Устройство для измерения динамических характеристик быстродействующих цифроаналоговых преобразователей

 

Изобретение относится к цифроаналоговой технике, в частности к измерителям динамических характеристик (времени установления выходного напряжения, времени задержки, задержки распространения и др.) ЦАП. Предлагаемое изобретение позволяет повысить точность измерения при исследованиях ЦАП, выпускаемых промышленностью . Выходной код датчика 1 кода поступает на вход испытуемого ЦАП 27. Напряжение , образующееся на выходе ЦАП 27, сравнивается на компараторе 6 с напряжением сложной формы, формирующимся на выходе сумматора 4 из постоянного напряжения источника 3 и пилообразного напряжения управляемого делителя 5 и ЦАП 8 вертикальной развертки записи. Из сигнала ЦАП 9 горизонтальной развертки записи в блоке 12 стробразвертки формируется стробсигнал для компаратора. Выходной сигнал компаратора 6 записывается с помощью счетчиков 10 и 11 и мультиплексора 17 в блок 16 памяти. Информация об исследуемом процессе считывается из блока памяти с помощью счетчиков 21 и 22 и отображается на экране осциллографа 7 с помощью ЦАП 19, 20. 2 ил. Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 Н 03 M 1/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4911918/24 (22) 10.12.90 (46) 30.09.92. Бюл. № 36 (71) Московский научно-исследовательский институт приборостроения (72) Н.К.Ваулин, А,В,Игумнов, А,С.Мельников и А.И.Симагин (56) Аналого-цифровые преобразователи.

/Под ред. Г.Д,Вахтиарова. М„Сов. радио, 1980, с, 244-245.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1524173, кл. Н 03 М 1/10, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ ЦИФРОАНАЛОГОВЫХ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к цифроаналоговой технике, в частности к измерителям динамических характеристик (времени установления выходного напряжения, времени задержки, задержки распространения и др.) Предлагаемое изобретение относится к цифроаналоговой технике.

Устройство может быть использовано для исследований образцов ЦАП при изготовлении, а также при входном и выходном контроле изготовителями и потребителями

ЦАП.

Известно устройство для измерения динамических характеристик ЦАП, содержание датчик кодов, двойной компаратор, источник напряжений и осциллограф (1).

Однако оно предназначенодля определения времени установления выходного напряжения ЦАП на заданном уровне и не

ЦАП. Предлагаемое изобретение позволяет повысить точность измерения при исследованиях ЦАП, выпускаемых промышленностью. Выходной код датчика 1 кода поступает на вход испытуемого ЦАП 27. Напряжение, образующееся на выходе ЦАП

27, сравнивается на компараторе 6 с напряжением сложной формы, формирующимся на выходе сумматора 4 из постоянного напряжения источника 3 и пилообразного напряжения управляемого делителя 5 и ЦАП 8 вертикальной развертки записи. Из сигнала

ЦАП 9 горизонтальной развертки записи в блоке 12 стробразвертки формируется стробсигнал для компаратора, Выходной сигнал компаратора 6 записывается с помощью счетчиков 10 и 11 и мультиплексора

17 в блок 16 памяти. Информация об исследуемом процессе считывается из блока памяти с помощью счетчиков 21 и 22 и отображается на экране осциллографа 7 с помощью ЦАП 19, 20. 2 ил. позволяет исследовать процесс в любой его точке.

Известно устройство для измерения динамических характеристик быстродействующих ЦАП, содержащее датчик кода, выходы которого являются выходной шиной, генератор импульсов, управляемый источник опорного напряжения, вход которого является первой входной шиной, а выход соединен с первым входом сумматора, управляемый делитель, управляющий вход которого является второй входной шиной, а выход подключен к второму входу сумматора, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход кото1765890

35

45

55 рого является третьей входной шиной, и осциллограф (2).

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения динамических характеристик быстродействующих

ЦАП из-за погрешности компаратора, обусловленной конечностью времени восстановления компаратора после перегрузки.

При измерении .колебательных процессов на выходе ЦАП требуется многократное срабатывание и восстановление компаратора устройства в течение одного периода сигнала, что приводит к значительным погрешностям измерений в известном устройстве, Таким образом, целью изобретения является повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения динамических характеристик быстродействующих ЦАП, содержащее датчик кода, выходы которого являются выходной шиной, генератор импульсов, управляемый источник опорного напряжения, вход которого является первой входной шиной, а выход соединен с первым входом сумматора, управляемый делитель, управляющий вход которого является второй входной шиной, а выход подключен к второму входу сумматора, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого является входной шиной, и осциллограф, введены ЦАП вертикальной и ЦАП горизонтальной развертки записи, счетчик вертикальной и счетчик горизонтальной развертки записи, блок строб-развертки, делитель частоты, два формирователя, блок памяти, мультиплексор, преобразователь уровней напряжения, ЦАП ветикальной и ЦАП горизонтальной развертки считывания и счетчик вертикальной и счетчик горизонтальной развертки .считывания, вход первого из которых объединен с входом счетчика вертикальной развертки записи и с входом делителя частоты и соединен с выходом генератора импульсов, первый выход подключен к входу счетчика горизонтальной развертки считывания, выходы которого соединены с входами ЦАП горизонтальной развертки считывания, и старшими разрядами первых входов мультиплексора, младшие разряды которых объединены с входами ЦАП вертикальной развертки считывания и подключены к выходам счетчика вертикальной развертки считывания, выходы ЦАП вертикальной и горизонтальной развертки считывания подключены к входам вертикального и горизонтального отклонения осциллографа соответственно, первый выход счетчика вертикальной развертки записи соединен с входом счетчика горизонтальной развертки записи, выходы которого подключены к входам ЦАП горизонтальной развертки записи и к старшим разрядам вторых входов мультиплексора, младшие разряды которых объединены с входами ЦАП вертикальной развертки записи и подключены к входам счетчика вертикальной развертки записи, выход ЦАП вертикальной развертки записи соединен с вторым входом управляемого делителя напряжения, выход ЦАП горизонтальной развертки записи подключен к входу блока строб-развертки, первый выход которого соединен с входом датчика кода, а второй — с стробирующим входом компаратора, выход которого подключен к первому входу блока памяти, выход которого через преобразователь уровней соединен с входом подсвета осциллографа, выход делителя частоты подключен к входам формирователей, выход первого из которых соединен с вторым входом блока памяти, выход второго — с третьим входом мультиплексора, выходы которого подключены к третьим входам блока памяти, В процессе проработки научно-технической и патентной литературы не удалось обнаружить технических решений, имеющих признаки, сходные с признаками, отличающими предлагаемое техническое решение от прототипа.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями.

На фиг,1 приведена функциональная схема предложенного устройства, Предлагаемое устройство содержит датчик 1 кода, генератор 2 импульсов, управляемый источник 3 опорного напряжения, сумматор 4, управляемый делитель 5 напряжения, компаратор 6, осциллограф 7, ЦАП 8 и 9 вертикальной и горизонтальной развертки записи, счетчики 10 и 11 вертикальной и горизонтальной развертки записи, блок 12 строб-развертки, делитель 13 частоты, формирователи 14 и 15, блок 16 памяти, мультиплексор 17, преобразователь 18 уровней напряжения, ЦАП 19 и 20 вертикальной и горизонтальной развертки считывания и счетчики 21 и 22 вертикальной и горизонтальной развертки считывания.

Выходы датчика 1 кода являются первой выходной шиной 23 устройства, Управляющие входы источника 3 опорного напряжения и управляемого делителя 5 напряжения являются первой 24 и второй 25 входными шинами. Выход источника 3 соединен с первым входом сумматора 4, второй вход которого подключен к выходу делителя 5. Выход делителя 5 соединен с первым входом ком1765890 паратора 6, второй вход которого является третьей входной шиной 26. Вход счетчика

21 объединен с входом делителя 13 частоты и соединен с выходом генератора 2 импульсов, первый выход подключен к входу счетчика 22 горизонтальной развертки считывания, выходы которого соединены с входами ЦАП 20 горизонтальной развертки считывания, и старшими разрядами первых входов мультиплексора 17, Младшие разряды первых входов мультиплексора 17 объединены с входами ЦАП 19 вертикальной развертки считывания и подключены к вторым выходам счетчика 21 вертикальной развертки считывания, Выходы ЦАП 19 и 20 вертикальной и горизонтальной развертки считывания подключены к входам вертикального и горизонтального отклонения осциллографа 7 соответственно. Первый выход счетчика 10 вертикальной развертки записи соединен с входами счетчика 11 горизонтальной развертки записи, выходы которого подключены к входам ЦАП 9 горизонтальной развертки записи и к старшим разрядам вторых входов мультиплексора 17. Младшие разряды вторых входов мультиплексора 17 объединены с входами ЦАП 8 вертикальной развертки записи и подключены к выходам счетчика 10 вертикальной развертки записи, Выход ЦАП 8 вертикальной развертки записи соединен с вторым входом управляемого делителя 5. Выход

ЦАП 9 горизонтальной развертки записи подключен к входу блока 12 строб-развертки, первый выход которого соединен с входом датчика 1 кода, а второй — с стробирующим входом компаратора 6. Выход компаратора 6 подключен к первому входу блока 16 памяти, выход которого через преобразователь 18 уровней соединен с входом Z подсвета осциллографа 7, Выход делителя 13 частоты подключен к входу счетчика вертикальной развертки считывания и к входам формирователей 14 и 15, выход первого из которых соединен с вторым входом блока 16 памяти, выход формирователя 15 — с третьим входом мультиплексора 17, выходы которого подключены к третьим входам блока 16 памяти, Устройство работает следующим образом.

Исследуемый ЦАП 27 подключается с помощью шин 28 входного кода к выходным шинам 23 устройства, Выходная шина 29

ЦАП 27 подключается к входной шине 26 устройства.

Измерение динамических параметров (времени установления выходного напряжения, времени задержки, задержки распространения и др.) осуществляется в

55 для согласования уровней на выходе блока

16 памяти с требуемыми уровнями на входе подсвета осциллографа 7.

Так как работа устройства по l u Il этапа проводится одновременно, в устройстве используется мультиплексор 17, который подключает попеременно входы адресной шины блока 16 памяти то к счетчикам 10, 11 записи, то к счетчикам 21, 22 считывания.

Частота работы блока 16 памяти определяется делителем 13, а соотношение временных интервалов запись/считывание/ параметрами формирователей 14 и 15, Для получения изображения хорошего качества предложенном устройство по теневому изображению, которое образуется на экране осциллографа и является отображением исследуемого переходного процесса, 5 В устройстве экран осциллографа условно разбит на К участков (где К = N М), образованных N столбцами и М строчками, причем М = 2, где m — число разрядов счетчиков 10, 21 и ЦАП 8, 19 вертикальной

10 развертки, а N = 2", где п — число разрядов счетчиков 11, 22 и ЦАП 9, 20 горизонтальной развертки.

С выхода ЦАП 8 вертикальной развертки записи пилообразный ступенчатый сиг15 нал поступает на вход управляемого делителя 5, где изменяется его масштаб в соответствии с масштабом входного сигнала. Выходной сигнал делителя 5 складывается с напряжением источника 3 для

20 смещения начала измерения динамических характеристик ЦАП 27, на требуемый уровень напряжения, Сигнал с выхода ЦАП 9 горизонтальной развертки записи поступает на вход блока 12 строб-развертки, в кото25 ром формируются управляющие сигналы для датчика 1 кода и компаратора 6. По сигналу первого блока 12 на вход исследуемого ЦАП 27 поступают с выходов датчика 1 .- кода чередующиеся две комбинации кодов

30 L1 и L2. По сигналу с второго выхода блока

12 строб-развертки на вход стробирования компаратора 6 поступает сигнал с переменной задержкой относительно управляющего сигнала с первого выхода блока 12, что по35 зволяет определить результат сравнения

- входных сигналов компаратора 6 в момент подачи строба от 0 до N. Результат сравнения с выхода компаратора 6 записывается в блок 16 памяти.

40 На втором этапе работы устройства сигналы с счетчиков 21 и 22, поступая на входы

ЦАП 19 и 20, выводят луч осциллографа в строго определенное место, где он образует (или нет) яркую точку, в зависимости от сиг45 нала значения в блоке 16 памяти, Преобразователь 18 уровней напряжения служит

1765890

45

55 частота считывания выбирается более высокой, чем частот записи, При этом изображение на осциллографе 7 представляет собой, как и в известном устройстве, растр прямоугольной формы, который состоит из К точек (святящихся или нет в зависимости от исследуемого сигнала). Так как число К достаточно велико (при

n = 6, à m = 5 К = 2 2 = 2 > 2000), то образуется "теневое" изображение исследуемого переходного процесса. Длительность исследуемого участка выбирается установкой выбора соответствующих постоянныхх в блоке 12 строб-развертки (см. фиг.2), состоящем из аналоговых сумматоров 30, компараторов 31 и генератора 32 пилообразного напряжения. Работа и устройство блока

16 строб-развертки аналогична работе и устройству блоков строб-развертки в стробоскопических осциллографах и поэтому здесь не описывается (3).

В заявленном устройстве максимальная точность измерения динамических характеристик, как и в известном, определяется компаратором 6, но за счет введения новых блоков и связей удалось избежать вторичного срабатывания компаратора 6 в течение одного периода входного сигнала, что резко увеличивает точность (или пределы) измерения динамических характеристик за счет снижения требований к быстродействию компаратора 6 (допускает длительное восстановление после перегрузки).

По данному техническому предложению на предприятии изготовлен макет, который прошел лабораторные испытания, Введенные блоки конструктивно просты и широко используются в различных

-.,- радиоэлектронных устройствах. Формирователи 14 и 15 представляют собой последовательное соединение двух одновибраторов, Преобразователь уровней 18— один транзисторный ключевой каскад.

Формула изобретения

Устройство для измерения динамических характеристик быстродействующих цифроаналогoBblx преобразователей, содержащее датчик кода, выходы которого являются выходной шиной, генератор импульсов, управляемый источник опорного напряжения, вход которого является первой входной шиной, а выход соединен с первым входом сумматора, управляемый делитель напряжения., управляющий вход которого является второй входной шиной, а выход подключен к второму входу сумматора, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого

35 является третьей входной шиной, осциллограф,отл ича ющееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены цифроаналоговый преобразователь вертикальной развертки записи, цифроаналоговый и реобразователь горизонтальной развертки записи, счетчик вертикальной развертки записи, счетчик горизонтальной развертки записи, блок строб-развертки, делитель частоты, два формирователя, блок памяти, мультиплексор, преобразователь уровней напряжения, цифроаналоговый преобразователь вертикальной развертки считывания, цифроаналоговый преобразователь горизонтальной развертки считывания, счетчик горизонтальной развертки считывания и счетчик вертикальной развертки считывания, вход которого объединен с входом делителя частоты и соединен с выходом генератора импульсов, первый выход подключен к входу счетчика горизонтальной развертки считывания, выходы которого соединены с соответствующими входами цифроаналогового и реобразователя горизонтальной развертки считывания и старшими разрядами первых информационных входов мультиплексора, младшие разряды которых объединены с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя вертикальной развертки считывания и подключены к соответствующим вторым выходам счетчика вертикальной развертки считывания, выходы цифроаналогового преобразователя вертикальной развертки считывания и цифроаналогового преобразователя горизонтальной развертки считывания подключены к входам вертикального и горизонтального отклонения осциллографа соответственно, первый выход счетчика вертикальной развертки записи соединен с входом счетчика горизонтальной развертки записи, выходы которого подключены к соответствующим входам цифроаналогового преобразователя горизонтальной развертки записи и к старшим разрядам вторых информационных входов мультиплексора, младшие разряды которых объединены с входами цифроаналогового преобразователя вертикальной развертки записи и подключены к соответствующим вторым входам счетчика вертикальной развертки записи, выход цифроаналогового преобразователя вертикальной развертки записи соединен с вторым входом управляемого делителя, выход цифроаналогового преобразователя горизонтальной развертки записи подключен к входу блока строб-развертки, первый выход которого соединен с управляющим входом датчика кода, а второй — со стробирующим входом компаратора, выход

1765890

СОП3

Составитель А, Симагин

Редактор Т, Орловская Техред М,Моргентал Корректор И. Шмакова

Заказ 3389 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 которого подключен к информационному входу блока памяти, выход которого через преобразователь уровней соединен с входом подсвета осциллографа, выход делителя частоты подключен k входу счетчика вертикальной развертки записи и к входам

const

От бл. первого и второго формирователей, выход первого из которых соединен с входом запись-считывание блока памяти, выход второго — с адресным входом мультиплексора, 5 выходы которого подключены ксоответствующим адресным входам блока памяти.