53) 681 325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 790298, кл. Н 03 М 1/ 10, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 1275766, кл. Н 03 М 1/10, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ

УСТАНОВЛЕНИЯ ВЫХОДНОГО СИГНАЛА ЦИФРОАНАЛОГОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования при контроле динамических характеристик цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) ° Цель — повышение точности. Контролируемый ЦАП 1 подключается через соответствующие входные и выходные шины к устройству, которое содержит формирователь 2 кодов, блок 3 управления, первый и второй компараторы 4, 5, элемент 6

KIH-НЕ, источник 7 эталонных сигналов, шину 8 "Запуск", шину 9 порого— вого напряжения, первый и второй ключи 10, 11, сумматор 12, усилительограничитель 13, первый усилитель 14 рассогласования, первый и второй регулируемые источники 15, 16 компенсирующих сигналов, второй усилитель l7 рассогласования, третий регулируемый источник 18 компенсирующего сигнала, третий усилитель 19 рассогласования, элемент 20 НЕ, первую и вторую выходные шины 21, 22. Точность измерения времени установления повышается благодаря тому, что операции сравнения выходного сигнала ЦАП с сигналами, формирующими зону установления, осуществляется с помощью компараторов 4, 5. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

133

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования при контроле динамических характеристик цифроаналоговых преобразователей.

Цель изобретения — повьш ение точности измерения времени установления.

На фиг, 1 приведена функциональная схема устройства для измерения времени установления выходного сигнала цифроаналоговых преобразователей; на фиг. 2 — функциональная схема блока управления.

Контролируемый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 1 (фиг. 1) подключается через соответствующие входные и выходные шины к устройству, ко второе содержит формирователь 2 кодов, блок 3 управления, первый и второй компараторы 4 и 5, элементы ИЛИ-НЕ б, источник 7 эталонных сигналов, шину 8

"Запуск", шину 9 порогового напряжения, первый и второй ключи 10 и 11, сумматор 12, усилитель-ограничитель

13, первый усилитель 14 рассогласования, первый и второй регулируемые источники 15 и 16 компенсирующих сигналов, второй усилитель 17 рассогласования, третий регулируемый источник 18 компенсирующего сигнала, третий усилитель 19 рассогласования, элемент НЕ 20, первую и вторую выходные шины 21 и 22, Блок 3 управления (фиг. 2) выполнен на генераторе 23 тактовых импульсов, делитель 24 частоты, втором и третьем триггерах 25 и 26, третьем, пятом, четвертом и шестом элементах

И 27 — 30, первом триггере 31, первом элементе И 32, элементе НЕ ЗЗ, втором элементе И 34, счетчике 35, формирователе 36 импульсов.

Устройство для измерения времени установления выходного сигнала цифроаналоговых преобразователей работает следующим образом.

В первых трех тактах на вход ЦАП 1 подключен конечный код N В первом такте сигналом U „ замыкается система автоматического регулирования, включающая сумматор 12., усилители 13 и 14 и первый источник 15 компенсирующего сигнала. Выходной сигнал усилителя 13 усиливается усилителем 14 и поступает на вход источника 15. Первый компенсирующий сигнал на выходе источника 15 изменяется до тех пбр, пока сигнал на выходе усилителя не

9ЯЯЯ

ЗО

55 станет равным нулю. Минимальная длительность первых трех тактов зависит от быстродействия управляемых источников 15, 16 и 18. По окончании первого такта сигнал U „- принимает значение логического нуля, источник 15 переводится в режим запоминания. Во втором такте сигналом U „ замыкается ключ 10, на вход сумматора подключается сигнал сравнения с первого выхода источника 7 эталонных сигналов.

С выхода усилителя 13 усиленный сигнал сравнения поступает на входы компараторов 4 и 5. Во втором такте сигналом U „ замыкается также система автоматического регулирования выходного сигнала компаратора 4, включающая компаратор 4, источник 16 второго компенсирующего сигнала и усилитель 17. Выходное напряжение компаратора 4 сравнивается с напряжением П„, Второй компенсирующий сигнал на выходе источника 16 в результате действия отрицательной обратной связи автоматически изменяется до тех пор, пока выходное напряжение компаратора 4 не сравняется с U „, . Величина второго сигнала источника 16 зависит от поданного во втором такте сигнала на неинвертирующий вход компаратора 4, т.е. от величины сигнала сравнения, коэффициентов передачи сумматора 12 и усилителя 13, некомпенсированного уровня на выходе усилителя 13, а также от величины U>, напряжения смещения компаратора 4 и его чувственности (коэффициента усиления). По окончании второго такта ключ 10 размыкается, а источник 16 переводится в режим хранения. Второй компенсирующий сигнал на выходе источника 16 не измеряется до второго такта следующего цикла. В третьем такте сигналом U > q замыкается ключ 11, подключающий на вход сумматора 12 проинвертированный сигнал сравнения с второго выхода источника 7 эталонных сигналов. На входы компараторов 4 и 5 поступает усиленный сигнал сравнения противоположного знака ° Сигналом U замыкается система автоматического регулирования выходного напряжения компаратора 5. На выходе источника 18 устанавливается третий компенсирующий сигнал соответствующей величины и знака. По окончании третьего такта ключ 11 размыкается, а источник 18 переносится в режим хранения. В четз 1339888 вертом такте в исходном состоянии на входы IIAII 2 подается конечный код N

На выходе усилителя 13 напряжение близко к нулю, так как выходной сигнал ЦАП и напряжение смещения усили5 теля 13 скомпенсированным заполненным в первом такте первым компенсирующим сигналом источника 15, ключи 10 и 11 разомкнуты. Компараторы 4 и 5 находятся в нулевом состоянии, так как напряжение усилителя 13 меньше первого уровня сравнения на инвертирующем входе компаратора 4 и больше второго уровня сравнения на неинвертирующем входе компаратора 5. Напряжение на выходе элемента ИЛИ-НЕ принимает значение логического нуля, так как сигнал U „ =0 через элемент НЕ 20 поступает на третий вход элемента 6. Путем соединения четвертого выхода блока 3 управления через элемент НЕ 20 с третьим входом элемента ИЛИ-НЕ б предотвращается появление импульсов на выходе 22 устройства в течение

25 первых трех тактов, когда возможно переключение компараторов 4 и 5.

На время деиствия импульса U ><< через формирователь 2 кодов на вход

ЦАП 1 подключается начальный код М„=

=00...000. Ма выходе ЦАП 1 при этом устанавливается нулевое напряжение, а усилитель 13 вводится в насыщение отрицательным напряжением, действующим на выходе источника 15. По окончании импульса U „, на входах контролируемого ЦАП 1 осуществляется смена кодов: N„ N,. Одновременно на первом выходе 21 устройства формируется импульс U,I,, передний фронт кото- 40 рого соответствует началу измеряемого интервала времени установления. Длительность импульса,U „ должна быть не меньше измеряемого времени установления. Усиленное усилителем 13 45 напряжение переходного процесса сравнивается с вторым и третьим сигналами с помощью компараторов 4 и 5. При превышении выходного сигнала усилителя 13 второго компенсирующего сиг- 50 нала напряжения на выходе первого компаратора 4 принимает значение логической единицы, а когда выходной сигнал усилителя 13 меньше третьего компенсирующего сигнала, соответственно переключается второй компаратор 5. При вхождении напряжения переходного процесса в зону установившегося значения, ограниченную вторым и третьим компенсирующими сигналами, оба компаратора переключаются в нулевое состояние, а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 6 напряжение принимает значение логической единицы, так как и на третьем его входе действует нулевое напряжение с выхода элемента НЕ 20.

Время установления измеряется как интервал времени от момента формирования импульса на выходе 27 до появления устойчивого напряжения логической единицы на выходе 22 устройства.

Формирование кода, пропорционального времени установления выходного сигнала ЦАП, может быть осуществлено любым изьестным способом.

Сигналы с выходов 21 и 22 устройства могут быть преобразованы в код с помощью известных устройств для измерения длительности переходного процесса. Например, в течение действия импульса U, на выходе 21 заполняют счетчик ймпульсами эталонной частоты с периодом, выбираемым исходя из величины допустимой погрешности квантования времени установления, и запоминают код счетчика в регистре с помощью импульсов записи, сформированных по переднему фронту импульсов на выходе

22 устройства. По окончании интервала в регистре записывается код, соответствующий моменту появления последнего импульса записи, т.е. моменту последнего вхождения сигнала ЦАП в заданную зону. Устройство работает аналогично и для любой другой комбинации кодов N„ N„.

Формула изобретения

1, Устройство для измерения времени установления выходного сигнала цифроаналоговых преобразователей, содержащее формирователь кодов, выходы которого являются цифровыми выходными шинами, вход подключен к первому выходу блока управления, вход которого является шиной "Запуск", второй и третий выходы подключены соответственно к управляющим входам первого и второго ключей, выходы которых объединены и подключены к первому входу сумматора, а информационные входы подключены соответственно к первому и второму выходам источника эталонных сигналов, третий выход которого является аналоговой выходной шиной, второй вход сумматора является ана5

13398 логовой входной шиной, третий вход сумматора подключен к выходу первого регулируемого источника компенсирующего сигнала, выход подключен к »хо5 ду усилителя-ограничителя, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, введены три усилителя рассогласования, второй и третий регулируемые источники компенсирующих сигналов, элемент HF., элемент

ИЛИ-НЕ, первый и второй компараторы, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ-НЕ и соответственно к первым входам второго и третьего усилителей рассогласования, неинвертирую— щий вход первого компаратора объединен с инвертирующим входом второго компаратора и первым входом первого усилителя рассогласования и подключен к выходу усилителя-ограничителя, инвертирующий вход первого компаратора подключен к выходу второго регулируемого источника компенсирующего сигнала, управляющий вход которого подключен к выходу второго усилителя рассогласования, а вход разрешения управления подключен к второму выходу блока управления, четвертый выход которого является первой выходной шиной и через элемент НЕ подключен к треть— ему входу элемента ИЛИ-НЕ, выход которого является второй выходной шиной, при этом вторые входы второго и треть 5его усилителей рассогласования объединены и являются шиной порогового напряжения, выход третьего усилителя рассогласования подключен к управляющему входу третьего регулируемого ис40 точника компенсирующего сигнала, выход которого подключен к неинвертирующему входу второго компаратора, а вход разрешения управления подключен к третьему выходу блока управления, 45 пятый выход которого подключен к входу разрешения управления первого регулируемого источника компенсирующего сигнала, управляющий вход которого подключен к выходу первого усилителя рассогласования, второй вход которого подключен к шине нулевого потенциала.

2. Устройст»о по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления выполнен на шести элементах И, первом, втором и третьем тиггерах, формирователе импульсов, счетчике, делителе частоты, элементе НЕ, генераторе тактовых импульсов, выход которого подключен к входу делителя частоты, первому входу первого элемента И и через элемент НŠ— к первому входу второго элемента И, выход которого является четвертым выходом блока управления, вторые входы первого и второго элементов И объединены и подключены к выходу первого триггера, вход установки в единичное состояние которого объединен с входом обнуления счетчика и является входом блока управления, вход установки в нулевое состояние первого триггера подключен к выходу формирователя импульсов, вход которого подключен к выходу счетчика, счетный вход которого подключен к выходу первого элемента И, который является первым выходом блока управления, третьи входы первого и второго элементов И объединены и подключены к выходу третьего элемента И, первый вход которого объединен с первым входом четвертого элемента И, счетным входом третьего триггера и подключен к прямому выходу второго триггера, счетный вход которого подключен к выходу делителя частоты, инверсный выход подключен к первому входу пятого элемента И и первому входу шестого элемента И, выход которого является третьим выходом блока управления, а второй вход объединен с вторым входом третьего элемента И и подключен к прямому выходу третьего триггера, инверсный выход которого подключен к вторым входам четвертого и пятого элементов И, выходы которых являются соответственно вторым и пятым выходами блока управления.

1339888

np2 пр.д

Составитель В.Першиков

Редактор Л.Гратилло Техред Л.Сердюкова Корректор M,Ïoæo

Заказ 4245/55 Тираж 901 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4