Устройство для измерения динамических характеристик цифроаналоговых преобразователей

 

Изобретение относится к измерительной и преобразовательной технике и может быть использовано для измерения динамических характеристик цифроаналогых преобразователей. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство для измерения динамических характеристик цифроаналоговых преобразователей содержит датчик 1 кода, осциллограф 2, управляемый источник 3 опорного напряжения, компаратор 4, генератор 5 тактовых импульсов, сумматор 6, управляемый делитель 7 напряжения, генератор 8 пилообразного напряжения, выходную 9 и входные 10-12 шины и поверяемый цифроаналоговый преобразователь 13. Положительный эффект достигнут за счет исключения нелинейных эффектов в измерительном тракте, обусловленных перегрузкой тракта и временем восстановления его после перегрузки. 2 ил.

СОЮЗ СОБЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 1511 4 Н 03 И 1/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4302483/24-24 (22) 16.07.87 (46) ?3.!1.89. Вил. М - 43 (7?) !!.К„ Ваулнн, Н,П. Ермилов, А.C., Мельников и А„.М. Симагин (53) 681.325 (088.8) (56) Дубовой Н.Д, и др..Измерения и контроль в микроэлектронике./Под редакцией A.A. Сазонова. — М„: Высшая школа, 1984.

Авторское свидетельство СССР !! 1?75766, кл. H 03 М 1/10, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДПЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМ!ЛГ . СК11Х ХАРР КТГРИСТИК ЦИ РОА1!АЛОГОП, ВОВРАЗO t X1 1:1! é (57) Изобретение относится к измерительной и нреобразогат (ьной технике н может быгь нспользовапо для нз2 мерения динамических характеристик цифроаналоговых преобразователей. Цель изобретения — повышение точностиизмерения,устройство для измерения динами" ческих характеристик цифроаналоговых преобразователей содержит датчик 1 кода, осциллограф 2, управляемый источник 3 опорного напряжения, компаратор 4, генератор 5 тактовых импуль" сов, сумматор 6, управляемый делитель 7 напряжения, генератор 8 пилообразного напряжения, выходную 9 и входные 10-12 шины и поверяемый цифроаналоговый преобразователь 13. Положительный эффект достигнут за счет исключения нелинейных эффектов в измерительном тракте, обусловленных перегрузкой тракта и временем восстановления его после перегрузки. 2 ил, i 524173

Изобретение относится к измерительной и преобразовательной технике и может быть использовано для измерения динамических характеристик цифроанапоговых преобразователей (ЦАП), операционных усилителей и др.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На фиг.l представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 первходная характеристика на экране осциллографа.

Устройство для измерения динаиических характеристик ЦАП (фиг.l). содержит датчик 1 кода, осциллограф 2, управляемый источник 3 опорного напряжения, компаратор 4, генератор 5 тактовых импульсов, сумматор 6, управляемый делитель 7 напряжения, ге- 20 нератор 8 пилообразного напряжения, выходную шину 9, входные тины 10-12 и контролируемый ЦАП 13.

Устройство работает следующим об— разом. 25

Измерение динамических параметров

ЦАП (время установления выходного сигна««а, времени задержки, задержки распространения и др,) осуществляется в устройстве по теневой маске, которая образуется на экране осциллографа и является осциллограммой иссиF дуемого переходного процесса.

На цифровые входы контропируемого

ЦАП 13 поступают с выходов датчика 1 кода по выходной информационной шине

9 чередующиеся две кодовые комбинации

N, и N . Период смены кодовых комбинаций определяется частотой генератора 4

5 импульсов, который синхронизирует также запуск горизонтальной развертки осциллографа 2. На выходе ЦАП 13 попеременно образуются два уровня нап-. ряжения, соответствующие кодам N, и N 45 !

Сигнал с выхода ЦАП 13 поступает по входной информационной шине ll на первый вход компаратора 4, на второй вход которого поступает с выхода сумматора 6 сигнал сложной формы, пред- ставляющий собой сумму постоянного уровня напряжения с. выхода управляемого источника 3 и пилообразного напряжения с выхода управляемого делителя 7 напряжения, На информационный

55 вход управляемого делителя 7 пилообразное напряжение поступает с выхода генератора 8 пилообразного напряжеиия. Это же напряжение поступает на вход У вертикаль««ого усиления осциллографа 2. Частота повторения пилообразного напряжения F„ много меньше частоты F импульсов генератора 5, что обуславливает практически постоянную величину выходного напряжения сумматора 6 за период сме««ь« уровней U<(N) на U<(N ) на выходе ЦАП

13. Величина выходного напряжения Е управляемого источника 3 регулируется сигналом по второй входной управляющей нине 10 таким образом, чтобы постоянная составляющая выходного напряжения сумматора 6 находилась в середине исследуемого диапазона напряжений ЦАП 13. Амплитуда биополярного пилообразного напряжения на выходе управляемого делителя 7 напряжения регулируется сигналом, поступающим на первую входную управляющую шину 12 таким образом, чтобы переменный сигнал на выходе сумматора 6 перекрывал исследуемый. диапазон выходных напряжений ЦАП 13. Выходной сигнал компаратора 4, соответствующий знаку разности его входных напряжений, поступает на вход Е осциллографа 2, управляя яркостью его луча. При этом, иэображение ««а экране осциллографа, представляет собой растр прямоугольной формы (Фиг.2), который состоит из n = Fz/F„,. практически горизонталь«ых линий. При движении луча вдоль каждой иэ э тих линий раз вертки яркость луча резко меняется при изменении выходного сигнала компаратора с высокого уровня на низкий, что обраэует "теневое" изображение (маску) исследуемого переходного процесса.

Протяженность во времени исследуемого участка выбирается установкой соответствующей длительности развертки осциллографа 2. Управляемые источник 3 и делитель 7 могут быть реализованы, например, на основе умножающих ЦАП.

Повышение точности измерения в f предлагаемом устройстве по сравнению с известным достигается за счет исключения нелинейных эффектов в измерительном тракте, обусловленных перегрузкой тракта и временем восстановления его после перегрузки. Управление уровнем пилообразного напряжения в блоке 7 позволяет выбирать для ис-. следования практически любую протяженность по вертикапи (относительно F. ) 5 15241 исследуемого участка переходной характеристики. При необходимости с помощью...устройства можно определять установившееся значение выходного напря5 жения ЦАП 13. Для этого коэффициент передачи управляемого делителя 7 уменьшается до нуля, а выходное напряжение Е, источника 3 устанавливается на таком уровне, чтобы компаратор

4 фиксировал равенство напряжения Е и выходного напряжения ЦАП 13, При этом напряжение на выходе сумматора

6 соответствует установившемуся значению напряжения на выходе ЦАП 13.

Кроме того, устройство может быть использовано для исследования динамических характеристик как операционных усилителей, так и устройств выборки и хранения (в режиме слежения), для этого достаточно включить измеряемые объекты между компаратором 4 и IIAII

13, используя выходные сигналы последнего как эталонные.

Разрешающая способность устройства по времени определяется быстродействием компаратора, а предельная разрешающая способность по уровню определяется собственными шумами компара- 3О тора и тепловыми процессами в нем, Точность измерения ограничивается в основном также шумами компаратора, под которыми понимается быстроменяющееся напряжение на выходе компаратора при короткозамкнутых его входах (при равенстве сравниваемых напряжений). За счет указанных шумов размывается граница свет — тень изобра73

6 жения на экране осциллографа, что приводит к погрешности фиксации измеряемого интервала времени.

Формул а изобретния

Устройство для измерения динамических характеристик цифроаналоговых преобразователей, содержащий датчик кода, выходы которого являются выходной шиной, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом синхронизации осциллографа, управляемый источник опорного напряжения, выход которого соединен с первым входом сумматора, а вход является первой входной шиной управления, и делитель напряжения, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повы-, шения точности измерения, в него введены компаратор и.генератор пило- образного напряжения, а делитель напряжения выполнен управляемым, управляющий вход которого является второй входной шиной управления, а выход соединен с вторым входом сумматора, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого является входной информационной шиной, а выход соединен с первым информацион««ым входом осциллографа, второй информационный вход которого объединен с инфор-. мационным входом управляемого делителя напряжения и подключен к выходу генератора пилообразного напряжения, вход датчика кода подключен к выходу генератора тактовых импульсов,