Устройство для измерения времени установления выходного напряжения цифроаналоговых преобразователей

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН А 1 0 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ пряжений, блок де ции, блок сравнен элементов И-ИЛИ, ную шину, шину "П формационную шину зультата, В проце тоящем из трех ци ся кодах на входа ЦАП сначала отсле шееся значение ег ния, а затем на п тора напряжений в щая выходного нап ловленная переход рая последователь ратором с уров +1, задающими зону установле ния ЦАП. Цикль зме вьг тся выходного напряже рения задаются фо шение точности из рмирователем. мерения дости ьшения погрешностеи от за сче ны установления выходного ЦАП и от смещения пороадания з апряжени ов сраба ений. 1)вания компаратора напряп, ф-лы, 4 ил,ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССР У 957427, кл. Н 03 М 1/50, 1981.Авторское свидетельство СССР У 1019628, кл. Н 03 М 1/12, 1982.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ УСТАНОВЛЕНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ЦИФРОАНАЛОГОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для технологического контроля цифроаналоговых преобразователей (АЦП). Цель изобретения - повышение точности. Устройство содержит блоки задания кодов, коммутатор кодов, формирователь циклов измерения, счетчик импульсов, генератор импульсов, регистры ЦАП, аналоговый коммутатор, сумматор напряжений, компаратор нашифрации и индикаия кодов, группы входную информационуск , выходную инии выходную шину р ссе измерения, сосклов, при меняющихх контролируемого живается установиво выходного напряжеервом входе компараьщеляется составляю- ряжения ЦАП, обусным процессом, кото- но сравнивается комями напряжений -1Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для технологического контроля цифроаналоговых преобразователей (ЦАП)Цель изобретения - повышение точности.На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на Фиг. 2 - функциональная схема формирователя циклов измерения; на фиг. 3 и 4 - временныедиаграммы работы устройства.Устройство содержит блоки 1 и 2задания кодов, коммутатор 3 кодов, 15формирователь 4 циклов измерения,счетчик 5 импульсов, генератор 6 импульсов, регистры 7 и 8, цифроаналоговый преобразователь 9, аналоговыйкоммутатор 1 О, сумматор 11 напряжений, компаратор 12 напряжений,блок 13 дешифрации и индикации,блок 14 сравнения кодов, группы 15и 16 элементов И-ИЛИ, входную информационную шину 17, шину 18 "Пуск", 25выходную информационную шину 19 и выходную шину 20 результата.Устройство контролирует ЦАП 21.Формирователь 4 циклов измерениясодержит счетчик 22 импульсов, дешифратор 23, реверсивный счетчик 24,элементы И 25 и 26 и элемент 28 эапрета.Устройство работает следующим образом. 35Измерение состоит из трех циклов, которые условно показаны временными интервалами Т 1, Т 2 и ТЗ (фиг. 3 е, ж,з).Перед началом измерения при помо щи блоков 1 и 2 задания кодов, выполненных, например, в виде набора клавишных переключателей, число которых равно числу разрядов контролируемого ЦАП 21, задаются два кода У 1 и У 2, 45 при смене которых измеряется время установления выходного напряжения ЦАП 21. По сигналу "Пуск" (фиг. Зб) счетчики 5, 22 и 24 устанавливаются в нулевое состояние. При этом по ну левому сигналу с выхода младшего разряда счетчика 22 коммутатор 3 подключает к входам контролируемого ЦАП код1 (Фиг, Зд).По окончании сигнала "Пускначинае;ся заполнение счетчика 5 импульсами тактовой частоты с выхода генератора 6 (Фиг, За). Период Т, импульсов тактовой частоты выбирается иэ условия обеспечения требуемой разрешающей способности при измерении времени установления, а емкость Бо счетчика импульсов 5 определяется нз соотношенияТх моксМЪо Тогде Тх аас,кс - максимальное значениеизмеряемого времени установления.При переполнении счетчика 5 еговыходной импульс, воздействуя на счетный вход счетчика 22, изменяет егосостояние на единицу. С этого момента начинается первый цикл измерения,По сигналу с выхода младшего разрядасчетчика 22 коммутатор подключает квходу контролируемого ЦАП код 1 х 1,сигнал с выхода "1 дешифратора черезаналоговый коммутатор 10 подключаетк входу компаратора 12 шину "ОВ"нулевого потенциала и разрешает прохождение тактовых импульсов с выходагенератора 6 через элемент 25 насчетный вход реверсивного счетчика 24,разрешая тем самым работу следящейзамкнутой системе, включающей в себясумматор 11 напряженк, компаратор 12напряжений, реверсивный счетчик 24и ЦАП 9,В зависимости от состояния компаратора 12, определяемого отношениемнапряжений на выходе контролируемогоЦАП 21 и ЦАП 9, а также погрешностями сумматора 11 и компаратора 12, реверсивный счетчик 24 работает либона сложение, либо на вычитание. Еслинапряжение на выходе ЦАП 9 меньше,чем на выходе ЦАП 21, то реверсивныйсчетчик работает на сложение и еговыходной код, воздействуя на входыЦАП 9, увеличивает его выходное напряжение, В противном случае реверсивный счетчик работает на вычитаниеи выходное напряжение ЦАП 9 уменьшается. При достижении равенства выходных напряжений ЦАП 9 и ЦАП 21 сучетом указанных погрешностей система переходит в автоколебателъный режим,определяемый дискретностью обратнойсвязи (ЦАП 9). Таким образом, в конце первого такта работы на выходеЦАП 9 устанавливается напряжение цапэ Пнап,(ю) 1 с- + Пк-Пцдп 1 хгде Бцп, - установившееся значениенапряжения на выходеЦАП 21 при входном коде 1 х 12;Ы 3, Ы 3 - абсолютцые погрешностипреобразования соответственно сумматора напряжения и компараторанапряжения;составляющая выходногонапряжения ЦАП 9, отражающая автоколебательный процесс в установившемся Режиме и равная единице младшегозначащего разряда(кванту) ЦАП 9,Значение кванта ЬУ легко сделать сколь угодно малым простым наращиванием разрядности ЦАП 9, поскольку он находится в цепи обратнойсвязи и к нему не предъявляются высокие требования по линейности и долговременной стабильности, поэтому вдальнейшем эта составляющая выходного напряжения ЦАП .9 не рассматривается.Первый цикл измерения заканчивается при следующем переполнении счетчика 5, выходной сигнал котороговновь сосчитывается счетчиком 22. Приэтом прекращается доступ импульсамтактовой частоты через элемент И 25на вход реверсивного счетчика 24,фиксируя тем самым в нем код обратнойсвязи, пропорциональный установившемуся значению выходного напряженияконтролируемого ЦАП, к входам которого через коммутатор 3 подключаетсякод У 1.Второй цикл измерения начинаетсяпри очередном переполнении счетчика 5. Вновь на входе ЦАП 21 происхо Одит смена кода В 1 на 32, к входу компаратора 12 через аналоговый коммутатор 10 подключается шина ц-ц" и навыходе элемента И 26 формируется сигнал записи в регистр 7.45При смене входных кодов выходной сигнал контролируемого ЦАП также изменяет свое значение, причем это изменение сопровождается переходным процессом У(С), один из возможных вариантовкоторого приведен на фиг. 4 а. Выходное напряжение контролируемого ЦАП непрерывно в течение второго такта работы устройства сравнивается 55 с напряжением где Ц - значение половины зоны уста 3новлеция выходного напряжения контролируемого ЦАП,Из приведенного выражения видно,что зона установления выходного напряжения ЦАП задается относительноустановившегося значения его выходного напряжения, измеренного в первомтакте, следовательно, в нем отсутствует составляющая погрешности, обусловленная неточным заданием зоны.Кроме того, наличие в выражении дляГ, составляющих Ь Б и Ь БсвидетельЙствует о компенсацйи этих составляющих погрешности во втором такте работы устройства.В момент равенства напряжения У(С)и напряжения -У компаратор 12 меня 3ет состояние выхода (фиг. 4 б), причем, если исследуемый сигнал входитв зону, сигнал на выходе компаратора,например, переходит из нулевого вединичное состояние. По этому переходу осуществляется запись текущегозначения кода из счетчика 5 в регистр 7 при каждом вхождении исследуемого сигнала в зону установившегося значения. Поскольку смена кодаБ 1 и 112 происходит при переполнениисчетчика 5, то последний в момент подачи кода И 2 на вход ЦАП 21 находится в нулевом состоянии. Следовательно,во втором такте Т в счетчике 5 фиксируется код текущего времени с моментаначала этого такта, а в регистр 7 прикаждом срабатывании компаратора напряжения переписывается код, пропорциональный интервалу времени с момента подачи кода Н 2 на вход контролируемого ЦАП до момента вхождения исследуемого сигнала в зону установившегося значения. В момент 1 и (фиг.4 б)компаратор 12 срабатывает последнийраз и в регистре 7 записывается код,пропорциональный времени вхождениявыходного напряжения ЦАП 21 в зонуц 11 цТретий цикл измерения протекает аналогично второму, однако к входу компаратора 12 напряжений через коммутатор 10 подключается шина 19 "+11 ", а на выходе элемента 27 запрета ормируется сигнал записи текущего времени из счетчика 5 в регистр 8Элемент запрета использован для того, чтобы запись кода производилась по нулевому перепаду выходного напряжения компаратора 12. По истечении тре 1332530тьегс цикла ряб;ы в регистре 8 фиксируетс ни, пропорциональный времеци вхождения выходного напряжения ЦЛ 11 " ь . и; "П ", Нд этом процесс5 измерения зякянчийдется. Блок 14срдвнпвдет коды, поступающие с выходов регистров 7 и 8, и через группы элементов И-ИЛИ 15 и 16 пропускает больший из этих кодов, пропорциональ вый времеви установления выходного напряжения контролируемого ЦАП 21, на блок 13 дешифрации и индикации.Формула и с бретения1, Устцойсяа,ин измеренин времени усявовлеиин выходного напряжения цифроявялоговых преобразователей, содержащее коммутдтор кодов, первые и вторые информдционные входы которого соедииены соответственно с выходами первого и второго блоков задания кодов, а вьжоды нвляютсн выходной инФормдциоиной шивой, счетчик импуль г в, счетный вход которого подключен к выходу геиеряторя импульсов, а выходы соединены соответственно с инФормационными входами первого регистрз, пифрояпялоговый преобразователь, 30 комлдрятор напряжений и блок дешифряпч и индикации, вьжоды которого нвлнютсн выходной шиной результата, о т л и ч я ю щ е е с я тем, что, с полью повышения точности, в него вве 35 ,сны аналоговый коммутдтор, блок сравнения кодов, две группы элементов И-ИЛ и сумматор напряжений, первый вход которого является входной информационной шиной, второй вход подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, я вьжод - к первому 1входу компараторд пяпряжений, второй вход которого подключен к выходу аналогового коммутатора, а выход под 45 ключен к первому входу Формирователя циклов измерения, второй вход которого является шиной иПуск" и подключен к ходу сброса счетчика, выходы котор 1 го соединены соответственно с инФор;иционными нходдми второго регист 50 ря, третий и четв етый входы формировятеля циклов измерения подключены к выходу перепо лнения счетчика импульсов и к вьжоду генератора импульсов соответственно, первый и второй выхо 55 ды ведь,".о:еиы к управляющим входам первого и в торого регистров соответств. пио, выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми входами блока сравнения кодов и с первыми входами элементов И-ИЛИ первой и второй групп соответственно, вторые входы элементов И-ИЛИ каждой из которых объединены и подключены к первому и второму выходам блока сравнения кодов соответственно, а выходы соединены соответственно с входами блока дешифрации и индикации, третий выход формирователя циклов измерения соединен с управляющим входом коммутатора кодов, четвертые выходы соединены соответственно с входами цифроаналогового преобразователя, а пятый, шестой и седьмой выходы соединены с первым, вторым и третьим управляющими входами аналогового коммутатора, первый, второй и третий информационные входы которого подключены к шине нулевого потенциала, к шинам напряжения отрицательной и положительной полярностей соответственно.2. Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что формирователь циклов изменения выполнен на реверсивном счетчике, дешифраторе, двух элементах И, элементе запрета и счетчике импульсов, первый счетный вход которого является третьим входом формирователя, второй счетный вход соединен с первым выходом дешифратора, вход сброса объединен с входом сброса реверсивного счетчика и является вторым входом формирователя, а выходы соединены соответственно с входами дешифратора, второй, третий и четвертый вьжоды которого являются соответственно пятым, шестым и седьмым выходами формирователя и соединены с первыми входами первого, второго элементов И и информационным входом элемента запрета соответственно, выходы второго элемента И и элемента запрета являются соответственно вторым и первым выходами формирователя, второй вход второго элемента И объединен с управляющими входами реверсивного счетчика и элемента запрета и является первым входом формирова - теля, второй вход первого элемента И является четвертым входом Формирователя, а выход соединен со счетным входом реверсивного счетчика, выходы которого являются четвертыми выходами формирователя, выход младшего разряда счетчика импульсов является тоетьим выходом формирователя.332530 ЮТ м ЛТЗСоставитель З.Моисеенко Редактор И.Николайчук Техред Л.Сердюкова Корректор С.Шекмар Заказ 3848/55Тираж 901 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 11 роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4