Цифровой измеритель времени установления цифроаналоговых преобразователей

 

Изобретение относится к импульсной технике и служит для повьшения точности измерения. Измеритель содержит генератор 1 запускающих импульсов, делители 2 и 6 частоты, блок 5 сравнения, формирователь 7 импуЛьсов, источник 8 питания, сумматор 10, счетчик 11 усреднения- N измерений , блок 12 измерения опорного уровня , цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 13, блок 15 уровней, генератор 16 счетных импульсов, блок 17 управления , триггер 18, злементы И 19, 21 и 22, элемент НЕ 20 и счетчики 26, 27 и 29 импульсов, пересчета и суммирукяций,. Для достижения поставленной цели в устройство введены блок 9 сравнений, сумматор 14, злементы И 23 и 25, триггер 24 и злементы ШШ 28 и 30, а также образованы новые функциональные связи. Измеритель имеет возможность работать в двухрежимах: режиме измерения опорного уровня (установившегося значения уровня сигнала на выходе исследуемого ЦАП) и режиме измерения времени установления уровня сигнала на выходе исследуемого ЦАП. 3 ил. (/)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1420599 д1 (51) 4 G 04 F 10/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4090135/24 -21 (22) 16.07.86 (46) 30.08.88. Бюл. Р 32 (72) В.Б. Квядарас, Э.К. Багданскис и Р.И. Груздас (53) 621.38(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1065822, кл. G 04 F 10/22, 1984.

I (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЪ ВРЕМЕНИ УСТАНОВЛЕНИЯ ЦИФРОАНАЛОГОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к импульсной технике и служит для повышения точности измерения. Измеритель содержит генератор 1 запускающих импульсов, делители 2 и 6 частоты, блок 5 сравнения, формирователь 7 импульсов, источник 8 питания, сумматор

10, счетчик 11 усреднения ° N измерений, блок 12 измерения опорного уровня, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 13, блок 15 уровней, генератор

16 счетных импульсов, блок 17 управления, триггер 18, элементы И 19, 21 и 22, элемент НЕ 20 и счетчики 26, 27 и 29 импульсов, пересчета и суммирукнций. Для достижения поставленной цели в устройство введены блок 9 сравнений, сумматор 14, элементы И

23 и 25, триггер 24 и элементы KIN 28 и 30, а также образованы новые функциональные связи. Измеритель имеет возможность работать в двух. режимах: режиме измерения опорного уровня (установившегося значения уровня сигнала на выходе исследуемого ЦАП) и режиме измерения времени установления уровня сигнала на выходе исследуемого ЦАП. 3 ил. С:

1420599

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для измерения времени установления цифроаналоговых преобразователей.

Ц пью изобретения является повышение точности измерения.

На фиг. 1 представлена структурная схема цифрового измерителя; на фиг.2 " структурная схема блока управления; 10 на фиг. 3 — структурная схема блока измерения опорного уровня.

Измеритель содержит генератор 1 запускающих импульсов, делитель 2 частоты, входную шину 3, преобразова" 15 тель 4 ток — напряжение, блок 5 сравнения, делитель 6 частоты, формирователь 7 импульсов, источник 8 питания, блок 9 сравнения, сумматор 10, счетчик 11 усреднения Ы измерений, блок 12 20 измерения опорного уровня, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 13, сумматор 14, блок 15 уровней, генератор 16 счетных импульсов, блок 17 управления, триггер 18, элемент И 19, элемент НЕ 20, элементы И 21 — 23, триггер 24, элемент И 25, счетчик 26 импульсов, счетчик 27 пересчета,элемент ИЛИ 28, суммирующий счетчик

29, элемент ИЛИ 30, входные шины 31 ЗО и 32.

Выход генератора 1 запускающих импульсов соединен с первыми входами делителей 2, 6 частоты, вторые входы которых соединены между собой и подключены к первому выходу блока 17 и вторым входам счетчиков 26 и 27,Третий вход делителя 2 соединен.с вторым выходом блока 17, а выход делителя 2 является выходной шиной 31 и 40 через формирователь 7 подключен к первым входам триггера 18 и счетчика

11 выход которого соединен с вторым входом блока 17, третий выход которого подключен к третьему входу блока „

12 и входу блока 15, первый выход которого соединен с вторым входом сумматора 14, выход которого подключен к второму входу блока 9, выход которого соединен с вторым входом блока 12, первая группа выходов которого подключена к информационным входам цифроаналогового преобразователя

t3 выход которого соединен с первым входом сумматора 14. Выход делителя

6 подключен к первому входу блока 12, второй вход которого подключен к первому входу блока 17, четвертый вход которого соединен с входом управления источника 8, выход которого является выходной шиной 32 измерителя.

Выход генератора подключен к первому входу элемента И 22, выход которого соединен с первым входом счетчика 27, выход переноса которого подключен к первому входу счетчика 26 °

Входная шина 3 подключена к входу преобразователя 4 ток - напряжение, выход которого соединен с первыми входами блоков 5, 9 сравнения, второй вход последнего из которых подключен к выходу сумматора 10, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом цифроаналогового преобразователя 13 и с вторым выходом блока 15, а выход блока 5 подключен к первому входу элемента И 25, третий вход которого соединен.с выходом элемента НЕ 20, а второй вход подключен к первому выходу триггера 18, второму входу элемента И 19 и второму входу элемента И 21, первый вход которого соединен с выходом генератора

16, а выход подключен к первому входу. элемента ИЛИ 28, второй вход которого соединен с выходом элемента И 22, а выход соединен с первым входом суммирующего счетчика 29, выход которого подключен к первому входу триггера

24, выход которого соединен с треть им, входом элемента И 22, второй вход которого соединен с вторым входом счетчика 11, вторым входом элемента И 23, пятым выходом блока 17 и вторым входом триггера 18 второй выход которого подключен к третьему входу элемента И 23, выход которого соединен с вторым входом триггера 24, а выход первого блока 9 подключен к первому входу элемента И 19, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 30, второй вход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ 30, выход которого соединен с вторым входом суммирующего счетчика 29. Первый вход элемента И 23 и вход элемента НЕ 20 подключены к выходу формирователя 7.

Блок 17 управления (фиг. 2 ) содержит RS-триггер 33, одновибратор

34, RS-триггер 35, одновибратор 36, дифференцирующую цепочку 37, одновибратор 38 и RS-триггер 39.

Вход S триггера 33 подключен к входу "Пуск" блока 17 управления, ц а выход соединен: с входом дифференирующей цепочки 37, выход которой

3 142 является первым выходом блока 17 управления; с входом одновибратора 38, выход которого является вторым выходом блока 17 управления; с четвертым выходом блока 17 управления; с входом одновибратора 34.

Выход одновибратора 34 сбединен с S-входом триггера 35, R-вход которого подключен к первому входу блока

17 управления, а выход триггера 35 является третьим выходом блока 17 управления и соединен с входом одновибратора 36, выход которого подключен к S-входу триггера 39, выход которого является пятым выходом блока

17 управления, а R-вход соединен с

R-входом триггера ЗЗ и является вторым входом блока 17 управления.

Блок 12 измерения опорного уровня (фиг ° 3) содержит одновибратор 40, элемент И 41 и регистр 42.

Первый вход блока 12 измерения опорного уровня соединен с входом одновибратора 40, выход которого подключен к первому входу элемента

И 41, второй вход. которого соединен с третьим входом блока измерения опорного уровня, а выход элемента

И 41 подключен к первому входу регистра 42, второй вход которого соединен с вторым входом блока измерения опорного уровня, информационные выходы регистра являются первой группой информационных выходов блока измерения опорного уровня, а второй выход регистра 42 является вторым выходом блока измерения опорного уровня, Измеритель работает следующим образом.

Процесс измерения состоит из двух режимов: режима измерения опорного .уровня (установившегося значения уровня сигнала на выходе исследуемого ЦАП); режима измерения времени установления уровня сигнала на выходе исследуемого ЦАЛ.

Исследуемый цифроаналоговый преобразователь подключается к шинам

31, 32 и шине 3 измерителя. Информационный вход исследуемого ЦАП подключается к шине 31 измерителя, а шина питания подключается к шине 32, выход ЦАЛ соединяется с шиной 3 измерителя.

После подключения исследуемого ЦАЛ к измерителю осуществляется запуск режима измерения опорного уровня .путем подачи управляющего сигнала (на0599

4 жатнем кнопки "Пуск, входящей в состав блока 17 управления) . При этом запускается источник 8 питания, подается напряжение на исследуемый ПАП, и на первом выходе блока 17 управления формируется короткий импульс, который обнуляет делители 2 и 6, а также счетчики 27 и 26.

По заднему фронту жшульса на первом и втором выходах блока 17 формируется импульс, по которому осуществляется предустановка делителя 2.

Выходные импульсы генератора 1 де" лятся по частоте в делителях 2 и 6, 10

15 имеющих равные коэффициенты деления

P. Предварительная установка делителя

2 обеспечивает задержку формирования импульса на выходе делителя 6 относительно импульса на выходе делителя 2.

Величина задержки, необходимой для измерения установившегося значения

20 сигнала на выходе исследуемого ЦАП, устанавливается оператором перед началом измерения.

По заднему фронту импульса по второму выходу на третьем выходе блока

17 формируется импульс, длительность которого определяется временем, нсоб" ходимым для измерения установившегося

30 значения сигнала на выходе исследуемого ЦАП.

На время действия импульса на третьем выходе снимается напряжение с выхода блока 15 и включается блок 12.

На информационный вход исследуемого ЦАП с шины 31 измерителя поступают импульсы с выхода делителя 2.

Выходной сигнал исследуемого ЦАП по40 ступает через входную шину 3 на пре образователь 4 ток — напряжение.

Выходное напряжение преобразователя 4 пропорционально выходному току исследуемого ЦАП и ограничено с одной, 45 неиспользуемой при измерении времени установления, стороны. Напряжение с выхода преобразователя 4 подается на первый вход блока 9, на второй вход которого через сумматор 14 пос50 тупает выходное напряжение ЦАП 13.

Если уровень напряжения на первом входе блока 9 сравнения превышает уровень напряжения на его втором входе, то на выходе блока 9 формируется выходной импульс.

Блок 9 сравнения, ЦАП 13 и блок 12 измерения опорного уровня составляют .аналого-цифровой преобразователь поразрядного приближения.

20599

20

5 14

Щцущий одновибратор 40 формирует короткий импульс, который поступает через элемент И 41 на регистр 42 поразрядного приближения. Выходной код регистра поразрядного приближения поступает на информационные входы ЦАП

13. Через второй вход блока измерения опорного уровня на регистр 42 из блока 9 сравнения поступает результат сравнения входного сигнала и опорного: уровня. После сравнения всех pasрядов, т.е. после получения выходного кода регистра 42, пропорционального установившемуся уровню сигнала на выходе исследуемого ЦАП, регистр 42 формирует на втором выходе импульс, который поступает на первый вход блока:. 17 управления. По этому импульсу снимается сигнал с третьего выхода блока 17 управления и заканчивается рЮким измерения опорного уровня, с окончанием которого включается блок 1.5.

По импульсу на первом входе блока 17 управления на его пятом выходе формируется потенциальный уровень напряжения, длительность которого определяет длительность режима измерения времени установления. При этом снимается запрет с второго входа триггера 18, счетчика .11, подаются отпирающие уровни на вторые входы элементов И 22 и 23.

Выходные импульсы формирователя

7 поступают на первый вход триггера

18 и поочередно устанавливают его s один-из двух устойчивых состояний.

Выходной импульс с первого выхода триггера 18 отпирает элементы И 21 и 25. При этом импульсы с выхода генератора 16 через элементы И 21 и

ИЛИ 28 поступают на вход суммирующего счетчика 29.

Длительность импульса на выходе триггера 18 равна периоду повторения импульсов запуска исследуемого ЦАП.

Емкость суммирующего счетчика 29 определяется соотношением

Если напряжение на первом входе блока 5 превьппает уровень напряжения на. его втором входе, то на выходе блока 5 сравнения формируется импульс.

Этот импульс поступает на первый вход элемента И 25, на второй и третий входы которого поступают импульсы с выходов соответственно триггера 18 и инвертированный элементом НЕ 20 импульс формирователя 7.

При совпадении импульсов на всех входах элемента И 25, что имеет место синхронно с каждым вторым импульсом запуска, на выходе последнего формируется импульс. Длительность импульса на выходе элемента И 25 равна временному интервалу, когда мгновенное значение сигнала превьппает уровень отсчета. Сигнал с выхода элемента НЕ 20 запирает элемент И 25 при окончании импульса на выходе исспедуемого ЦАП. Импульсы с выхода элемента И 25 через элемент ИЛИ 30 поступают на вход обнуления суммирующего счетчика 29..

Аналогично в случае, когда игйовенное значение сигнала на первом входе блока 9 сравнения становится меньше уровня отсчета на втором входе, на.его выходе формируется импульс, поступающий через элементы И 19 и ИЛИ

30 на вход обнуления суммирующего счетчика 29.

Таким образом, последнее обнуление суммирующего счетчика 29 происходит синхронно с последним входом сигнала исследуемого ЦАП в зону, заданную

40 уровнями отсчета, а прекращение счета суммирующим счетчиком 29 происходит синхронно с началом следующего иипульса формирователя 7. При этом количе ство импульсов, подсчитанных суимиру- .

4 ющим счетчиком 29, пропорционально временному интервалу между входом выходного сигнала исследуемого ЦАП в зону, заданную уровнями отсчета и следукпцим импульсом формирователя 7, и определяется выражением

М 7 t /t где th — период повторения импульсов делителя 2 частоты;, t ö"" период следования счетных импульсов генератора 16.

Выходные сигналы исследуемого ЦАП

1 поступают на вход преобразователя и с его выхода подаются на блоки 5 и 9.

m М- m ", (2).

<и - t„ сч где М = — — емкость суммирующего

<и

t счетчика 29; „ — время последнего входа сигнала исследуеиого ЦАП в зону между уровнямиотсчета;

7 14 — период повторения им л пульсов делителя 2 частоты;

t — период следования счетных импульсов генератора 16; ш — число импульсов, поступивших на вход,счетчика 29.

После этого осуществляется определение измеряемого времени установления исследуемого ЦАП.

Суммирующий счетчик 29 емкостью

М остается незаполненным на количество импульсов m пропорциональных времени установления исследуемого

ЦАП.

После выключения триггера 18 следующий импульс формирователя 7 проходит через отпертый элемент И 23 и переключает триггер 24 в положение, при котором отпирается элемент И 22 и импульсы с выхода генератора 16 через элемент И 22 поступают на счетный вход счетчика пересчета 27, имеющего емкость М, и через элемент ИЛИ

28 на счетный вход суммирующего счетчика 29.

После поступления недостающих до заполнения счетчика 29 m импульсов счетчик 29 формирует импульс переноса, которыи возвращает триггер 24 в исходное состояние.

Поступление счетных импульсов в счетчики 27 и 29 прекращается. При этом m> импульсов, пропорциональных времени установления, исследуемого

ЦАП, оказываются перенесенными в счетчики 27 и 26.

Следующим импульсом формирователя

7 измерение повторяется. Циклы измерения повторяются N pas, т.е. до тех пор, пока на выходе счетчика 11 ус реднения N измерений не сформируется импульс, поступающий на второй вход блока 17 управления. Этим импульсом снимается сигнал на пятом выходе блока 17, чем заканчивается этап измерения времени установления.

Формула из обретения

Цифровой измеритель времени установления цифроаналоговых преобразователей, содержащий генератор запускающих импульсов, первый и второй делители частоты, формирователь импульсов, источник питания, первый блок

20599 8 сравнения, счетчик усреднения N изме рений, блок измерения опорного уровня, цифроаналоговый преобразователь, 5 первый сумматор блок уровней генеУ Р ратор счетных импульсов, блок управления, первый триггер, элемент НЕ, три элемента И, счетчйк импульсов, счетчик пересчета и сумьярующий счетчик, выход генератора запускаюших импульсов соединен с первыми входами первого и второго делителей частоты, вторые входы которого соединены между собой и подключены к первому вы15 ду блока управления и вторым входам счетчика импульсов и счетчика пересчета, третий вход первого делителя частоты соецинен с вторым входом бло ка управления, а выход первого дели20 теля частоты является первой выходной шиной измерителя и через формирователь импульсов подключен к первым входам первого триггера и счетчика усреднения N измерений, вь-,.«сд котo-.

25 рого соединен с вторым зхсдсм блока управления, первый выхо;» которого подключен к третьему входу блока измерения опорного уровня н входу бло— ка уровней, первый выход «o-.орого

3Q соединен с вторым входом первого сумматора, .выход которого подклю-1 .н к второму входу первого б.|ока сравне ния выход которого соединен с зторым входом блока измерения опорного уровня, первая группа вькодав которо35 го подключена к информационным вк«;дам цифроаналогового преобраз".çателя выход которого соединен с первым входом первого сумматора, ввод второго делителя частоть: подключен к первому входу блока измерения опорного уров. ня, второй выход которого подключен, к первому входу блока управления, Ф четвертый выход которого соединен с входом управления источника питания, 45 выход которого является второй выходной шиной измерителя, выход гене ратора счетных импульсов подключен к первому входу второго элемента И, выход которого соединен с первым входом счетчика пересчета, выход переноса которого подключен к первому входу, счетчика импульсов, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью .повышения точности измерения, в него допол нительно введены преобразователь roKнапряжение, второй блок сравнения, второй сумматор, четвертью и пятый элементы И, второй триггер, пятый

9 14 элемент И, первый и второй элементы

ИЛИ, причем входная шина подключена к входу преобразователя ток - напряжение, выход которого соединен с первыми входами первого и второго блоков сравнения, второй вход последнего из которых подключен к выходу второго сумматора, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом цифроаналогового преобраователя и вторым выходом блока уровей, а выход второго блока сравнения подключен к первому входу пятого з лемента И, третий вход которого соеДинен с выходом элемента НЕ, а второй вход подключен к первому выходу

Первого триггера и второму входу четвертого элемента И и к второму входу третьего элемента И, первый вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, а выход подключен к: первому -входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вы ходом второго элемента И, а выход

20599 10 соединен с первым входом суммирующего счетчика, выход которого подключен к первому входу второго триггера, выход .которого соединен с третьим входом второго элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом счетчика усреднения N измерений, вторым входом первого элемента

И, пятым выходом блока управления и вторым входом первого трйггера,второй выход которого подключен к третьему входу первого элемента И, выход которого соединен с вторым входом второго триггера, а выход первого блока сравнения подключен к первому входу четвертого элемента И, выход которо го соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом суммирующего счетчика, а первый вход первого элемента И и вход элемента НЕ подключены

25 к выходу формирователя импульсов.

1420599

Составитель Ю. Шишкин

Техред М.Ходанич Корректор С. Некмар

Редактор М.Циткина

Заказ 4330/54

Тираж 373 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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