Устройство для измерения времени установления выходного сигнала цифроаналоговых преобразователей

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНУСТАНОВЛЕНИЯ ВЫХОДНОГО СИГНАЛА ЦИфРОАНАЛОГОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ(57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено дляиспользования при контроле динамических характеристик цифроаналоговыхпреобразователей (ЦАП)Цель - повышение точности. Контролируемый ЦАП 1подключается через соответствующиевходные и выходные шины к устройству, которое содержит формирователь 2кодов, блок 3 управления, первый ивторой компараторы 4, 5, элемент 6ИЛИ-НЕ, источник 7 эталонных сигналов, шину 8 "Запуск", шину 9 порого -вого напряжения, первый и второй ключи 10, 11, сумматор 12, усилительограничитель 13, первый усилитель 14рассогласования, первый и второй регулируемые источники 15, 16 компенсирующих сигналов, второй усилитель 17рассогласования, третий регулируемыйисточник 18 компенсирующего сигнала,третий усилитель 19 рассогласования,элемент 20 НЕ, первую и вторую выходные шины 21, 22. Точность измерения времени установления повышаетсяблагодаря тому, что операции сравнения выходного сигнала ЦАП с сигналами, формирующими зону установления,осуществляется с помощью компараторов 4, 5. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.1133Изобретение относится к измерительной технике и предназначено дляиспользования при контроле динамических характеристик цифроаналоговыхпреобразователей.Цель изобретения - повьшение точности измерения времени установления,На фиг, 1 приведена функциональнаясхема устройства для измерения времени установления выходного сигналацифроаналоговых преобразователей; нафиг. 2 - функциональная схема блокауправления,Контролируемый цифроаналоговыйпреобразователь (ЦАП) 1 (фиг. 1) подключается через соответствующие входные и выходные шины к устройству, которое содержит формирователь 2 кодов,блок 3 управления, первый и второйкомпараторы 4 и 5, элементы ИЛИ-НЕ 6,источник 7 эталонных сигналов, шину 8"Запуск", шину 9 порогового напряжения, первый и второй ключи 10 и 11,сумматор 12, усилитель-ограничитель13, первый усилитель 14 рассогласования, первый и второй регулируемыеисточники 15 и 16 компенсирующих сигналов, второй усилитель 17 рассогласования, третий регулируемый источник 18 компенсирующего сигнала, третий усилитель 19 рассогласования,элемент НЕ 20, первую и вторую выходные шины 21 и 22,Блок 3 управления (фиг. 2) выполнен на генераторе 23 тактовых импульсов, делитель 24 частоты, втором итретьем триггерах 25 и 26, третьем,пятом, четвертом и шестом элементахИ 27 - 30, первом триггере 3 1, первом элементе И 32, элементе НЕ 33,втором элементе И 34, счетчике 35,формирователе 36 импульсов.Устройство для измерения времениустановления выходного сигнала цифроаналоговых преобразователей работает следующим образом,В первых трех тактах на вход ЦАП 1подключен конечный код И. В первомтакте сигналом П замыкается система автоматического регулирования,включающая сумматор 12., усилители 13и 14 и первый источник 15 компенсирующего сигнала. Выходной сигнал усилителя 13 усиливается усилителем 14и поступает на вход источника 15, Первый компенсирующий сигнал на выходеисточника 15 изменяется до тех пбр,пока сигнал на выходе усилителя неЗО 35 40 45 50 станет равным нулю, Минимальная длительность первых трех тактов зависитот быстродействия управляемых источников 15, 16 и 18, По окончании первого такта сигнал Ц - принимает значение логического нуля, источник 15переводится в режим запоминания. Вовтором такте сигналом П замыкается ключ 10, на вход сумматора подключается сигнал сравнения с первого выхода источника 7 эталонных сигналов.С выхода усилителя 13 усиленный сигнал сравнения поступает на входы компараторов 4 и 5. Во втором такте сигналом Н замыкается также системаавтоматического регулирования выходного сигнала компаратора 4, включающая компаратор 4, источник 16 второгокомпенсирующего сигнала и усилитель 17. Выходное напряжение компаратора 4 сравнивается с напряжением Н,Второй компенсирующий сигнал на выходе источника 16 в результате действияотрицательной обратной связи автоматически изменяется до тех пор, покавыходное напряжение компаратора 4 не сравняется с Н , . Величинавторогосигнала источника 16 зависит от поданного во втором такте сигнала нанеинвертирующий вход компаратора 4,т.е. от величины сигнала сравнения,коэффициентов передачи сумматора 12и усилителя 13, некомпенсированногоуровня на выходе усилителя 13, атакже от величины Цпо напряжениясмещения компаратора 4 и его чувственности (коэффициента усиления). Поокончании второго такта ключ 10 размыкается, а источник 16 переводитсяв режим хранения, Второй компенсирующий сигнал на выходе источника 16 неизмеряется до второго такта следующего цикла. В третьем такте сигналом П, замыкается ключ 11, подключающий на вход сумматора 12 проинвертированный сигнал сравнения с второго выхода источника 7 эталонныхсигналов. На входы компараторов 4 и 5поступает усиленный сигнал сравненияпротивоположного знака. Сигналом Пзамыкается система автоматического регулирования выходного напряжениякомпаратора 5. На выходе источника 18устанавливается третий компенсирующий сигнал соответствующей величиныи знака. По окончании третьего тактаключ 11 размыкается, а источник 18переносится в режим хранения. В чет 3 1339888вертом такте в исходном состоянии на входы ЦАП 2 подается конечный код М,. На выходе усилителя 13 напряжение близко к нулю, так как выходной сигнал ЦАП и напряжение смещения усилиВ теля 13 скомпенсированным заполненным в первом такте первым компенсирующим сигналом источника 15, ключи 10 и 11 разомкнуты, Компараторы 4 и 5 находятся в нулевом состоянии, так как напряжение усилителя 13 меньше первого уровня сравнения на инвертирующем входе компаратора 4 и больше второго уровня сравнения на неинвертирующем входе компаратора 5. Напряжение на выходе элемента ИЛИ-НЕ принимает значение логического нуля, так как сигнал Н =0 через элемент НЕ 20 поступает на третий вход элемента 6, Путем соединения четвертого выхода блока 3 управления через элемент НЕ 20 с третьим входом элемента ИЛИ-НЕ б предотвращается появление импульсов на выходе 22 устройства в течение25 первых трех тактов, когда возможно переключение компараторов 4 и 5. На время деиствия импульса Б п через формирователь 2 кодов на вход ЦАП 1 подключается начальный код М= 30 =00000. На выходе ЦАП 1 при этом устанавливается нулевое напряжение, а усилитель 13 вводится в насыщение отрицательным напряжением, действующим на выходе источника 15. По окончании импульса Н , на входах контролируемого ЦАП 1 осуществляется смена кодов: М- И,. Одновременно на первом выходе 21 устройства формируется импульс Н передний фронт кото рого соответствует началу измеряемого интервала времени установления. Длительность импульса,Б , должна быть не меньше измеряемого времени установления. Усиленное усилителем 13 4 напряжение переходного процесса сравнивается с вторым и третьим сигналами с помощью компараторов 4 и 5. При превышении выходного сигнала усилителя 13 второго компенсирующего сиг- б 0 нала напряжения на выходе первого компаратора 4 принимает значение логической единицы, а когда выходной сигнал усилителя 13 меньше третьего компенсирующего сигнала, соответственно переключается второй компаратор 5. При вхождении напряжения переходного процесса в зону установившегося значения, ограниченную вторым и третьим компенсирующими сигналами,оба компаратора переключаются в нулевое состояние, а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 6 напряжение принимает значение логической единицы, так как ина третьем его входе действует нулевое напряжение с выхода элемента НЕ 20.Время установления измеряется какинтервал времени от момента формирования импульса на выходе 21 до появления устойчивого напряжения логической единицы на выходе 22 устройства.Формирование кода, пропорциональноговремени установления выходного сигнала ЦАП, может быть осуществлено любым изьестным способом.Сигналы с выходов 21 и 22 устройства могут быть преобразованы в код спомощью известных устройств для измерения длительности переходного процесса. Например, в течение действия импульса Б, на выходе 21 заполняютсчетчик ймпульсами эталонной частотыс периодом, выбираемым исходя из величины допустимой погрешности квантования времени установления, и запоминают код счетчика в регистре с помощьюимпульсов записи, сформированных попереднему фронту импульсов на выходе22 устройства. По окончании интервалаНпф в регистре записывается код,соответствующий моменту появления последнего импульса записи, т.е. моменту последнего вхождения сигнала ЦАПв заданную зону. Устройство работаетаналогично и для любой другой комбинации кодов И и М,Формула изобретения1, Устройство для измерения времени установления выходного сигнала цифроаналоговых преобразователей, содержащее формирователь кодов, выходы которого являются цифровыми выходными шинами, вход подключен к первому выходу блока управления, вход которого является шиной "Запуск", второй и третий выходь подключены соответственно к управляющим входам первого и второго ключей, выходы которых объединены и подключены к первому входу сумматора, а информационные входы подключены соответственно к первому и второму выходам источника эталонных сигналов, третий выход которого является аналоговой выходной шиной, второй вход сумматора является ана 513398 логовой входной шиной, третий вход сумматора подключен к выходу первого регулируемого источника компенсирующего сигнала, выход подключен к вхо 5 ду усилителя-ограничителя, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, введены три усилителя рассогласования, второй и третий регулируемые источники компенсирующих сигналов, элемент НЕ, элемент ИЛИ-НЕ, первый и второй компараторы, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ-НЕ и соответственно к первым входам второго и третьего усилителей рассогласования, неинвертирующий вход первого компаратора объединен с инвертирующим входом второго компаратора и первым входом первого усилителя рассогласования и подключен к выходу усилителя-ограничителя, инвертирующий вход первого компаратора подключен к выходу второго регулируемого источника компенсирующего сигна- . ла, управляющий вход которого подключен к выходу второго усилителя рассогласования, а вход разрешения управления подключен к второму выходу блока управления, четвертый выход которого является первой выходной шиной и через элемент НЕ подключен к третьему входу элемента ИЛИ-НЕ, выход которого является второй выходной шиной, при этом вторые входы второго и третьего усилителей рассогласования объединены и являются шиной порогового напряжения, выход третьего усилителя рассогласования подключен к управляющему входу третьего регулируемого ис 40 точника компенсирующего сигнала, выход которого подключен к неинвертирующему входу второго компаратора, а вход разрешения управления подключен к третьему выходу блока управления,45 пятый выход которого подключен к входу разрешения управления первого регулируемого источника компенсирующего сигнала, управляющий вход которого подключен к выходу первого усилителя рассогласования, второй вход которого подключен к шине нулевого потенциала.2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления выполнен на шести элементах И, первом, втором и третьем тиггерах, формирователе импульсов, счетчике, делителе частоты, элементе НЕ, генераторе тактовых импульсов, выход которого подключен к входу делителя частоты, первому входу первого элемента И и через элемент НЕ - к первому входу второго элемента И, выход которого является четвертым выходом блока управления, вторые входы первого и второго элементов И объединены и подключены к выходу первого триггера, вход установки в единичное состояние которого объединен с входом обнуления счетчика и является входом блока управления, вход установки в нулевое состояние первого триггера подключен к выходу формирователя импульсов, вход которого подключен к выходу счетчика, счетный вход которого подключен к выходу первого элемента И, который является первым выходом блока управления, третьи входы первого и второго элементов И объединены и подключены к выходу третьего элемента И, первый вход которого объединен с первым входом четвертого элемента И, счетным входом третьего триггера и подключен к прямому выходу второго триггера, счетный вход которого подключен к выходу делителя частоты, инверсный выход подключен к первому входу пятого элемента И и первому входу шестого элемента И, выход которого является третьим выходом блока управления, а второй вход объединен с вторым входом третьего элемента И и подключен к прямому выходу третьего триггера, инверсный выход которого подключен к вторым входам четвертого и пятого элементов И, выходы которых являются соответственно вторым и пятым выходами блока управления.Пожо рек Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул,Проектн каз 4245/55 Тираж 901 ВНИИПИ Государстве по делам изобре 113035, Москва, Ж Подписноеного комитета СССРений и открытий5, Раушская наб., д.