Стробоскопический измеритель временных интервалов

ИИ ИИ. СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН ТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ИЗОБРЕТЕН ТЕЛЬСТВУ ВТОРСНОЫУ СВИДЕ(21 ) 3372711/18-21, которого связан с выходом реверсивно- (22) 23,12.81 го счетчика импульсов, входом соеди-. (46 ) 15.07,83, Бюл. 9 26 венного с выходом первого блока срав- (72 ) Э.К.Багданскис, В-.Б.Квядарас, нения, третий вход которого подклю- И.А.Нарбутас и А.И.Йайденовчен к второму выходу блока управле- (53) 681.142.9(088.8),ния, а второй вход - к выходу перво- (56 ) 1, Авторское свидетельство СССР го блока уровней отсчета и первому В 464823, кл.01 к 13/2 О, 1973, входу первого сумматора, второй вход2. Авторское свидетельство СССР которого связан с выходом второго В 699439, кл, С, 01 Я 13/20, 1976 цифроаналогового преобразователя а(прототип ). выход - с первыми. входами второго итретьего сумматоров н втсрым входом (54,)(57) СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ ИЗИЕРИ- второго блока сравнения, выход кото- ТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ, содержа- рого соединен с входом счетчика им" ший два кварцевых генератора, выходы пульсов, третий вход - с третьим которых соединены с входами детекто- выходом блока управления, а первый ра сигналов биений, выходом подклю- вход - с выходом усилителя с регули- Е ченного к входу блока управления, руемым коэффициентом усиленияперпервый выход которого связан с пер- вым входом третьего блока сравнения вым входом блока отсчета, два стробо- и первым входом четвертого блока скопических смесителя, вторыми входа- сравнения, третий вход которого поц- (, ми соединенные с выходом Формирова- ключен к четвертому выходу блока теля строб-импульсов, а выходами - с управления и третьему входу третье- д входами первого и второго усилителей, го блока сравнения, второй вход- формирователь импульса запуска, пер- к выходу третьего сумматора, а выВый и второй блоки сравнения, ход - к третьему зходу блока отсчео т л и ч а ю щ и й с я тем, что, та, четвертый вход которого связан с целью расширения Функциональных с выходом пятого блока сравнения, возможностей путем обеспечения воз пятый вход - с выходом шестого бломожности измерения динамических па- ка сравнения, а второй вход - с раметров выходного сигнала цифроана- выходом третьего блока сравнения, логовых преобразователей с высокими второй вход которого соединен с выточностью и производительностью, он ходом второго сумматора, вторым снабжен двумя блоками уровней отсче- входом подключенного к первому выхота, тремя сумматорами, третьим, чет- ду второго блока уровней отсчета, вертым, пятым и .шестым блоками срав- второй выход которого связан с втокения, счетчиком импульсов, ревер- рым входом третьего сумматора, присивиым счетчиком импульсов, двумя чем вход формирователя импульса цифроаналоговыми преобразователями запуска соединен с выходом первого и усилителем с регулируемым козффи- , кварцевого генератора, а выход - с циеитом усиления, выхоц которого первым входом второго стробоскопиподключен к первому входу первого ческого смесителя и входной шиной блока сравнения, первый вход - к исследуемого цифроаналогового превыходу первого усйлителя и первому образователя, выходная шина которо- входу шестого блоКа сравнения, а го связана с первым входом первого второй вход - к выходу первого циф- стробоскопического смесителя, первый роаналогового преобразователя, вход вход пятого блока сравнения подклю1029089 51015 чен к выходу второго усилителя, авторые входы пятого и шестого блоков сравнения - к общей шине, входформирователя строб-импульсов свя 1Изобретение относится к электро- измерительной технике и может бытьиспользовано при измерении динамических параметров цифроаналоговых преобразователей.Известен стробоскопический измеритель временных интервалов, содержащий два кварцевых генератора,генератор строб-импульсов, стробаскопический смеситель, усилитель-рас. ниритель, плавно регулируемый Фазовращатель, формирователь импульсови детектор сигнала биений 13.Недостатком этого устройства является низкая точность измерения.Наиболее близким к изобретенийпо технической сущности является стробоскопический измеритель временных интервалов, содержащий детекторсигналов биений, включенный на выхо;де двух кварцевых генераторов, двастробоскопических смесителя, входами подключенные к входным клеммамизмерителя и выходу Формирователястроб-импульсов, а выходами подключенные к соответствующим усилителям,выходы которых подключены к двумвходам первого коммутатора, первыйвыход которого соединен с первымвходом первого измерителя амплитудыи с первым входом первого блока сравнения, второй вход коммутатора соединен с первым входом второго блокасравнения и первым входом второгоизмерителя амплитуд, выходы первогои второго измерителя амплитуд соединены со вторыми входами соответствующих блоков сравнения, выходы кото,рых соединены с входами первоготриггера, блок задержек подключен к выходу первого кварцевого генератора и к выходу формирователя импульса запуска, выходы блока задержек подключены к первому входу второго коммутатора, второй вход которого соединен с выходом второго кварцевого генератора, выход детектора соединен с входом блока управления, выходы которого соединены с третьим входом второго коммутатора, с входами первого и второго триггеров, с .первым входом блока отсчета, второй вход которого соединен с выходомпервого триггера, а выход второго триггера соединен а управляющим эан с выходом второго кварцевогогенератора, а вход второго цифроаналогового преобразователя - с выходом счетчика импульсов.,2входом первого и второго кварцевых генераторов 2 3.Недостатком этого устройства явля. ется ограниченность функциональных воэможностей - оно не обеспечивает возможности изменения динамических параметров выходного сигнала цифроаналоговых преобразователей с высокой точностью и производительностью.Целью изобретения является расши- . рение функциональных возможностей путем обеспечения возможности измерения динамических параметров выходного сигнала цифроаналоговых преобразователей с высокими точностью,и производительностью. Цель достигается тем, что стробоскопический измеритель временныхинтервалов, содержащий два кварцевых 20 генератора, выходы которых соединеныс входами детектора сигналов биений,выходом подключенного к входу блокауправления, первый выход которогосвязан с первым входом блока отсче та, два стробосиопаческих смесителя,вторыми входами.соединенные с выходом Формироватевк строб-импульсов,а выходами ; с входами первого ивторого усилитеаей, Формирователь 30 импульса звука, первый и второй блоки сравнения, снабжен двумя блокамиуровней отсчета, тремя сумматорами,третьим, четвертым, пятым и шестымблоками сравнения, счетчиком импуль сов, РевеРсивным счетчиком импульсов,двумя цифроаналоговыми преобразовате. -лями и усилителем с регулируемымкоэФФициентом усиления, выход которого подключен к первому входу перво го блока сравнения, первый вход -к выходу первого усилителя и первомувходу шестого блока сравнения, а. второй вход - к выходу первого цифроаналогового преобразователя, входкоторого связан с выходом реверсивного счетчика импульсов, входом соединенного с выходом первого блокасравнения, третий вход которого подключен к второму выходу блока управления, а второй вход - к выходу пер вого блока уровней отсчета и первомувходу первого сумматора, второй входкоторого связан с выходом второгоцифроаналогового преобразователя, авыход - с первыми входами второго и40 третьего сумматоров и вторым входомвторого блока сравнения, выхОД КОТОрого соединен с входом счетчикаимпульсов, третий вход - с третьимвыходом блока управления, а первыйвход - с выходом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления,первым входом третьего блока сравнения и первым входом четвертого блокасравнения, третий вход которого подключен к четвертому выходу блока 10управления и третьему входу третьего блока сравнения, второй вход -к выходу третьего сумматора, а вы-.ход к третьему входу блока отсчета;четвеРтый вход которого связан с 15выходом пятого блока сравнения,пятый вход - с выходом шестого блока сравнения, а второй вход - свыходом третьего .блока сравнения,второй вход котбрОго соединен свыходом второго сумматора, вторымвходом подключенного к первому выходу второго блока уровней отсчета,второй выход которого связан со вторым входом третьего сумматора, причем вход формирователя. импульсазапуска соединен с выходом первогокварцевого генератора, а выходс первым входом второго стробоскопического смесителя и входной шинойисследуемого цифроаналогового преобразователя, выходная шина которогосвязана с первым входом первогостробоскопического смесителя, первыйвход пятого блока сравнения подключен к,.выходу второго усилителя, а З 5вторые входы пятого и шестого блоков сравнения - к общейшине, входформирователя строб-импульсов связан .с входом второго кварцевогогенератора, а вход второго цифроаналогового преобразователя - свыходом счетчика. импульсов.Структурная электрическая схемаустройства представлена на чертеже.УстРОЙстВО сОстОит из ВходнОЙ и 45выходной шин 1 и 2 исследуемогоцифроаналогового преобразовтеля(ЦАП ), первого кварцевого генератора 3, формирователя 4 импульса запуска, первого стробоскопического смесителя 5, второго кварцевого генератора б, формирователя 7 строб-импульсов, первого усилителя 8, усилителя 9 с регулируемым коэффициентомусиления, первого блока 10 сравнения,первого блока 11 уровней отсчета,реверсивного счетчика 12 импульсов,первого ЦАП 13, второго блока 14сравнения, первого сумматора 15,второго ЦАП 1 б, детектора 17 сигналов биений, счетчика 18 импульсов, 60второго и третьего сумматоров 19 и 20,.второго блока 21 уровней отсчета,третьего и четвертого блоков 22 и 23сравнения, блока 24 отсчета, второгостробоскопического смесителя 25, второго усилителя 2 б, пятого ишестого блоков 27 и 28 сравнения и блока 29 управления.Устройство работает следуюшим образом.Цикл измерения начинается после поступления в блок 29 управления импульса внешнего звука. На входную шину 1 исследуемого цифроаналогового преоброзователя (ЦАП) поступают импульсы запуска с выхода Формирователя 4.Под действием импульсов звука выходное напряжение исследуемого ЦАП изменяется от минимального до максимального значения и обратно, Этот сигнал поступает по шине 2 на вход первого смесителя 5, На второй вход смесителя подаются строб-импульсы, синхронные с выходным сигналом второго кварцевого генератора б. Так частота второго кварцевого генератора б выбрана (например на 500 Гц ) выше частоты первого кварцевого генератора 3, то происходит сдвиг строб-импульса относительно исследуемого сигнала, и в смесителе 5 осушествляется преобразование временного масштаба выходного сигнала исследуемого ЦАП. При этом исследуемюй сигнал преобразуется от спада к Фронту.Преобразованный сигнал после усиления в первом усилителе 8 и усилителе с регулируемым усилением 9 поступает на первый вход первого блока 10 сравнения, на второй вход которого поступает уровень отсчета с первого блока 11 уровней отсчета, В блоке 10 происходит сравнение амплитуды выходного сигнала усилителя 9 и уровня отсчета, задаваемого локом 11. При их отличии выходной сигнал первого блока.10 сравненияуправляет подачей импульсов счета или вычета В рейерсивный счетчик 12, Код реверсивного счетчика 12 подается на входы первого цифроаналогово-. го преобразователя 13, выходное напряжение которого управляет коэфФициентом усиления усилителя 9.После определенного времени амплитуда выходного сигнала усилителя 9 нормализуется. На первый вход второго блока 14 сравнения подается выходной сигнал усилителя 9, а на второй - постоянное напряжение с выхода первого сумматора 15. На первый вход первого сумматора 15 поступает уро-, вень отсчета с первого блока 11 уровней отсчета и выходной .сигнал второ" го цифроаналогового преобразователя 16. Блок 29 управления в моменты времени, когда выходной сигнал уси-, лителя 9 минимален, включает второй блок 14 сравнения. Эти моменты времени устанавливаются изменением задержки влючения второго блока 14сравнения относительно выходногосигнала детектора 17 сигналов биений,частота повторения импульсов которо-го ранна разности частот повторениякварценых генераторов 3 и б - частоте повторения преобразовзйного исследуемого сигнала,При поступлении импульсов запускаиз блока 29 управления в блоке 14. производится сравнение мгновенногозначения преобразованного исследуемого сигнала и постоянного напряжения первого сумматора 15. Еслимгновенное значение выходного сигнала усилителя 9 ниже выходногонапряжения первого сумматора 15, то (блок 14 вырабатывает импульс, произ"водящий досчет импульсов в счетчике 18, Выходной код последнего изменяет выходное напряжение второго ци"ФроайалоговогоуФ преобразователя 1 б. 20Разность между мгновенным значениемвыходного сигнала усилителя 9 и напряжением сумматора 15 при этом уменьшается. Процесс продолжается дотех пор, пока выходное напряжениепервого сумматора 15 не станетравным мгновенному значению выходного сигнала усилителя 9. ЭтИмпроизводится точная Фиксация нулевого уровня сигнала, При этом выходное напряжение первого сумматора 15 З 0с определенной точностью равнонулевому уровню исследуемого сигнала. Это напряжение подается на входы второго и третьего сумматоров 19и 20, на вторые входы которых отвторого блока 21 уровней отсчетапоступают плюсовый (на второй сумматор 19 ) и минусовый (на третий сумматор 20) уровня отсчета, например,равные половине младшего разряда 40исследуемого ЦАП.При этом на вторые входы третьегои четвертого блоков 22 и 23 сравнения подаются уровни отсчета, Блок 29управления включает блок 24 отсчетаи третий и четвертый блоки 22 и 23сравнения. тестовый сигнал с выходаФормирователя 4 импульсов запуска,преобразованный во времени во второмсмесителе 25 и усиленный на втором 50усилителе 2 б, поступает на пятыйблок 27 сравнения. Когда преобразованный и усиленный тестовый сигналдостигает половины своей амплитуды, блок 27 вырабатывает импульс, запускающий отсчет времени устанбвления в блоке 24 отсчета,а при достижении выход-. ным сигналом усилителя 9 одного Из уровней отсчета, Формируемых вторым или третьим сумматорами 19 или 20, блок22 либо блок 23 гарантирует. импульс изменения в блоке 24 отсчета.При измерении времени задержки исследуемого ЦАП останов измерения в блоке 24 отсчета производится импульсом шестого блока 28 сравнения. Генерирование импульса останова в данном блоке производится при достижении выходным сигналом первого усилителя 8 половины амплитудного значения.Устройство позволяет произвести точную Фиксацию "нулевого" уровня сигнала исследуемого ЦАП и установить с требуемой точностьЮ уровни отсчета времени установления (интервала между моментом, когда импульс запуска достигает половины амплитудЫ, и моментом, когда выходйой сигнал исследуемого ЦАП становится равным определенной величине ), При этом Форьвруются два уровня отсчета уровней выходного сигнала исследуемого цАП (с "плюсовьщ" и "минусовым" отклонениями от установившегося значения )фиксация первого перехода мгновенным значенйем выходного сигнала исследуемого циФроаналогового преобразователя уровня отсчета осуществляется выборбм.частот повторения кварцевых генераторов. При этом первое достижение мгновенным значением исследуемого сигнала одного из уровней отсчета и является посчедним переходом сигнала через уроЪень отсчета при нормальном направлении преобразования (от Фронта к спаду) временного масштаба, т.е. требуевим для останова измерения времени установления.Устройство обеспечивает возможность измерения времени установления с высокой точностью (суммарная погрешность измерения не более 10 )Устройство позволяет повысить производительностьизмерений (до 200 шт/ч).10290 89 едактор Л. Повхан Тираж 710 Закаэ 4969/42 Подпис ВНИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб.