Устройство для измерения времени установления выходного сигнала цифроаналоговых преобразователей

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах контроля динамических параметров цифроаналоговых преобразователей (ЦАП). Изобретение позволяет ускорить измерение времени установления выходного сигнала ЦАП с экспоненциальным конечным участком переходной характеристики. Предварительно с помощью вспомогательного ЦАП компенсируется установившийся сигнал контролируемого ЦАП. С помощью двухпороговых компараторов фиксируют моменты вхождения переходного процесса выходного сигнала контролируемого ЦАП в зоны, ограниченные уровнями ±U<SB POS="POST">1</SB> и ±U<SB POS="POST">2</SB>. Результат измерения фиксируют путем суммирования первого кода, пропорционального моменту вхождения сигнала ЦАП в первую зону, и масштабированного второго кода, пропорционального интервалу времени между моментами прохождения сигнала между уровнями U<SB POS="POST">1</SB> и U<SB POS="POST">2</SB> (или -U<SB POS="POST">1</SB> и -U<SB POS="POST">2</SB>). Коэффициент масштабирования зависит от соотношения значений U<SB POS="POST">1</SB>, U<SB POS="POST">2</SB> и кванта контролируемого ЦАП. Для этого в устройство , содержащее формирователь разнополярных пороговых уровней, задатчики кодов, коммутатор, двухпороговые компараторы, ЦАП, компараторы, сумматор, триггеры, счетчики, элементы И и генератор импульсов, введен элемент задержки. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (д1) q Н 03 М 1/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4332922/24 — 24 (22) 01.10.87 (46) 30.04.89, Бюл, ¹ 16 (71) Гомельский политехнический институт (72) Е,Г,Абаринов и Ю,А.Козусев (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Н - 1019628, кл..Н 03 М 1/12, 1982.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1298916, кл, Н 03 M 1/10, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ УСТАНОВЛЕНИЯ ВЫХОДНОГО СИГНАЛА

ЦИФРОАНАЛОГОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах контроля динамических параметров, цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) ° Изобретение позволяет ускорить измерение времени установления выходного сигнала ЦАП с экспоненциальным конечным участком переходной характеристики. Предварительно с поИзобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано в автоматизированных системах контроля динамических параметров цифроаналоговых преобразователей (ЦАП), Цель изобретения — повышение быстродействия устройства.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит задатчики 1,2 кодов, коммутатор 3, формирователь мощью вспомогательного ЦАП компенсируется установившийся сигнал контролируемого ЦАП, С помощью двухпороговых компараторов фиксируют моменты вхождения переходного процесса выходного сигнала контролируемого ЦАП в зоны, ограниченные уровнями +11, и

->1<. Результат измерения фиксируют путем суммирования первого кода, пропорционального моменту вхождения сигнала ЦАП в первую зону, и масштабированного второго кода, пропорционального интервалу времени между моментами прохождения сигнала между уровнями 1, и П (или 1 „ и Ц ), Коэффициент масштабирования зависит от соотношения значени| П,, 1! „ и кванта контролируемого ЦАП. Для этого в устройство, содержащее формирователь разнополярных пороговых уровней, задатчики кодов, коммутатор, двухпороговые компараторы, UAP., компараторы, сумматор, триггеры, счетчики, фы элементы И и генератор импульсов, Д введен элемент задержки. 1 ил.

4 разнополярных пороговых уровней, двухпороговые компараторы 5, 6, компараторы 7, 8, ЦАП 9, сумматор 10, RS-триггеры 11, 12, триггер 13, реверсивный счетчик 14, счетчики 15, 16 импульсов, элементы И !7-19, формирователь 20 импульсов, генератор

21 тактовых импульсов1элемент 22 задержки, выходную шину 23 и вход" ную шину 24 для подключения контролируемого ЦАП 25.

1476605 ь >; (0,6-0,8) /f,, 1n U /О 5h к= — — — — —

1п Ц1/Ц (2) UAII 9 предназначен для компенсации установившегося сигнала контролируемого ЦАП 25 путем преобразования кода реверсивного счетчика 14 в сигнал противоположной полярности. Формирователь 4 формирует пороговые уровни U i для днухпорогового компаратора 5, уровни f Q для цвухпорогоного компаратора 6, уровни +ц, для компараторов 7, 8,причем Ц,vU U

Двухпорогювые компараторы 5 и 6 формируют сигналы "1" при попадании сигнала сумматора 10 соответственно в зоны + U, и fUq. Время установления определяется как интервал времени от момента смены кода на входе контролируемого ЦАП до момента последнего вхождения выходного сигнала,ЦАП н зону, граничные значения которой отличаются от установившегося сигнала на половину кванта + О, 5 h, В исходном состоянии триггеры

11-13 обнулены, сигналом "1" формирователя 20 к выходной шине 23 устройства через коммутатор 3 подключен конечный код К задатчика кодов, С выхода ПАР 25 на вход 24 сумматора

10 постунает установившийся сигнал.

Через элемент И 17, открытый сигналом "1" с инверсного выхода триггера

12, импульсы генератора 21 импульсов поступают на счетный вход счетчика

14 импульсов. Компараторы 7 и 8 управляют так, чтобы сигнал сумматора

10 попал в зону +U ° При этом оба компаратора 7 и 8 устанавливаются в состояние "0", реверсинный счетчик

14 блокируется и компенсирующий сигнал IIAII 9 в дальнейшем изменяется

40 линь при изменении кода NK задатчика 1.

При поступлении имульса на вход запуска устройства счетчик 15 импульсов обнуляется, а триггер 12 устанавливается в единичное состояние, блокируя элемент И 17. В момент переключения триггера 12 запускается формирователь 20. На требуемое время на выходе формирователя 20 устанавливается сигнал 0, через коми и 50 мутатор 3 на шину 23 подключается начальный код NH задатчика 2. В момент окончания импульса формирователя 20 на шине 23 происходит обратная смена кодов МН NK, на выходе

ПАП 25 начинается контролируемый переходный процесс. В этот момент через элемент И 18 на счетный вход

4 счетчика 15 импульсов начинают поступать импульсы генератора 21 импульсов с частотой f, . В счетчике 16 импульсон формируется код, пропорциональный текущему времени от момента начала измеряемого времени установления.

Выходной сигнал,ЦАП 25 контролируется с помощью днухпороговых компараторов 5 и 6 ° При попадании сигнала в зону +U, триггер ll сигналом компаратора 5 устанавливается в состояние "1", а при попадании сигнала в зону +U< триггер ll устанавливается в состояние "0" сигналом компаратора

6, Таким образом, на выходе триггера

11 формируются импульсы длительностью

Т -Т,, где Т, — момент входа н зону

+U„, Т вЂ” момент входа н зону +11, Кроме того, в момент Т, осуществляется запись кода счетчика 15 импульсон в счетчик 16 импульсов, запись осуществляется по фронту сигнала Ртриггера 13, который переключается в состояние, соответствующее состоянию компаратора 5 по спаду импульса элемента И 18, Счетчик 15 импульсов срабатывает по фронту импульсов элемента И 18, поэтому моменты переключения счетчика 15 импульсов и записи его кода разнесены во времени на половину периода — 0,5/f1,. .Импульс длительностью Т -Т, с выхода триггера

11 через элемент 22 задержки поступает на вход элемента И. 19. Иа счетный вход счетчика 16 импульсов через элемент И 19 в течение интервала Т -Т „ поступают импульсы генератора ?1 импульсов с частотой f . Задержка необходима для разнесения во времени моментов записи кода в счетчик 16 импульсов и начала счета импульсов .с частотой К ; в противном случае возможна потеря информации, достигающая величины 0,5 f /f,, Ввиду того, что

Е К„, время задержки элемента 22 достаточно выбрать из условия:

После окончательного вхождения сигнала ЦАП 25 в зону +1 < в счетчике

16 импульсов будет сформирован код .

N=f„T„+f (ò,-т,)=f,(т,+к(т;-т„)j (l)

Коэффициент K=f /f, определяется соотношением уровней U„ U< и величины h кванта ЦАП 25:

1476605 (3)

15 (4) (5) (6) Ту 1п U /Oi5Ь, Т1=Туст "1n "г/

Т -Т, =7ьln U, /Б

25

<1п U И Ту -ре

На конечном участке переходной характеристики контролируемого IIAII

его выходной сигнал аппроксимируется экспоненциальной функцией;

t-T t-T

U(t) U ехр- — —" U ехр(— — )=

t и

t-T ьст

=О, 5h ехр (- — — ), где . — постоянная времени экспоненциального процесса.

Так как U(T, )=V,, П(Т )=Б, U(Tчс,)=0,5h, из последней формулы получим:

Подставим величины К, Т,, Т вЂ” Т, в формулу (1):

1n U /О 5h

N=f ",Т -.1n U /0,5h+ — — +--* —

1п U,/U

Таким образом, в счетчике 16 импульсов формируется код, пропорциональный времени установления выходного сигнала ЦАП.

Величина К определяется расчетным путем, а моменты Т, и Т выделяются с помощью компараторов 5 и 6, Формула изобретения

Устройство для измерения времени установления выходного сигнала цифроаналоговых преобразователей, содержащее формирователь разнополярных пороговых уровней, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами первого двухпорогового компаратора, первым и вторым входами второго двухпорогового компаратора, первыми входами первого и второго компараторов, выход первого двухпорогового компаратора соединен с S-входом первого

RS-триггера, выход второго двухпорогового компаратора соединен с R-входом первого RS-триггера, вторые входы первого и второго компараторов о

50 объединены с третьими входами перво1 ,го и второго двухпороговых компараторов и подключены к выходу сумматора, а выходы первого и второго компараторов соединены с первым и вторым входами управления счетом реверсивного счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выходы соединены с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого является входной шиной, два задатчика кодов, выходы которых соединены соответственно с информационными входами коммутатора, выходы которого являются выходной шиной устройства, установочный вход первого счетчика импульсов объединен с S-входом второго RS-триггера и является шиной "Пуск", R-вход второго RS-триггера подключен к выхо— ду переполнения первого счетчика импульсов, инверсный выход соединен с первым входом первого элемента И, а прямой выход — первым входом второго элемента И и входом формирователя импульсов, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора и вторым входом второго элемента И,выход которого соединен с С-входом D-триггера и счетным входом пе; зого счетчика импульсов, выходы кот рого соединены соответственно с информационными входами второго счет :ика импульсов, синхронизирующий вход которого соединен с выходом D-триггера, а счетный вход соединен с выходом третьего элемента И, генератор импульсов, первый выход которого соединен с третьим входом второго элемента И и вторым входом первого элемента И, второй выход генератора импульсов соединен с первым входом третьего элемента И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введен элемент задержки, вход которого соединен с прямым выходом первого RS-триггера, а выхсд — с вторым входом третьего элемента И, Э-вход D-триггера подключен к выходу первого двухпорогового компаратора, 1476605

Составитель В,Смирнов

Редактор О.Спесивых Техред А.Кравчук Корректор И,Муска

Заказ 2167/56 Тираж 885 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

П изводственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул. Гагарина,!01

POÈ9Ý0Ä