Устройство для измерения времени установления выходного сигнала цифроаналогового преобразователя

СОЮЗ СОЕЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСН А 11644 БЛИН 03 М 1/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИПРИ ПНТ СССР МИТЕТ ОЧИРЫТИЯМлого измеряемый и эталонный цифроанавые преобразователи, блок заданиязоны сравнения, два компаратора, дваформирователя коротких импульсов,генератор кваитующих импульсов, счетчик, две пересчетные схемы, триггер,элемент задержки, два элемента И,элемент ИЛ 1, блок вьдачи результатовизмерений. Особенность устройствазаключается в том что управлениекаждой из двух пересчетных схем осуществляется соответствующими компараторамн, срабатывание которых зависит лишь от положения выходного сигнала измеряемого цифроаналоговогопреобразователя относительно зоны установления и не взаимосвязано другс другом. Точность измерения времениустановления зависит только от чувствительности компараторов и частотыследования импульсов генератора квантующих импульсов, подсчитываемыхсчетчиком и пересчетними схемами.Вьдача результата измерения, а такжесигнала неисправности производитсяс помощью блока вьдачи в каждом рабочем такте устройства. 5 ил. в Изо ома нала диого с бразова ке и изм быть исп можетсамостоавной я пр ользовано в о блока и в иборов для и ения выходно ых преобразо изобретения ачеств ешающеи ятель иде состмерения тва.редставлена фунустройства; надиаграммы, поятва при различ блоков устроисНа фиг, 1 п нальная схема 5 - временные работу устройс ных кодах,сти п времениа цифрок установланалого Цель с г ателе ю м входппение точ новления о АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР К 603121, кл Н 03 И 1/10, 1978,Авторское свидетельство СССР Ф 790298, кл Н 03 Р 1/10, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ГЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ УСТАНОВЛЕНИЯ ВЕЛХОДНОГО СИГНАЛА ЦИФРОАНАЛОГОВОГО ПРГОБРАЗОВАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может быть использовано для измерения времени установления выходного сигнала цифроаналоговых преобразователей, Целью изобретения является повышение точности измерения времени установления выходного сигнала цифроаналогового преобразователя за счет повышения разрешающей способности измерительных блоков устройства, содержащего задающий генератор импульсов, задатчик кодов, переключатель кодов етение относится к а ерительной технике и ости измерения времени ус цифроаналогового счет повышения ности измерительных5 10 15 50 Устройство содержит задающий генератор 1 импульсов, эадатчик, 2 кодов,переключатель 3 кодов, измеряемьп 4и эталонный 5 цифроаналоговые преобразователи, блок 6 задания зоны сравнения, компараторы 7 и 8, Формирователи 9 и 10 коротких импульсов, генератор 11 квантуюпих импульсов, счетчик 12, пересчетные схемы 13 и 14,триггер 15, элемент 16 задержки, элементы И 17 и 18, элемент ИЛИ 19, блок20 выдачи результатов измерений, шину21 "Пуск" и шину 22 "Исходное состояние",Устройство функционирует следующим образом,В исходном состоянии импульсына выходе задающего генератора 1 отсутствуют ня первых Выходах задат 20чика 2 кодов установлен код Б навторых выходах - И на третьих выходах - И ,. На входе измеряемогоцифроаналогового преобразователя 4установлен код И( 11 что обуславливает на его выходе сигнал с уровнем 0, на выходе компаратора 7 установлен единичный сигнал, на выходекомпаратора 8 - нулевой сигнал, которым блокирована пересчетная схема14, на выходе триггера 15 установленнулевой сигнал, элементы И 17 и 18закрыты; на шинах 21 и 22 установлены нулевые сигналы.Для измерения времени установленияв течение которого выходнои35сигнал УА измеряемого цифроаналогового преобразователя 4 возрастаетот значения Н до Нц (И 1 с И) кодЫ т в задатчике 2 кодов устанавливается таким, чтобы сигнал Бнавыходе эталонного цифроаналоговогопреобразователя,5 был равен установившемуся значению Н на выходе измеЦряемого цифроаналогового преобразователя 4. На выходах блока 6 заданиязоны сравнения устанавливаются сигналы (Пэт + Ь,) и О 1 этц ) гдеД, - сигнал, Формируемый в блоке 6задания зоны сравнения, .путем суммирования токов эталонного цифроаналогового преобразователя 5 (протекающих по резисторам К) с токамиисточников 1 токов, направления которых выбраны противоположными,при.чей +равен +,0,5 младшего квантаЦ+выходного сигнала измеряемого цифроаналогового преобразователя 4, Сигналы (Нт+Ь ) и Жзт - Ьц) воздействуют на соответствующие входы компараторов 7 и 8 соответственно. Такимобразом задается зона установления+ Ь 1 выходного сигнала измеряемогоцифроаналогового преобразователя 4.На внешних входах 21 задающего генератора 1 устанавливаются управляющиесигналы "Пуск",При поступлении с выхода задающегогенератора 1 на управляющий входпереключателя 3 кодов импульса Н ГИпроисходит смена кода с Ина Ина входах измеряемого цифроаналогМФого преобразователя 4 и сигнал Бцна его выходе начинает возрастать,стремясь к значению Н . Одновременнос этим по фронту импульса Н,г 1 формируется короткий импульс на выходе формирователя 9 импульсов, с помощьюкоторого осуществляется запуск генератора 11 квантующнх импульсов ипереброс триггера 15 в единичноесостояние, выходным сигналом которогооткрывается элемент И 17 и импульсыгенератора 11 проходят в счетчик 12,Поскольку на выходе компаратора 7 установлен единичный сигнал, то импульсы генератора 11 поступают также навход пересчетной схемы 13,При возрастании сигнала Н насоответствующих входах компараторов7 и 8 они переключаются. В моментравенства сигналов Н ци Оэг - Ьц)на выходе компаратора 8 формируетсяединичный сигнал, разрешающий прохождение импульсов генератора 11 в пересчетную схему 14. Если сигнал Бцимеет выбросы и выходит за пределызоны установления + Д 1то в моментравенства сигналов Прн (Нт+ Ац)на выходе компаратора 7 формируетсянулевой сигнал, блокирующий входпересчетной схемы 13, и она обнуляется. С течен ем ремени сигнал Уц 4 пначинает убывать и в момент равенствасигналов 0 ц 1 и (Бт+Д) компаратор 7возвращается в исходное состояние,Если при убывании сигнала Нонвыходит за пределы зоны установления+ Дто в момент равенства сигналовП ц и (0- Д 1) опять переключаетсякомпаратор 8, на его выходе формируется нулевой сигнал, блокирующий входпересчетной схемы 14, и она обнуляется. С течением времени сигнал 01начинает снова возрастать и в моментРавенства сигналов П щ 1 и (Пэт- ы)опять переключается компаратор 8, ипроцесс и целом повторяется до уста436 5 110 15 20 25 30 35 40 Время й г установления выходногосигнала измеряемого цифроаналоговогопреобразователя 4 в пределах заданнойзоны + .Д, определяется как разностьинтервалов времени ИТ и Ссай,45 тст= Итгки с 1 ь где И - количество импульсов генератора 11, подсчитанное счетчиком 12, Тгк 1, - период следования импульсов генератора11, а йс 1 - время счета пересчетной50 схемы 14 (фиг, 2 к),Поскольку время счета й ч идентичных пересчетных схем 13 и 14 являетсяпостоянным и его значение устанавливается в блоке 20 перед началом работы устройства, то определение разности (ЯТгк - 1 ч) осуществляется вблоке 20, где производится также де 5 1 б 4новления сигнала 01 в зоне Ф ДцАп О При нарастании сигнала на выходе измеряемого цифроаналогового преобразователя 4 работа устройства иллюстрируется диаграммами фиг. 2. На фиг.2 а показан импульс Б генератора 1 поступающий на вход Формирователя 9 в момент времени й ; на фиг, 2 б - сигнал П 1 А 11 на выходе измеряемого цифроаналогового преобразователя 4, изменяющийся от значения 01 до Щ 1 и сигналы (ут +Д) и (Ут-Д), задающие верхнюю и нижнюю зоны установления соответственно; на Фиг. 2 в - короткий импульс формирователя 9, запускающий генератор 11 квантующих импульсов и устанавливающий триггер 15 в единичное состояние, при котором импульсы генератора 11 проходят в счетчик 12 (фиг, 2 и); на фиг, 2 г единичный сигнал на выходе компаратора 7, разрешающий прохождение импульсов генератора 11 в пересчетную схему 13 (фиг, 2 д), В момент переключения компаратора 8 (момент 1 на фиг, 2 е) на его выходе формируется единичный сигнал, разрешающий прохождение импульсов генератора .11 в пере- счетную схему 14 (Фиг, 2 ж).При дальнейшем возрастании сигнала У 1 срабатывает компаратор 7 и на его выходе формируется нулевой сигнал (моментна Фиг, 2 г), блокирующий вход пересчетной схемы 13, и она обнуляется (Фиг. 2 д). С течением времени сигнал Б 11 А начинает убывать. При достижении равенства сигналов 011 и (Уэт+ Д) компаратор 7 переключается в исходное состояние (момент на Фиг. 2 г), при этом пересчетная схема 13 начинает новый счет импульсов генератора 11 (Фиг. 2 д).При дальнейшем убывании сигнала Бд компаратор 8 возвращается в ис-. ходное состояние (момент С на фиг, 2 е), блокируя вход и обнуляя пересчетную схему 14 (фиг. 2 ж).В дальнейшем, при новом возрастании сигнала 01 А 1, компаратор 8 снова переключается (момент й 5 на Фиг.2 е) и на его выходе Формируется единичный сигнал, разрешающий прохождение импульсов генератора 11 в пересчетную схему 14 (фиг, 2 ж) . Поскольку сигнал Уцизмеряемого цифроаналогового преобразователя 4 в этом случае больше не выходит за пределы зоны установления +Дч, то обнуления пересчетныхсхем 13 й 14 не происходит до окончания процесса измерения, После окончания счета пересчетной схемы 3(момент й на фиг, 2 д), а затем ипересчетной схемы 14 (момент7 наФиг. 2 ж) на их выходах устанавливаются единичные сигналы, под воздействием которых в момент 7 устанавливаетсяединичный сигнал на выходе логического элемента И 18 (фиг, 2 з), по которому триггер 15 перебрасывается в нулевое состояние и закрывает элементИ -17, прекращая тем самым прохождениеимпульсов генератора 11 в счетчик12 (фиг, 2 и).После окончания действия импульса У генератора 1 сигнал И опятьизменяется и с течением временистремится к 01. Одновременно по срезу импульса Уги Формирователем 10формируется короткий импульс блокирования генератора 11 и выдачи результата счета из счетчика 12 в блок 20,который также через элемент 1 б задержки обнуляет счетчик 12,В момент времени, когда изменяющийся сигнал Пц,1 на выходе измеряемого цифроаналогового преобразователя 4 выходит за нижний уровень зоныустановлений + Дц, компаратор 8 опятьсрабатывает, на его выходе появляется нулевой сигнал, и устройство в целом устанавливается в исходное состояние. С приходом следующего импульса П ги с выхода генератора 1 процессизмерения повторяется.1 шифрация и выдача результата измерения в принятых единицах размерности.Временная диаграмма работы устройства при измерении времени установления, когда выходной сигналБ 1 П измеряемого цифроаналогового преобразователя 4 возрастает от значения Б до Пд (при,1 С Р) вслучае вхождения сигнала 1 дп в зонуустановления + ЬП со стордны верхнего уровня (Б + 1), показана нафиг, 3, Прп этом устройство работает так же, как и в случае измеренияс тем лишь отличием, что в момент 1:7 происходит последнее срабатывание компаратора 7, на его выходе 15устанавливается единичный сигнал(Фиг. Зг), с появлением которого пересчетная схема 13 начинает последний счет импульсов генератора 11(фиг. Зд)20Временная диаграмма работы устройства при измерении времени установлениясткогда выходной сигналд измеряемого циФроаналоговогоцдппреобразователя 4 убывает от значения 25Пд, до ПМ (при И 1 И ), в случаевхождения сигнала Бцдп в зону установления + Ьп со стороны верхнегоуровня (1 Ч + Ь ц) показана на Фиг, 4,а со стороны нижнего уровня Ж + З 0+ 51) - на Фиг. 5, При этом устройство работает так же, как и в случаяхизмерения й т, с теми лишь отличиями, что в исходном состоянии на выходе компаратора 7 установлен нулевой сигнал, а на выходе компаратора8 - единичный сигнал и в моментпервым срабатывает компаратор 7(Фиг, 4 г, е и 5 г, е),ля исключения влияния возможных 40сбоев в работе блоков устройства надостоверность результатов измеренияв нем осуществляется выдача сигналанеисправности, Этот сигнал формируется на сигнальном выходе счетчика 4512 в случае его переполнения, если втечение времени измерения 1 т непроизошел переброс триггера 15 в нулевое состояние, при котором закрывается элемент И 17, Причиной появления сигнала неисправности можетслужить либо неработоспособность измеряемого цифроаналогового преобразо"вателя 4, либо сбои в работе компараторов 7 и 8 или пересчетных схем 1355и 14, а также ошибки в установкекодов И 1, 1 и И Воэможность обна"ружения неисправности позволяет повы)сить достоверность результата измерения, Устанбвка устройства в исходное состояние после устранения неисправности осуществляется единичным сигналом "Исходное состояние" на шине 22,Устройство позволяет измерять время установления выходного сигнала как однополярных цифроаналоговых преобразователей с выходными сигналами положительной или отрицательной полярности, так и биполярных цифроаналоговых преобразователей. Алгоритм его работы остается таким же, как и в рассмотренных случаях, но при этом изменение выходного сигнала от нулевого значения (или от значения положительной полярности для биполярных цифроаналоговых преобразователей) до значений отрицательной полярности должно восприниматься как его убыванне и, наоборот, изменение выходного сигнала от значений отрицательной полярности до нулевого значения (или значения положительной, полярности для биполярных цифроаналоговых преобразователей) должно восприниматься как его нарастание.Для обеспечения возможности измерения времени установления выходного сигнала биполярных цифроаналоговых преобразователей эталонный цифроаналоговый преобразователь 5 также должен быть биполярным, что может быть обеспечено путем смещения однополярного диапазона.Формула изобретенияУстройство для измерения времени установления выходного сигнала цифроаналогового преобразователя, содержащее задающий генератор импульсов, вход которого является шиной "Пуск", а выход соединен с входом управления переключателя кодов и через первый формирователь коротких импульсов подключен к входу запуска генератора квантующих импульсов и к входу установки в "1" триггера, выход которого соединен с первым входом первого эле. мента И, второй вход которого подклю чен к выходу генератора квантующих импульсов, первые, вторые и третьи выходы задатчика кодов соединены соответственно с соответствующими первыми и вторыми информационными входами переключателя кодов и с соответствующими информационными входамиэталонного цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен квходу блока задания зоны сравнения,первый и второй выходы которого подключены соответственно к первым входам первого и второго компараторов,вторые входы которых объединены иявляются входной шиной, выходной шиной устройства являются выходы переключателя кодов, второй элемент И,элемент ИЛИ, элемент задержки, счетчик, второй Формирователь короткихимпульсов, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностиизмерений за счет повышения разрешающей способности устройства, внего введены две пересчетные схемыи блок выдачи результата измерения,причем выходы первого и второго компараторов подключены к входам блокирования соответственно первой и второй пересчетных схем, счетные входы которых подключены к выходу генераторквантующих импульсов, а их выходысоединены через второй элемент И спервым входом элемента ИЛИ, второйвход которого является шиной "Исходное состояние", а выход соединен свходом установки в "О" триггера, входвторого формирователя коротких импульсов подключен к выходу задающегогенератора импульсов, а его выходсоединен с входом блокирования генератора квантующнх импульсов, подключен к первому управляющему входу блока Выдачи результата измерения ичерез элемент задержки соединен свходом обнуления счетчика, счетныйвход которого подключен к выходупервого элемента И, а выходы соединены с соответствуюпдми входами блока выдачи результата измерения, второйуправляющий вход которого подключен ксигнальному выходу счетчика.1644.3 77 г.Г Редактор А. Шандо Корректор Т.Палии Тираж 46 аказ 1248 одписно ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 1 О РигУ Составитель И, РомановаТехред Л.Сердюкова