Цифроаналоговая вычислительная система

20 3468 1 О 15 20 19 148ся соответствующее напряжение +Ппри этом устанавливается наивысшаячувствительность компараторной схемы.Если схема защиты по току не срабатывает, то можно считать линейностькоэффициента передачи блока удовлетворительной,Блок 19 усреднения напряжений содержит ш ключевых устройств 61 с ограничением коммутируемого тока. Дифференциальный усилитель 62 совместнос источником 63 напряжения смещенияобразуют схему формирования сигнала+ Егде П , - напряжениена выходе устройства, Е - напряжение источника 63 смещения. Этот сигнал используется в ключевых устройствах 61 для управления током нагрузки ключа независимо от величины напряжения на выходе. При этом предполагается, что ток выхода блока 19усреднения напряжений пренебрежимомал. Управление ипочевыми устройствами 61 осуществляется с выхода программно доступного регистра 59 состояния через блок 60 усилителей формирователей по радиальной схеме. Приположительном потенциале на каждойуправляющей шине соответствующийключ открыт, при отрицательном - закрыт. Отличительной особенностью блока 19 усреднения напряжений являетсяработа со всеми или подавляющим большинством открытых ключей, так какток каждого ключа ограничен по величине, тоочевидно, что схема не будетповреждена. Напряжение на выходе будет следующим.Если упорядочить напряжение навходах ключей соответственно П П,где О,ПБъ.ъцпри условии 1 = 1 ого == 1 часть ключейвойдет в насыщение с отрицательнымтоком ограничения (для ключей сП ь; (П , ), а часть ключей войдетв насыщение с положительным токомнасыщения (для ключей с П .,.П щ ),только один ключ, находящийся повеличине Пгде-то в середине, будетработать в линейном режиме, а еговходной сигнал будет соответствоватьсигналу О ь устройства. При этом-1= 1+1,Р ,+ , где величинаформируется ключом, находящимся в линейном режиме. Следовательно, если на входы блока 19 усреднения напряжений подать мало отличающиеся сигналы, то на выходе будетсформирован сигнал, равный медианераспределения входовых сигналов, т.е.величина, близкая к среднему значению. Этот факт позволяет понизитьдифференциальную погрешность ЦАП методом объединения группы ЦАП черезблок 19 усреднения напряжений. Поверка блока осуществляется в нескольких точках характеристики на основании линейной модели устройства. Поверка осуществляется методом эталонного сигнала от блока эталонных напряжений с самоконтролем. Сравнениеосуществляется с помощью блока 18сравнения напряженк. Поверочнаясхема формируется с помощью аналогового коммутатора 7. Следует отметить,что должны поверяться как квжрйканал блока 19, так и режим усреднения, для чего на объединенные входыкоммутатора подается эталонный сигнал, все каналы открываются и осуществляется сравнение выходного сигнала с выходным с помощью блока 18сравнения напряжений. 2 о завершении контрольных провеЗ 0 рок блока 17 эталонных напряжений,блока 18 сравнения напряжений и блока 19 усреднения напряжений можно пе-.реходить непосредственно к поверкеметрологических характеристик решанзцих и преобразовательных блоковцифроаналоговой вычислительной системы. В процессе проверки необходимоисходить из модели поверяемого устройства. Так, для поверки суммирующих 40 усилителеиф интеграторов и другихустройств с линейными характеристиками достаточно осуществить поверкув нескольких точках характеристики,для чего достаточно набора эталонных 4 мер, содержащихся в блоке 17 эталонных напряжений. Измерительная схемадля поверки таких устройств реализуется с помощью аналогового коммутатора 7.Напротив, модели таких устройств,как ЦАП и АЦП, нелинейные операционные схемы, блоки масштабирования,кодоуправляемые интеграторы, содержат резко выраженные нелинейности, 55что вынуждает осуществлять повЬркутаких устройств в числе точек характеристики, гораздо превышающем количество эталонных мер в блоке 17, Дляповерки таких устройств необходим22 3468 51 О15 20 25 50 55 2148 источник достаточно плавно меняющейся эталонной меры.В устройстве такая мера формируется с помощью блока ЦАП 6 и блока 19 усреднения напряжений. Это осуществляется следующим образом. Сначала все ЦАП блока 6 поверяются в точках эталонных мер, имеющихся в блоке 17 эталонных напряжений. Поверяемый ЦАП подключается через блок 19 усреднения напряжений на первый информационный вход блока 18 сравнения напряжений, второй информационный вход которого подключен к выходу блока 17 эталонных напряжений. Ток насыщения блока 18 устанавливается меньше тока насыщения инвертирующего повторителя напряжения блока 17. Увеличивая (или уменьшая) коэффициент усиления блока 18 сравнения напряжений, определяется момент срабатывания защиты или в соответствии с графиком на фиг. 6 величина А, которая в данном случае является абсолютной погрешностью поверяемого ЦАП. Если определенная таким образом величина В меньше а то считается, что ЦАП годен для формирования непрерывной эталонной меры. В противном случае ЦАП выбраковывается. Канал аналогового коммутатора выделения среднего, к которому подключен через коммутатор 7 вы,бракованный ЦАП, отключается, а всеЦАП блока 6, удовлетворяющие заданным требованиям в поверяемых точках, ,подключаются к открытым каналам блока 19 усреднения напряжений. При этом на выходе блока 19 формируется величина, близкая к среднему значению напряжений на выходах группы ЦАП. Если ча входы всех ЦАП подать один и тот же код, то на выходе блока 19 будет напряжение, близкое к значению среднего, следовательно в Гт раз более точное, чем для отдельного ЦАП. Учитывая, что в блоке 6 число независимых ЦАП велико, можно добиться значительного повышения точности установки сигнала. Эксперимент усреднения можно считать рандонизированным, так как в настоящее время блок 6 ЦАП обычно выполняется по параллельной схеме, т.е. состоит из набора независимых ЦАП. Кроме того, изменяя на небольшую величину в сторону увеличения или уменьшения входные коды некоторых ЦАП можно менять выходное значение сигнала на выходе аналогового коммутатора выделения среднего,следовательно,. имеется возможностьустранять систематическую погрешностьв поверяемой точке,Если поверяемые точки ЦАП выбраны таким образом, что совпадают смоментами наиболее резкого измененияв структуре ЦАП, то, основываясь намодели формирования погрешности этихустройств, можно утверждать, что впромежуточных точках погрешностьЦАП не превысит определенную в поверяемых. Следовательно, имеется возможность формирования непрерывной эталонной меры на выходе блока 19. Регулирование эталонной меры в пределах кванта сигнала ЦАП осуществляется путем увеличения или уменьшения кода на входах ряда ЦАП группыИспользуя непрерывную эталонную меру на основе блока 6 ЦАП, блока 19 усреднения напряжений, блока 18 сравнения напряжений, имеется возможность осуществлять поверку методом эталонного сигнала всех Решающих и преобразовательных блоков цифроаналоговой вычислительной системы.Поверочная схема формируется анаЗ 0 логовым коммутатором 7. Эталонныйсигнал создается блоком 6 ЦАП и блоком 19 усреднения напряжений. Сравнение сигналов осуществляется в цифровой форме првцессором ЦВИ, Приодинаковой РазРядности ЦАП и АБЗАЦ соответственно блоков 6 и 5 погрешностьустановки эталонного сигнала на входе АЦП составляет:+г,т (8) эт цАп ком/ в 40цАп иком дисперсия распределения случайной составляющей погрешности соответственно канала ЦАП и канала аналогового коммутатора вы ведения среднего; г - число задействованных каналов аналогового коммутатора выделения среднего.Из (8) видно, что при г ) 16 и одинаковой точности каналов ЦАП и АЦП устройством формируется поверочный сигнал достаточной точности.Поверка каждого ЦАП осуществляется по разностной схеме. В качестве чувствительного элемента используется блок 18 сравнения напряжений. Эталонный сигнал формируется блоком 6 ЦАП и блоком 19 усреднения напряже51015 20 25 ЗО 35 40 45 50 23148ний. Причем поверяемый ЦАП из блока 6 подключается не к входу блока 19 усреднения напряжений, а к второму информационному входу блока 18 сравнения напряжений. Следует помнить, что все ЦАП модуля 6 на данной стадии уже прошли допусковый контроль в ре-. перных точках вырабатываемых блоком17 эталонных напряжений. Для поверки в промежуточных точках по значениюсреднего группы уровень срабатываниязащиты по току блока 18., выход которого соединен с выходом блока 19,устанавливается ниже уровня срабатывания зациты по току каналов блока 19 что приводит к насыщению его выхода при несовпадении значений напряжений на входе и выходе. Уменьшая коэффициент усиления блока 18, находится точка, в которой защита уже не срабатывает, т.е. определяется й (см, фиг. 6), которая равна абсолютной погрешности поверяемого ЦАП. Аналогичным образом поочередно осуществля ется поверка всех остальных ЦАП блока 6.Сумматоры АВМ являются устройствами с линейной характеристикой. Однако большое число возможных коэффициентов суммирования, значений общего множчтеля приводит к необходимостиповерять как сам суммирующий усилитель, так и рабочие операционные схемы. Поэтому в поверочной схеме предусмотрена воэможность поверки операционного усилителя при К = 1 от блока17 эталонных напряжений в реперных точках по разностной схеме, описанной выше. Для поверки рабочих схемиспользуется режим масштабированиясумматора с объединенными входами, на которые подается сигнал блока 17,а выходной сигнал сравнивается ссигналом, полученным расчетным путем и устанавливаемым на выходе блока 19 от блока ЦАП 6.П 1 оверка устройств блоков 2-4 осуществляется также по раэностной схеме. В качестве эталонного сигнала используется сигнал либо с выходаблока 17 эталонных напряжений, либо с выхода блока 19 усреднения напряжений (для поверки нелинейных операционньи схем в контрольных точках), В качестве чувствительного устройства используется блок 18 сравнения напряжений. Часть блоков пониженной точности (например, нелинейные опера 346824 ционные схемы, интеграторы в некоторых режимах) могут поверяться по схеме с двойным преобразованием, для чего в поверочную схему включен блок АЦП 5. Формируется поверочная схема аналоговым коммутатором 7.Следует отметить, что формирование эталонного сигнала от блока ЦАП 6 с помощью блока 19 усреднения напряжений позволяет осуществлять поверку блоков в динамическом режиме, Действительно, формируя сигнал заданной частоты и осуществляя опрос блока 18 с учетом фазового запаздывания, можно осуществлять поверку устройств на рабочих частотах. Формула изобретенияЦифроаналоговая вычислительная система, содержащая устройство цифро вой обработки и вычислений, блок сопряжения и устройство аналоговой,обработки и вычислений, содержащее блок моделирования объекта, причем входы- выходы адреса, синхронизации и данных устройства цифровой обработки и вычислений соединены с соответствующими первыми входами-выходами блока сопряжения, а входы-выходы адреса, синхронизации и данных блока моделирования объекта устройства аналоговой обработки и вычислений соединены с соответствующими вторыми входаю-выходами блока сопряжения, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности, в устройство аналоговой обработки и вычислений введены блок эталонных напряжений, блок сравнения напряжений и блок усреднения напряжений, причемвходы-выходы адреса, синхронизациии данных блока эталонных напряжений,блока сравнения напряжений, блокаусреднения напряжений соединены с соответсгвующими вторыми входами-выходами блока сопряжения, выходы эталонного напряжения блока эталонных напряжений соединены с входом эталонного напряжения блока моделирования объекта, первый и второй информацион ные выходы блока моделирования объек-. та соединены с первым и вторым инфор"55мационными входами блока сравнениянапряжений, группа информационных вылходов блока моделирования объектасоединена с группой информационныхвходов блока усреднения напряжений, 251483468 26а выход значения среднего напряжения с входом среднего напряжения блокаблока усреднения напряжений соединен моделирования .объекта.Ътор С 2835 Ф Т НИИПИ Государственного коми 113035, Иосираж 668 Подл ета по изобретениям и открыт а, Ж, Раушская наб., д. 4 ак но ИЙ СССР оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101з1483468напряжений 18, усреднения напряжений19, причем блоки 1-8, 15, 16 объединеныпонятием блок моделирования объектаи вместе с блоками 17-19 составляют5устройство 9 аналоговой обработкии вьгчислений, а блоки 11-14 объединены понятием устройство цифровой обработкии вычислений.Блок 17 эталонных напряжений содержит положительный и отрицательныйисточники 20 опорных напряжений, содержащие и-входовой элемент ИЛИ-НЕ 21и п источников 22 эталонного напряжения, содержащих параметрический 15источник 23 напряжения, резистивныйМделитель 24 связи, мостовой выпрямитель 25, дифференциальный усилитель26, ограничивающий резистор 27, пороговый элемент 28 и эмиттерный повто:ритель 29, первый 30 и второй 31 переключатели на два положения и дванаправления, первый 32 и второй 33делители напряжения, переключатель 34на пять положений, переключатель 35 25на два положения, инвертирующий повторитель 36 напряжения с Фиксациейперегрузки по току выхода, аналоговый мультиплексор 37 на 2 Р положений,.последовательный резистивний делитель 3038, первый 39 и второй 40 аналоговыемультиплексоры на Р положений, мультиплексор 41, регистр 42 состояния,постоянное запоминающее устройство 43,стартстопный генератор 44, одновибратор 45, счетчик 46, элемент 1-3-ИЛИИ47, первый 48 и второй 49 КБ-триггеры, элемент НЕЭКВИВАЛЕНТНО 50, Блок18 сравнения напряжений содержит дифференциальный усилитель 51 с кодоуправляемым коэффициентом передачи,эмиттерный повторитель 52 с кодоуправляемым уровнем ограничения токавыхода, дифференциальный усилитель53, резистор 54, элемент 55 выделения модуля сигнала, пороговый элемент 56, КБ-триггер 57, регистр 58состояния,Блок 19 усреднения напряжений содержит регистр 59 состояния, модульусилителей формирователей 60, тп клю.чевых устройств 61 с ограничениемкоммутируемого тока, дифференциаль ный сумматор 62, источник 63 напряжения смещения. 55Система работает следующим обравом.В рабочем режиме аналого-цифроваязадача может решаться как с программно управляемой процедурой Формирования моделей и установки начальных условий со стороны устройства цифровой обработки и вычислений, так и, с выполнением указанной процедуры через блок 1 начальной установки и пуска. Формирование схемы решения в устройстве 9 аналоговой обработки и вычислений осуществляется посредством аналогового коммутатора,7, который позволяет осуществлять коммутацию любого из его входов на любой из его вьиодов как одиночными цепями, так и группами цепей. Состояние аналогового коммутатора 7 определяется содержанием его программно доступных регистровВвод начальных условий, а также пуск решения и вьпзод данных из решающих блоков устройства 9 аналоговой обработки и вычислений происходит через блоки аналого-цифровых 5 и цифроаналоговых 6 преобразователей. Кроме того, блоки мааштабирования 2, нелинейных операционных схем 3 и интеграторов 4 имеют непосредственное цифровое управление. Входы и выходы блока 15 сумматоров определены состоянием цепей аналогового коммутатора 7. Блок 16 компараторов предназначен для вызова прерывания через контроллер 13 прерывания в случае превьппения сигнала ввыбранных точках схемы решения заданного уровня (например, превьппение диалазона изменения сигнала) . Все блоки устройства 9 аналоговой обработки и вычислений программируемы и программно доступны через системную приборную магистраль 8 (например, типа шина крейта КАМАК) . Связь с ЦВМ 14 осуществляется через блок 10 сопряжения связи, который может с помощью контроллеров 11 прямого доступа в память и контроллера 12 передачи данньи осуществлять два типа обмена - процессорный и прямого доступа в память.Процесс решения гибридной задачи осуществляется обычным образом с синхронизацией от таймера ЦВМи может осуществляться полностью автоматически, начиная с этапа набора схемы решения аналоговой части, отладки, масштабирования, непосредственно решения и вывода результатов решения полностью. автоматически по заложенной в ЦВМ программе. В случае необходимости возможно вмешательство опе834686 5 14 ратора через блок 1 начальной установки и пуска 1.Одним из возможных контрольныхрежимов цифроаналоговой вычислительной системы является режим поверки метрологических характеристик решающих и преобразовательных блоков. Для осуществления этого режима в состав цифроаналоговой вычислительной системы введены программно доступные блок 17 эталонных напряжений, блок 18 сравнения напряжений и блок 19 усред нения напряжения.Назначением этих блоков является создание на базе принципов автономной поверки, имитационного моделирования, рандомизации поверочного эксперимента инструментальйой базы поверочной схемы без привлечения сложных, дорогостоящих и медленно рабо танзцих поверочных установок,В задачу блока.7 этапонных напряжений входит преобразование простой эталонной величины (в данном случае напряжения) в систему шкал, носящих характер реперных отметок. При этом должно выйолняться два условия: стабильность хранения эталонной величины должна быть контролируема, а йроцедура преобразования должна достоверно проверяться средствами самой системы (принцип автономности); система реперных отметок,. должна находиться. в соответствии с моделью функционирования поверяемых устройств(принцип имитационного моделирования) что должно обоснованно определить число поверяемых точек рабочих шкал приборов и законность имитационного. моделирования величины погрешности в промежуточных точках.В задачу блока 18 сравнений напряжений входит выполнение Функции чувствительного элемента поверочной схемы. При этом поскольку поверочные схемы строятся по дифференциальному принципу, то требования к метрологи. ческим характеристикам чувствительного элемента ослабляются, так как погрешность порога срабатывания при подаче на вход усиленной разности величин становится величиной второго порядка малости.В задачу блока 19 усреднения напряжений входит рандомизация измерительного эксперимента, которая основывается на том Факте, что в состав устройства аналоговой обработки и вычислений входит достаточно многорешающих и преобразующих блоков, систематические погрешности которыхимеют слабую корреляцию. Это позволяет методом усреднения перевестисистематические погрешности в разряд случайных и таким образом в значительной мере избавиться от них.Прежде чем перейти к процессу списания поверки устройств цифроаналоговой вычислительной системы в составе устройства, необходимо рассмотретьработу блока 17 эталонных напряжений,блока 18 сравнения напряжений, блока19 усреднения напряжений.Основными элементами блока 17эталонных напряжений являются положительный и отрицательный источники20,-20 опорных напряжений. В задачуэтих элементов входит сохранениеэталонной меры в межповерочный период с наперед заданной достоверностью.Кроме того, блок позволяет выявлять 2 состояние угрозы стабильности метрологических параметров и своевременнопроизводить поверку и отладку. В качестве первичных источников напряжения блока эталонных напряжений с само- ЗО контролем используется параметрический источник 23. Использование твердотельных элементов значительно улучшает эксплуатационные характеристикиустройства, но температурные и временные дрейфы этих элементов ещезначительно превышают аналогичныепараметры химических нормальных элементов, которые используются в настоящее время. в качестве рабочих эталонов напряжения. В целях улучшенияэтих параметров в источниках 20, и 20,опорных напряжений применено усреднение и выходных напряжений источников 22 эталонного напряжения, входя щих в состав каждого источника 20опорных напряжений, Известно, что,например, для нормального закона распределения погрешности любого временного среза ансамбля реализацийнапряжений выхода каждого из и источников эталонного напряжений дисперсия уменьшается в Гп раз. Объединение выходов девяти источников 22эталонного напряжения позволяет сформировать опорное напряжение с харак"теристнками, достаточными для поверки устройств на аналогичной элементной базе. Для этого, чтобы было возможным объединение выходов источни1483468 10 где УЬн- напряжение на выходе источника 22 эталонного напряжения;- напряжение на среднем выводе параметрического источника 23 напряжения; - коэффициент усиления ра 25зомкнутого дифференциального усилителя 26;- коэффициент деления резистивного делителя 24 обратной связи; 30 - .ток нагрузки источника 22эталонного напряжения; - сопротивление резисторазащиты в цепи эмиттерногоповторителя 29 с защитой35по току перегрузки; - статический коэффициентусиления транзистора эмиттерного повторителя 29; - сопротивление ограничивающего резистора 27; - падение напряжения научастке эмиттер - базатранзистора эмиттерногоповторителя с защитой по 45току перегрузки, котороепри номинальных рабочихтоках упрощенно можносчитать постоянным. Е(5) 55где К - омическое сопротивление области базы выходного тран. зистора эмиттерного повторителя с защитой по току перегрузки,(2) ков 22 эталонного напряжения, они выполнены по схеме с ограничением тока выхода.На фиг. 6 обозначено:4 Т- ток ограничения источника 22 эталонного напряжения; + в - статизм системы слежения.Действительно, для источника 22 эталонного напряжения при идеальном дифференциальном усилителе 26 для напряжения на выходе справедливо выражение: К 26ХнН,= ЕК61 24 26х(Е + - К 2,)1 0 а 42 ЧЧ 2424 Иэ .фиг. 6 и выражения (1) можнозаписать:щ - 1 Ю,1 п( - ) +1 ХнЧ,4 К 1 О( ц х 25 тпВ), 1, - тепловой ток р-и перехода,Следовательно, ограничивая величину выражения в квадратных скобках равенства (2) на уровне в " 1 В при Ч , = 1 и К 2, 6 10 , получаем величину А 6 100 мкВ. При (1 К,) ъ 0,4 В начинает срабатывать защита эмиттерного повторителя с защитой по току перегрузки. Так как при этом через ограничивающий резистор 27 начинает протекать часть тока нагрузки, то напряжение на нем должно расти, что и происходит до окончания линейной эоны дифференциального усилителя 26. После входа дифференциального усипителя 26 в режим насыщения наступает резкое ограничение тока выхода, которое при обычном соотношении К 2,дй можно определить по приближенной формуле.(3)н"- 122где Е- напряжение насыцения на выходе дифференциального усилителя.Учитывая, что при отпирании тран зистора защиты эмиттерного повторителя 29 с защитой по току перегрузки нарастание тока через К, носйт экспоненциальный характер, то излом графика на фиг. б происходит в очень узкой зоне изменения тока нагрузки.В свою очередь, для линейной об ласти при параллельном соединении источников напряжения имеем: Ч+ .:Ч;где 0- напряжение на выходе системы из параллельно включенных источников напряженияЕ,. - ЭДС -го источника напряжения;61. - внутренняя проводимость -гоисточника напряжения; Ч - проводимость нагрузки.йВеличина о . определяется из вы" ражения:. Следовательно, П,является средневзвешенным значением Е;. Если Е .1 и ц; распределены по нормальному закону. соответственно с дисперсией Ь и 6 , то дисперсия для П, будет определяться из выражения: 6+ 6 снй 7) 15 Первоначальной настрбйкой источников 22 эталонного напряжения в источниках 20 опорных напряжений мож но добиться малых значений 6 и 4, таких, что дополнительный ток несмотря на малые значения 1., не превысит влиины 1,р .Действительно, если ц; ( 100 См, у разность (У, - Е,.) с 100 мкВ, то дополнительный ток ветви будет менее 10 мА. Установив 1 огр = 20 мА для каждого источника 22 эталонного напряжения, источника 20 опорных напря жений, получаем линейный режим работы для параллельного включенных источников 22 эталонного напряжения для отклонений Е,. от Пв пределах +100 мкВ и разбросе значений о . в 35 пределах 100 . При этом стабильность О, по сравнению со стабильностью параметрических источников 23 напряжений возрастает в Ь раз.Настройка источников 22 эталонно го напряжения производится методом сравнения напряжения на выходе каждого с рабочим эталоном, который может быть простейшей мерой напряжения с мостовым компараторным узлом. Та кие меры доступны и легко могут доставляться на место эксплуатации гибридной вычислительной системы.После настройки с точностью до 2-5 мкВ все источники 22 эталонного 50 напряжения работают в линейном режиме, Однако в ходе эксплуатации вслед-ствие временных и температурных дрейФов элементов источников 22 эталонного напряжения напряжение на вы ходе каждого из них начинает уходить от первоначально установленного значения. Если распределение величин дрейфов симметрично, то всегда с заданной вероятностью можно определить и такое, что хотя бы один из источников 22 эталонного напряжения будет дрейфовать противоположно всем остальным. Для обеспечения симметричного распределения дрейфов необходимы технические приемы рандомизации. Например, использование стабилитронов из разных партий, резисторов с равно- вероятным знаком температурного дрейфа и из разных партий и т.д. В процессе расхождения напряжений на выходах источников 22 эталонного напряжения источник 20 опорных напряжений сохраняет значение на выходе Б, в й раз более стабильное, Наконец, вследствие расхождения напряжений на выходах источников 22 эталонного напряжения наступает такой момент, когда один из источников 22 эталонного напряжения переходит в режим ограничения тока. Так как значение О, при этом изменится мало, а напряжение на выходе дифференциального усилителя 26 резко возрастает до напряжения насьпцения, то ко входу порогового элемента 28 через выпрямитель 25 будет приложен скачок напряжения. При срабатывании пороговый элемент 28 выдает сигнал на элемент ИЛИ-НЕ 21который объединяет аналогичные сигналы со всех источников 22 эталонного напряжения источника 20 опорных напряжений. Появление сигнала на выходе элемента ." ИЛИ-НЕ 21 не обязательно свидетельствует об отклонении Б, от заданного значения, но наличие сигнала говорит об угрожающей ситуации для метрологических параметров или о ка тастрофическом отказе одного из источников 20 эталонных . напряжений. Во всяком случае отсутствие сигнала на выходе элемента ИЛИ-НЕ 21 с наперед заданной вероятностью гарантирует нахождение Б, в заданных пределах. Появление сигнала на выходе элемента И 1 П-НЕ 21 такой гарантии не дает и, следовательно, источник 22 эталонных напряжений нуждается в поверке и настройкеПоскольку источник 22 эталонных напряжений является связующим звеном в системе обеспечения автономной поверки устройств . цифроаналоговой вычислительной системы с государственными эталонными эталонами напряжения, то следует отметить следующее: дляповерки источника 22 эталонных напряжений требуется простейший рабочий эталон; состояние источника 22 эта-, лонных напряжений самоконтролирует 5 ся. Эти два положения отвечают тре- . бованиям, которые должны быть обеспечены техническими средствами автономной поверки. Далее техническими средствами блока 17 эталонных напряже ний и программными средствами ЦВМ 14 обеспечивается создание автономной многоэталонной меры.Порождение системы шкал реперного характера блоком 17 эталонных напря жений осуществляется с помощью последовательного резистивного делителя 38, напряжение с выходов которого через мультиплексор 37 на 2 Р полож ний и через повторитель 36 напряжения с 20 фиксацией перегрузки по току выхода поступает на выход блока 17. Все остальные устройства блока эталонных напряжений предназначены для автономной поверки и управления функцио нированием.Алгоритм поверки осуществляется с помощью аппаратных средств блока 17 под управлением ЦВМ 14, Процедура поверки начинается с записи в регистр 30 42 состояния командного слова, один из битов которого установит мультиплексор 41 в положение связи его вы хода с первым выходом постоянного запоминающго устройства 43. Состоянием этого же бита задускается старт" стопный генератор 44 и на выходе одновибратора 45 генерируется импульс начальной установки первого 48 и второго 49 КБ-триггеров. С выхода старт стопного генератора 44 последовательно во времени заполняется счетчик 46, параллельныйвыход которого формирует адресную шину постоянного запоминающего устройства 43. Младший бит 45 этой адресной шины поступает на четырехвходовый элемент 1-3-ИЛИИ 47 для стробирования. Кажцое многоразряд" ное выходное слово постоянного запоминающего устройства 43 состоит из , двуМ частей - адресной и контрольной.В адресной части содержится управление состоянием переключателей и мультиплексоров, а в контрольной - бит контроля состояния выхода "Перегрузка" инвертирующего повторителя Зб напряжения с фиксацией перегрузки по току выхода. В свою очередь, адресная часть выходного слова постоянного запоминающего устройства 43 состоит из отдельных адресных полей управления первым 30 и вторым 31 переключателями на два положения и два направления, переключателем 34 на пять положений, переключателем 35 на дваположения, первым 39 и вторым40 аналоговыми мультиплексорами на Р положений и аналоговым мультиплексором на 2 Р положений. Таким образом, имеется всего семь адресных полей различной разрядности, каждое из которых определяет положение соответствующих переключателей на каждом такте автономной поверки блока эталонных напряжений, Бит контроля состояния выхода "Перегрузка" инвертирующего повторителя Зб "зашивается" в ПЗУ такого значения, каким должен быть выход "Перегрузка" повторителя 36 в случае исправной работы проверяемых устройств. Тогда на выходе элемента НЕЭКВИВАЛЕНТНО 50 не будет сформирован установочный сигнал для первого КЗ-триггера 48. В противном случае, т.е. если сигнал на выходе "Перегрузка" инвертирующего повторителя 36 напряжения с фиксацией перегрузки по току выхода не совпадает со значением контрольного бита на выходе ПЗУ 43, сигналом с выхода элемента НЕЭКВИВАЛЕНТНО первый КБ-триггер 48 будет установлен в единичное состояние, что свидетельствует об обнаружении неисправности. Четырехвходовый элемент 1-3-ИЛИИ 47 объединяет сигнал "Неисправность", который поступает или с выхода первого КЯ-триггера 48 или с выкодов источников 20 опорных напряжений.На каждом такте процедуры поверки осуществляется стробирование этих сигналов и, если они появляются, то с выхода четырехвходового элемента 1-ЗИЛИИ 47 происходит установка второго КЗ-триггера 49. Состояние вы" хода второго КЯ-триггера 49 опрашивается ЦВМ 14 для анализа исправности блока эталонных напряжений с самоконтролем. Таким образом, после записи командного слова в регистр 42 состояния контроль исправности блока 17 осуществляется по микропрограм ме "защитой" в ПЗУ 43. Последовательность контроля следующая (см. блоксхему алгоритма на фиг. 7). После пуска режима, осуществленного записью в регистр 42 состояния соответству 14148346833(программно) состояние выхода второ, го триггера 49, который может взве" стись сразу же на первом такте микро 5 программы из-за неисправного состояния источников 20 опорного напряжения. Затем осуществляется проверка компараторного режима инвертирующего повторителя 36 напряжения с фиксацией перегрузки по току выход. Инвертирунвций повторитель 36 напряжения проверяется в трех точках. Сначала через аналоговый мультиплексор на2 Р положений на вход повторителя 36 подается потенциал общей шины, а выход повторителя 36 через переключатель 34 на пять положений (четвертый вывод), переключатель 35 на два положения, первый переключатель 30 на два положения и два направления (четвертый выход) и первый аналоговый . мультиплексор 39 на Р положений также подключается к общей шине устройства. Устройство контроля защиты вы хода инвертирующего повторителя 36 напряжения работает аналогично описанному выше устройству ограничения тока выхода источника эталонного напряжения 22. Поэтому его функционирование может быть также описано выходной характеристикой на фиг6, Если напряжение смещения инвертирующего повторителя 36 напряжения с фиксацией перегрузки по току выхода будет меньше установленнои заданной35 точностью величины Ь, то, следовательно, по данному параметру отклонени 9 нет, в противном случае согласно описанному ранее механизму произойдет установка триггера 49. Далее повторитель 36 напряжения проверяется на срабатывание по току перегрузки. Для этого его вход остается подключенньж через мультиплексор 37 к общей шине устройства, а выход последовательно подключается через переключатель 34 к средним выводам первого 32 и второго 33 делителей напряжения, Напряжение на средних выводах этих делителей устанавливается таким50 образом, чтобы оно было равно заданной чувствительности срабатывания защиты по току повторителя 36 ( 3 ь см. фиг. 6); Если защита срабатывает, что проверяется контрольным битом 1 на выходе ПЗУ 43, то можно считать, что компараторный механизм инверти рующего повторителя напряжения с фиксацией перегрузки по току выхода работает и имеет заданную чувствительность. Далее согласно блок-схеме алгоритма на фиг. 7 программно осуществляется проверка состояния триггера 49. Если триггер 49 остался в сброшенном состоянии, то значит инвертирующий повторитель 36. успешно прошел проверку на компараторный режим и далее можно приступить к дру гнм видам автономной проверки. В противном случае устройство следует считать неисправным.Последовательный резистивный делитель 38 является основным элементом формирования реперных эталонных шкал . блока 17 эталонных напряжений. При любом соотношении резисторов в цепочке относительно средней (заземленной) точки последовательный резистивный делитель 38 представляет собой симметричную схему. Поэтому имеется . возможность проверки соотношения плеч делителя по мостовой схеме с чувствительным органом из инвертиру- ющего повторителя 36 напряжения с фиксацией перегрузки по току выхода. Для этого средняя точка (заземленная) последовательного резистивного делителя 38 через аналоговый мультиплексор на 2 Р положений подключается к входу повторителя 36, выход которого через ветвертый выход переключателя 34 на пять положений и первые выводы первого 30 и второго 31 переключателей на два положения и два направления подключается к крайним выводам последовательного резистивного делителя 38, При этом выходы источника 20 опорных напряжений через третьи выводы первого 30 и второ- го 31 переключателей на два положения и два направления и через первый 39 и второй 40 аналоговые мультиплексоры на Р положений подключаются к различным выводам последовательного резистивного делителя 38. Первый и второй аналоговые мультиплексоры 39, 40 на Р положений должны при этом работать синфазно. Известно, что условием баланса моста является равенство произведений сопротивлений противоположных плеч. Из фиг.8 ,видно, что последовательно переключая синфазно аналоговые мультиплексо" ры 39 и 40 на Р положений, можно проверить стабильность величин отношений резисторов делителя 38, что га148346 15Далее осуществляется проверка тракта Формирования реперных шкал и масштабного коэффициента передачи инвертирующего повторителя 36 напряжения с Фиксацией перегрузки по току 20 выхода. Для этого переключатель 34 на пять положений устанавливается на замыкание входа с третьим выходом, первый и второй переключатели на два положения и на два направления 25 устанавливаются на связь с переключателем на два положения. При такой конфигурации целей положительное и отрицательное опорные напряжения подаются на крайние выводы последо- Зо нательного резистивного делителя 38, любые первые Р выводов делителя 38 через первый аналоговый мультиплексор 39 могут быть поданы на выход повторителя 36, а любые Р последних35 выводов делителя 38 при условии переключения переключателя 35 на два положения через второй аналоговый мультиплексор 40 на Р положений также могут быть поданы на выход повторителя 36. В то же время любой вывод последовательного резистивного дели теля.38 через аналоговый мультиплексор 37 может быть подключен к входу инвертирующего повторителя 36 напря жения с Фиксацией перегрузки по току выхода. Следовательно, имеется возможность любое положительное напряжение с выхода делителя 38 замкнуть на. равное по модулю отрицательное напряжение того же делителя черезинвертирующий повторитель 36. С учетом инверсии эти напряжения должны быть равны при условии заданного коэффициента передачи повторителя 36, равенства по модулю Еб, источников 20, равного соотношения плеч делителя 38 и исправной работы переключателей в пределах установленной чуврантирует стабильность отношений реперных шкал. Точность соблюдения отношений величин резисторов обеспечивается проверенной уже к данному мо 5 менту чувствительностью инвертирующего повторителя 36 напряжения.В случае срабатывания чувствительного элемента по,контрольному биту данного такта это событие будет выявлено и осуществится взведение триггера 49. Поэтому согласно блок-схеме алгоритма на Фиг. 7 необходима провер" ка состояния триггера 49. 816ствительности компараторного узла по-. вторителя 36.Результат проверки на каждом такте контролируется контрольным битом, который на данный такт генерирует ПЗУ 43. По завершению этого вида проверки осуществляется контроль состояния триггера 49 и, если он остается сброшенным, блок 17 эталонных напряжений следует считать исправным и готовым к Функционированию.Следует отметить, что схема управления автономной проверкой блока не останавливается по завершению всего цикла проверок, а перехбдит на следующий цикл по заполнению и самосбросу счетчика 46, что позволяет без дополнительных команд управления постоянно держать блок 17 в режиме самоконт" роля.Для перехода в рабочий режим необходимо в регистр 42 состояния за 11 исать командное слово рабочего режима. При этом битом управления мультиплексор 41 будет переведен на связь его выхода с выходом адресной части регистра 42 состояния. Адресная часть регистра 42 состояния аналогично.первому выводу ПЗУ 43 содержит отдельные поля управления каждым из переключателей и мультиплексоров устройства. Следовательно, все описанные процедуры за исключением контрольного бита могут выполняться и программно. Однако в рабочем режиме переключатель 34 на пять положений устанав ливается ка связь с выходом устройства (второй выход переключателя), переключатели 30 и 31 устанавливаются на связь выходов источников 20 с крайними выводами последовательного резистивного делителя 38, а управление в основном осуществляется аналоговым мультиплексором 37 на 2 Р положений, через который на выход устройства подаются эталонные напряжения, соответствующие системе реперных шкал, принятой для осуществления поверки решающих и преобразовательных блоков цифроаналоговой вычислительной системы. Положение переключателя 35 на два положения и первого 39 и второго 40 аналоговых мультиплексоров на Р положений в рабочем режиме безразлично.Следует отметить, что блок 17 эталонных напряжений позволяет перейтисигнала с входа. на выход с коэффициентом передачи, равным единице, с огпрограммно доступного регистра 58 со-. управления кодоуправляемым резистором от простой меры напряжения к шкале напряжений с заданной и контролируемой степенью точности.Входом устройства является неинвертирующий вход измерительного дифференциального усилителя 51.Кодоуправляемый резистор в цепи обратной связи первого каскада дифФеренциального усилителя позволяет в широких пределах регулировать коэффициент передачи усилителя 51. Выход измерительного дифференциального усилителя 51 через резистор 54 подключен к входу эмиттерного повторителя 52 с кодоуправляемым уровнем ограничения тока. Выход эмиттерного повторителя является выходом устройства, а также подключен х инвертирующему входу дифференциального усилителя 51. Следовательно, система охвачена 100 -ной обратной связью и имеет коэффициент передачи, равный 1 с точностью до погрешности статизма. Дифференциальный усилитель 53 усиливает падение напряжения на ре-. зисторе 54 и подает сформированный сигнал на вход элемента 55 выделения модуля сигнала. Сигнал с выхода элемента 55 поступает на вход порогового элемента 56, на выходе которого формируется сигнал рассогласования, этим сигналом взводится триггер 57, Функционирование блока 18 сравнения напряжений заключается в передаче раничением тока выхода. Управлениеблоком программируемого модуля сравнения напряжений осуществляется от стояния, в который записывается управляющее слово, состоящее из двухполей - поля управления кодоуправляемым резистором измерительного дифференциального усилителя 51 и поля эмиттерного повторителя 52, Механизмограничения тока выхода аналогиченмеханизму ограничения тока выходав источниках 20 опорных напряженийи описан ранее. Выходная характеристика блока 18 аналогична характеристике, приведенной на Фиг. 6. Однакоблагодаря тому, что имеется возмож-ность программно изменять разомкнутый коэффициент усиления измерительного дифференциального усилителя 51и уровень защиты по току эмиттерногц 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 повторителя 52, появляется возможность менять величину Ь и 1 р на фиг. 6, Это означает, что если блок 18 используется в качестве элемента сравнения, то имеется возможность изменять его чувствительность (если длительность линейной зоны л) и мощность выхода, что имееТ значение для организации схемы упорядоченного выбора при параллельном включении источников напряжения.В поверочной схеме цифроаналоговой, вычислительной системы блок 18 ,сравнения напряжений до его применейия нуждается в проверке и контроле. Эта процедура осуществляется путем заземления второго информационного входа блока через аналоговый коммутатор 7 и подаче на его первый инАормационный вход с блока эталонных напряжений уровней напряжения заданной величины Я . Так как Д зависит как от коэфАициента.усиления инструментального дифАеренциального усипителя, так и от выбранной величины огто проверку следует осуществлять отдельно по двум регулируемым параметрам, Изменение чувствительности компараторной схемы проверяется по Факту несрабатывания от предыдущего поверочного уровня и срабатывания от следующего поверочного уровня. Факт срабатывания определяется по состоянию триггера 57. Т.е.зона неопределенности при поверке блока 18 сравнения напряжений составляет 507. от кванта регулирования, но так как блок используется только как чувствительный элемент, это становится достаточным для организации, поверочной схемы. Поверка передаточной характеристики блока 18 сравнения напряжений основывается на линейной модели дифАеренциального усилителя с глубокой отрицательной обратной связью, Поскольку смещение нуля блока определяется при проверке его работы в компараторном режиме с заземленным выходом, то далее проверяется коэффициент передачи только в двух крайних точках характеристики, т.е. +П . и -У , . Для этого второй инАормационный вход блока 18 подключается последовательно во времени через аналоговый коммутатор 7 к выходным поверочным гнездам блока 17 эталонных напряжений, а на первый информационнык вход блока 18 подает