Устройство для измерения времени установления тока на выходе сверхбыстродействующих цифроаналоговых преобразователей

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ(56) Авторско У 1200203, кл ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯВРЕМЕНИ УСТАНОВЛЕНИЯ ТОКА НА ВЫХОДЕСВЕРХБЫСТРОДЕЙСТВУИ 1 ИХ 11 ИФРОАНАЛОГОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ по авт.св.У 1200203, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точности,в него введены два управляемых генератора тока и устройство выборки ихранения следящего, типа, информационный вход которого соединен с выходом истокового повторителя,управляющий вход - с вторым выходом генера, тора импульсов, а выход - с входамипервого и второго управляемых гене О 01 В 29/02, Н 03 М 1/10, торов тока, выход первого из которыхподключен к входу фильтра нижних частот, а выход второго - к аноду первого диода Шоттки.2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что генераторимпульсов выполнен на генераторе опор-.ной частоты, двух делителях частоты,инверторе, элементе ИЛИ и элементеИЛИ-НЕ, выход которого является вторым выходом генератора импульсов,первый вход подключен к выходу элемента ИЛИ, а второй вход - к выходупервого делителя частоты, который является первым выходом генератора импульсов, причем выход генератораопорной частбты соединен с входомвторого делителя частоты и через инвертор - с первым входомэлементаИЛИ, второй вход которого объединенс входом первого делителя частоты иподключен к выходу второго делителячастоты, а выход соединен с вторымвходом элемента ИЛИ-НЕ,1135Изобретение относится к измерительной технике и является усовер-шенствованием известного устройствапо авт.св, 1 1200203,Цель изобретения - повьппение точности измерения.На фиг. 1 приведена Аункциональная схема устройства, на Аиг. 2 - пример оптимального выполнения генератора импульсов; на Аиг. 3 - временная диаграмма работы устройства; нафиг. 4-6 - примеры реализации первого и второго управляемых генераторовтока и устройства выборки и храненияследящего типа соответственно,Устройство содержит генератор 1импульсов, Аильтр 2 нижних частот,истоковый повторитель 3, осциллограА4, первый и второй управляемые генераторы 5 и б тока, устройство 7 выборки и хранения следящего типа, ключ 8,генератор 9 вытекающего тока, генератор 10 вытекающего тока, регулируемую задержку 11, диоды 12-15 Шотткии резисторы 16 и 17. Входная и выходная шины устройства подключены соответственно к выходной и входной шинам контролируемого циАроаналоговогопреобразователя (ЦАП) 18.Генератор 1 импульсов содержитгенератор 19 опорной частоты, делители 20 и 21 частоты, инвертор 22,элемент ИЛИ 23 и элемент ИЛИ-НЕ 24.Устройство работает следующим образом,В исходном состоянии при выходном напряжении 11 генератора 1; равном логической единице, подаваемом на входную шину ЦАП 18, выходной ток 1 ЦАП имеет значение 1, , равноен: И току 1генератора 1 0 , токи 1и 1генераторов 5 и б равны нулю , В э том состоянии клич 8 ра э омкнут и диод 1 5 закрыт положительным потенциалом Ц на ег о катоде , а диод 1 4 открыт и через него ток 1 проходит на выход ЦАП 1 8 . В результате вычитания тока, из тока 1 на резисторе 1 6 удерживается нулевое напряжение .При Ао рмиров ании перепада выходного напряжения Н, генератора 1 о т единицы к нули синхронно с измен ением выходного тока 1, о т значения 1цк значению выходного тока смео Иощения нуля 1 замыкается клич 8 и отрицательным напряжением 11, образующимся при прохождении тока 1 генератора 9 через резистор 17, диод 15 97552открывается, диод 14 закрывается,и сэтого момента ток 1 генератора 10проходит через диод 15 на вход гене-,ратора 9, а эа счет разностных токов 1, -1 через резистор 17 на катоде диода 15 устанавливается отрицательное напряжение Б 4, достаточное для поддержания его в открытомсостоянииеБлагодаря тому, что синхронно сАормированием перепада выходного тока1 ЦАП 18 от 1,д к 1, с помощьюдиодов 14,и 15 осуществляется переключение направления протекания токат. , исключается долговременная перегрузка осциллограАа 4, у которогок второму входу, подключенному черезфильтр 2 и повторитель 3 к выходу ЦАП,установлен коэфАициент отклонения 25 мВ/см. Однако при Формировании перепада выходного тока 1 1 ЙП от 1,ок Т, и переключении диодов 14 и 15 нарезисторе 16 Аормируются выбросы на 2 б пряжения, размах которых ограничивается диодами 12 и 13 до величиныБ"=(0,6-0,9)В. Для дальнейшего уменьшения выбросов напряжения, поступаящего на второй вход осциллографа 4, З 0 используется Аильтр 2, на выходе которого размах напряжения 11 э уменьшенМза счет ограниченной полосы пропускания последнего.Для регулировки момента переключения диодов 14 и 15 (т. Ь на Аиг. 3) З 5 используется регулируемая задержка11, а для развязки выходного сопротивления Аильтра 2 и входной емкостиосциллографа 4 используется повторитель 3. Измеряя по осциллограАу интервал времени 1. от середины срезасигнала П на входе ЦАП (т. а нафиг. 3) до момента установления напряжения 11 на втором входе осциллограАа с заданной относительной погрешностью установления (т. е нафиг, 3) и учитывая задержки 1 вфильтре 2 и 1 в повторителе 3, можно определить время установления напряжения 1 г на резисторе 16 и выход ного тока 1, ЦАП 18 с заданной относительной погрешностью.После переключения ЦАП на его выходе устанавливается ток 1 предстаг 55 вляющий собой статическую погрешностьЦАП при нулевом коде на входе ЦАП.о 6Ток 1 Аормирует напряжение Б на резисторе 16, Напряжение смещения идрейА напряжения смещения повторите 3 13597ля 3 совместно с напряжением П соэ 3дают на втором входе осциллографа наопряжение П , которое ограничивает точность измерения времени установлениявыходного тока 1, ЦАП, делая невозможным измерение малых отклонений выходного тока ЦАП от установившегосязначения. Для повышения точности измерения используются управляемые генераторы 5 и 6 тока и устройство 7выборки и хранения,Управляемый генератор 5 тока(фиг. 4) выполнен на двух последовательно соединенных операционных усилителях, охваченных отрицательнойобратной связью, и шести резисторах.Б БПри этом ток 1= - , В,=В, а -=20Управляемый генератор 6 тока(фиг. 5) выполнен на операционномусилителе с отрицательной обратнойсвязью и четырех резисторах. При этомНэток 1 = - э а -э = 24 НФУстройство 7 выборки и храненияследующего типа (фиг. 6) содержит генератор импульсов, ЦАП, реверсивныйсчетчик, компаратор, инвертор и два З 0элемента И,При поступлении на устройство выборки и хранения управляющего сигнала сигналы с генератора импульсов взависимости от выходного напряжения З 5компаратора проходят на вход либопрямого, либо обратного счета реверсивного счетчика, выходным кодом кбторого управляется ЦАП, Состояниевыхода компаратора зависит от напряжения на неинвертирующем входе. В течение управляющего импульса на выходе ЦАП устанавливается напряжение,которому соответствует напряжениеП , близкое к нулю на входе устройства выборки и хранения (напряжение,на неинвертирующем вхоце компаратора),Фронт импульса напряжения П навтором выходе генератора 1 задержан 50относительно среза импульса напряже-ния 11, на первом выходе на интервалвремени С, С, где С- время установления напряжения П 6 на выходе повторителя 3, В течение импульса напряжения П в соответствии с выходнымнапряжением П повторителя 3 измеоняется выходное напряжение устройствавыборки и хранения, задающее ве 55личины токов 1 и 1. Пс окончанииимпульса напряжения Б на выходе генератора 5 устанавливается ток 1который сохраняется неизменным до следующего импульса напряжения 1 . Разностным током 1 -1 на резисторе 16создается напряжение Б, отличающеесяот напряжения 11 на величину 11,1Напряжение П равно по величине на-пряжению смещения и дрейфу напряжениясмещения повторителя 3, но имеетпротивоположную полярность, поэтомувыходное напряжение П повторителяпринимает нулевое значение. Таким образом, при повторении сигналов 15следующих за сигналами П , изменениеанапряжения П , создаваемого током 1на резисторе 16, дрейф напряжениясмещения повторителя 3 отслеживаютсяс помощью устройства 7 выборки и хранения и генератора 5, поэтому невлияют на измерение времени установления выходного тока 1, ЦАП при егоизменении от 1 на к 1,Управляемый гененатор б тока используется для поддержания нулевогонапряжения Пз на резисторе 16 привключенном ЦАП. В соответствии с выходнью напряжением устройства 7 выборки и хранения на выходе генератора 6 формируется ток 1 , по величине равный току 1 генератора 5, ноимеющий противоположное направление,При единичном коде на входной шинеЦАП ключ Я разомкнут, диод 15 закрыт,диод 14 открыт, а разностный ток(1-1)-(1 -1 -) равен нули, на ре 1зисторе 16 удерживается нулевое напряжение Б. При нулевом коде навходной шине ЦАП ключ 8 замкнут, диод15 открыт, диод 14 закрыт, ток 1- вычитается из 1 , а разностный ток 1-1 проходит через диод 15 на входгенератора 9.1В результате введения первого управляемого генератора тока и устройства выборки и хранения следящего типа устранено влияние .выходного токаосмещения нуля 1, ЦАП и его изменения (статические погрешности ЦАП),напряжения смещения и дрейфа напряжения смещения истокового повторителя 3 (статические погрешности устройства измерения времени установления) на точность измерения времени установления, а за счет введения второго управляемого генератора тока устраняется влияние первого генератора тока на13597556процесс измерения поддержанием нуле- рять время установления порядка 40 вого напряженияпри единичном ко- ,50 нс при погрешности установленияде на входах ЦАП, что позволяет изме- тока менее 0,17. от полной шкалы.ктор А.Обручар Редактор Т.Паркменов каз 6151/ Тираж 730 Государственног ам изобретений осква, Ж, РаущодписноеССР ВНИИПИ по дел13035, М омитета открыти ская н ектная, 4 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,