Цифровой измеритель времени установления цифроаналоговых преобразователей

,ЯО 142059 51)4 С 04 АНИЕ ИЗОБРЕТЕН СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСН ок 12 изроаналого3 блок 1 3 Б скис я к импульс- повышения итель содерщих импульты, блок 5 7 импульсумматор0 измереУР го ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЪ ВРЕМЕНИ УСТАНОВЛЕНИЯ ЦИФРОАНАЛОГОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ(57) Изобретение относитсной технике и служит дляточности измерения, Иэмержит генератор 1 запускаюсов, делители 2 и 6 частосравнения, формировательсов, источник 8 питания,10, счетчик 11 усреднения ний, бл мерения опорного уров ня, циф вый преобразователь (ЦЛП) 1 , 5 уровней, генератор 16 счетных импульсов, блок 17 управления, триггер 18, элементы И 19, 21 и 22, элемент НЕ 20 и счетчики 26, 27 и 29 импульсов, пересчета и сумми рукнций. Для достижения поставленной цели в устройство введены блок 9 сравнений, сумматор 14, элементы И 23 и 25, триггер 24 и элементы КПИ 2 и 30, а также образованы новые функциональные связи. Измеритель имеет возможность работать в двух режимах: режиме измерения опорного уровня (ус тановившегося значения уровня сигнала на выходе исследуемого ЦАП) и режиме измерения времени установленияовня сигнала на выходе исследуемоЦАП. 3 ил.Изобретение относится к импульсной технике и может быть использованодля измерения времени установленияцифроаналоговых преобразователей,Ц; пью изобретения является повышение точности измерения.На Фиг, 1 представлена структурнаясхема цифрового измерителя; на фиг.2 "структурная схема блока управления; 1 Она Фиг. 3 - структурная схема блокаизмерения опорного уровня.Измеритель содержит генератор 1запускающих импульсов, делитель 2частоты, входную шину 3, преобразова" 15тель 4 ток - напряжение, блок 5 сравнения, делитель 6 частоты, формирователь 7 импульсов, источник 8 питания,блок 9 сравнения, сумматор 10, счетчик 11 усреднения Ы измерений, блок 12 20измерения опорного уровня, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 13,сумматор 14, блок 15 уровней, генератор 16 счетных импульсов, блок 17 управления, триггер 18, элемент И 19, 25элемент НЕ 20, элементы И 21 - 23,триггер 24, элемент И 25, счетчик 26импульсов, счетчик 27 пересчета,элемент ИЛИ 28, суммирующий счетчик29, элемент ИЛИ 30, входные шины 31ЗО и 32.Выход генератора 1 запускающих импульсов соединен с первыми входами делителей 2, 6 частоты, вторые входы которых соединены между собой и подключены к первому выходу блока 17 и вторым входам счетчиков 26 и 27,Третий вход делителя 2 соединен с вторым выходом блока 17, а выход делителя 2 является выходной шиной 31 и 40 через формирователь 7 подключен к первым входам триггера 18 и счетчика 11, выход которого соединен с вторым входом блока 17, третий выход которого подключен к третьему входу блока 5 12 и входу блока 15, первый выход которого соединен с вторым входом сумматора 14, выход которого подклю" чен к второму входу блока 9, выход которого соединен с вторым входом блока 12, первая группа выходов которого подключена к информационным входам цифроаналогового преобразователя 13, выход которого соединен с первым входом сумматора 14. Выход делителя 6 подключен к первому входу блока 12, второй вход которого подключен к первому входу блока 17, четвертый вход которого соединен с входом управления источника 8, выход которого является выходной шиной 32 измерителя,Выход генератора подключен к первомувходу элемента И 22, выход которогосоединен с первым входом счетчика 27,выход переноса которого подключен кпервому входу счетчика 26Входная шина 3 подключена к входупреобразователя 4 ток - напряжение,выход которого соединен с первымивходами блоков 5, 9 сравнения, второйвход последнего из которых подключенк выходу сумматора 10, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом цифроаналоговогопреобразователя 13 и с вторым выходомблока 15, а выход блока 5 подключенк первому входу элемента И 25, третийвход которого соединен.с выходомэлемента НЕ 20, а второй вход подключен к первому выходу триггера 18,второму входу элемента И 19 и второмувходу элемента И 21, первый вход которого соединен с выходом генератора16, а выход подключен к первому входу.элемента ИЛИ 28, второй вход которогосоединен с выходом элемента И 22, авыход соединен с первым входом сумми"рующего счетчика 29, выход которогоподключен к первому входу триггера24, выход которого соединен с третьим, входом элемента И 22, второй входкоторого соединен с вторым входомсчетчика 11, вторым входом элемента И 23, пятым выходом блока 17 и вторым входом триггера 18, второй выход которого подключен к третьемувходу элемента И 23, выход которогосоединен с вторым входом триггера 24 а выход первого блока 9 подключен кпервому входу элемента И 19, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 30, второй вход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ 30, выход которого соединен с вторым входом суммирующего счетчика 29. Первый вход элемента И 23 и вход элемента НЕ 20 подключены к выходу формирователя 7.Блок 17 управления (фиг. 2 ) содержит КЯ-триггер 33, одновибратор 34, КЯ-триггер 35, одновибратор 36, дифференцирующую цепочку 37, одно- вибратор 38 и КБ-триггер 39.Вход Б триггера 33 подключен к входу "Пуск" блока 17 управления, а выход соединен: с входом дифференирующей цепочки 37, выход которой10 15 20 30 3 142 является первым выходом блока 17 управления; с входом одновибратора 38, выход которого является вторым выходом блока 17 управления; с четвертым выходом блока 17 управления; с входом одновибратора 34.Выход одновибратора 34 сбединен с Б-входом триггера 35, К-вход которого подключен к первому входу блока 17 управления, а выход триггера 35 является третьим выходом блока 17 управления и соединен с входом одновибратора 36, выход которого подключен к Б-входу триггера 39, выход ко торого является пятым выходом блока 17 управления, а К-вход соединен с К-входом триггера 33 и является вторым входом блока 17 управления.Блок 12 измерения опорного уровня (фиг3) содержит одновибратор 40, элемент И 41 и регистр 42.Первый вход блока 12 измерения опорного уровня соединен с входом одновибратора 40, выход которого подключен к первому входу элемента И 41, второй вход. которого соединен с третьим входом блока измерения опорного уровня, а выход элемента о И 41 подключен к первому входу регистра 42, второй вход которого соединен с вторым входом блока измерения опорного уровня, информационные выходы регистра являются первой группой информационных выходов блока измерения опорного уровня, а второй выход регистра 42 является вторым выходом блока измерения опорного уровня,Измеритель работает следующим образом.Процесс измерения состоит из двух режимов: режима измерения опорного .уровня (установившегося значения уровня сигнала на выходе исследуемого ЦАП); режима измерения времени установления уровня сигнала на выходеисследуемого ЦАЛ.Исследуемый цифроаналоговый преобразователь подключается к шинам 31, 32 и шине 3 измерителя. Информационный вход исследуемого ЦАП подключается к шине 31 измерителя, а шина питания подключается к шине 32, выход ЦАЛ соединяется с шиной 3 измерителя.После подключения исследуемого ЦАЛ к измерителю осуществляется запуск режима измерения опорного уровня .путем подачи управляющего сигнала (на 0599 4 жатнем кнопки "Пуск, входящей в сос тав блока 17 управления), При этомзапускается источник 8 питания, подается напряжение на исследуемый КАП,и на первом выходе блока 17 управления формируется короткий импульс, ко.торый обнуляет делители 2 и 6, а также счетчики 27 и 26. По заднему Фронту жшульса на первом и втором выходах блока 17 формируется импульс, по которому осуществляется предустановка делителя 2.Выходные импульсы генератора 1 де" лятся по частоте в делителях 2 и 6,имеющих равные коэффициенты деленияР, Предварительная установка делителя 2 обеспечивает задержку формированияимпульса на выходе делителя 6 относительно импульса на выходе делителя 2,Величина задержки, необходимой для измерения установившегося значениясигнала на выходе исследуемого ЦАП,устанавливается оператором перед началом измерения,По заднему фронту импульса по второму выходу на третьем выходе блока 17 формируется импульс, длительность которого определяется временем, нсоб" ходимым для измерения установившегося значения сигнала на выходе исследуемого ЦАП.На время действия импульса на третьем выходе снимается напряжение свыхода блока 15 и включается блок 12.35На информационный вход исследуемого ЦАП с шины 31 измерителя поступают импульсы с выхода делителя 2.Выходной сигнал исследуемого ЦАП по ступает через входную шину 3 на пре образователь 4 ток - напряжение.Выходное напряжение преобразователя 4 пропорционально выходному токуисследуемого ЦАП и ограничено с одной, 45неиспользуемой при измерении времениустановления, стороны. Напряжениес выхода преобразователя 4 подаетсяна первый вход блока 9, на второйвход которого через сумматор 14 поступает выходное напряжение ЦАП 13.Если уровень напряжения на первомвходе блока 9 сравнения превышаетуровень напряжения на его втором входе, то на выходе блока 9 формируетсявыходной импульс.Блок 9 сравнения, ЦАП 13 и блок 12, измерения опорного уровня составляют5 14Щцущий одновибратор 40 формируеткороткий импульс, который поступаетчерез элемент И 41 на регистр 42 поразрядного приближения. Выходной кодрегистра поразрядного приближения поступает на информационные входы ЦАП13, Через второй вход блока измеренияопорного уровня на регистр 42 из блока 9 сравнения поступает результатсравнения входного сигнала и опорного: уровня. После сравнения всех разрядов, т,е. после получения выходногокода регистра 42, пропорциональногоустановившемуся уровню сигнала на выходе исследуемого ЦАП, регистр 42Формирует на втором выходе импульс,который поступает на первый вход блока:, 17 управления. По этому импульсуснимается сигнал с третьего выходаблока 17 управления и заканчиваетсярежим измерения опорного уровня, сокончанием которого включается блок15.По импульсу на первом входе блока 17 управления на его пятом выходеФормируется потенциальный уровеньнапряжения, длительность которогоопределяет длительность режима измерения времени установления. При этомснимается запрет с второго входатриггера 18, счетчика 11, подаютсяотпирающие уровни на вторые входыэлементов И 22 и 23,Выходные импульсы формирователя7 поступают на первый вход триггера18 и поочередно устанавливают его водин из двух устойчивых состояний.Выходной импульс с первого выходатриггера 18 отпирает элементы И 21и 25. При этом импульсы с выходагенератора 16 через элементы И 21 иИЛИ 28 поступают на вход суммирующегосчетчика 29.Длительность импульса на выходетриггера 18 равна периоду повторенияимпульсов запуска исследуемого ЦАП.Емкость суммирующего счетчика 29определяется соотношением 20599 10 15 20 его выходе Формируется импульс, поступающий через элементы И 19 и ИЛИ30 на вход обнуления суммирующегосчетчика 29.35Таким образом, последнее обнулениесуммирующего счетчика 29 происходитсинхронно с последним входом сигналаисследуемого ЦАП в зону, заданную 40 уровнями отсчета, а прекращение счетасуммирующим счетчиком 29 происходитсинхронно с началом следующего импульса формирователя 7. При этом количество импульсов, подсчитанных суммиру- .4 ющим счетчиком 29, пропорциональновременному интервалу между входом выходного сигнала исследуемого ЦАП взону, заданную уровнями отсчета иследующим импульсом Формирователя 7, 60 и определяется выражением И ъ, Р где С - период повторения импульсовделителя 2 частоты;,Сч период следования счетныхимпульсов генератора 16.Выходные сигналы исследуемого ЦАП1поступают на вход преобразователя ис его выхода подаются на блоки 5 и 9,0 Если напряжение на первом входе блока 5 превышает уровень напряженияна. его втором входе, то на выходеблока 5 сравнения формируется импульс,Этот импульс поступает на первый входэлемента И 25, на второй и третий входы которого поступают импульсы с выходов соответственно триггера 18 и инвертированный элементом НЕ 20 импульс формирователя 7.При совпадении импульсов на всех входах элемента И 25, что имеет место синхронно с каждым вторым импульсом запуска, на выходе последнего формируется импульс. Длительность импульса на выходе элемента И 25 равнавременному интервалу, когда мгновенное значение сигнала превышает уровень отсчета. Сигнал с выхода элемента НЕ 20 запирает элемент И 25 при окончании импульса на выходе исспедуемого ЦАП. Импульсы с выхода элемента И 25 через элемент ИЛИ 30 поступают на вход обнуления суммирующего счетчика 29Аналогично в случае, когда мгйовенное значение сигнала на первом входе блока 9 сравнения становится меньше уровня отсчета на втором входе, на ш И-ш", 2).Спс ф где И = -- емкость суммирующегопсчетчика 29;- время последнего входасигнала исследуемого ЦАПв зону между уровнямиотсчета;7 14- период повторения импульсов делителя 2 частоты;1 - период следования счетных импульсов генератора 16;ш - число импульсов, поступивших на вход,счетчика 29.После этого осуществляется определение измеряемого времени установления исследуемого ЦАП.Суммирующий счетчик 29 емкостью М остается незаполненным на количество импульсов ш, пропорциональных времени установления исследуемого ЦАП.После выключения триггера 18 следующий импульс формирователя 7 проходит через отпертый элемент И 23 и переключает триггер 24 в положение, при котором отпирается элемент И 22 и импульсы с выхода генератора 16 через элемент И 22 поступают на счетный вход счетчика пересчета 27, имеющего емкость М, и через элемент ИЛИ 28 на счетный вход суммирующего счетчика 29.После поступления недостающих до заполнения счетчика 29 ш, импульсов счетчик 29 формирует импульс переноса, которыи возвращает триггер 24 в исходное состояние.Поступление счетных импульсов в счетчики 27 и 29 прекращается. При этом ш импульсов, пропорциональных времени установления, исследуемого ЦАП, оказываются перенесенными в счетчики 27 и 26.Следующим импульсом формирователя 7 измерение повторяется. Циклы измерения повторяются В раз, т,е. до тех пор, пока на выходе счетчика 11 ус реднения Б измерений не сформируется импульс, поступающий на второй вход блока 17 управления. Этим импульсом снимается сигнал на пятом выходе блока 17, чем заканчивается этап измерения времени установления.Формула из обретенияЦифровой .измеритель времени установления цифроаналоговых преобразователей, содержащий генератор запускающих импульсов, первый и второй делители частоты, формирователь импуль. сов, источник питания, первый блок 20599 8сравнения, счетчик усреднения Б измерений, блок измерения опорного уровня, цифроаналоговый преобразователь, 5первый сумматор блок уровней генеУ 9ратор счетных импульсов, блок управления, первый триггер, элемент НЕ,три элемента И, счетчйк импульсов,счетчик пересчета и сумьярующий счетчик, выход генератора запускающихимпульсов соединен с первыми входамипервого и второго делителей частоты,вторые входы которого соединены между собой и подключены к первому вы дуфблока управления и вторым входамсчетчика импульсов и счетчика пересчета, третий вход первого делителячастоты соецинен с вторым входом блока управления, а выход первого дели теля частоты является первой выходнойшиной измерителя и через формирователь импульсов подключен к первымвходам первогО триггера и счетчикаусреднения Б измерений, вьлсд ксто рого соединен с вторым зхсдсм блокауправления, первый выхо;: которогсподключен к третьему входу блока измерения опорного уровня н входу блока уровней, первый выход которогосоединен с вторым входом первогосумматоравыход которого подкло 1 нк второму входу первого б:1 ока сравнения выход которого соединен с вторым входом блока измерения Опорногоуровня, первая группа вьксдав которого подключена к информационным Входамцифроаналогового преобразователявыход которого соединен с первым входом первого сумматора, выкод второгоделителя частоть: подключен к первомувходу блока измерения опорного уровня, второй выход которого подключен, к первому входу блока управления,четвертый выход которого соединен свходом управления источника питания, 49выход которого является второй выходной шиной измерителя, выход генератора счетных импульсов подключен кпервому входу второго элемента И, выход которого соединен с первым входом счетчика пересчета, выход переноса которого подключен к первому входу, счетчика импульсов, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью .повышения точности измерения, в него допол нительно введены преобразователь токнапряжение, второй блок сравнения,второй сумматор, четвертьй и пятыйэлементы И, второй триггер, пятый9 14 элемент И, первый и второй элементы ИЛИ, причем входная шина подключена к входу преобразователя ток " напряжение, выход которого соединен с первыми входами первого и второго блоков сравнения, второй вход последнего из которых подключен к выходу втоРого сумматора, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом цифроаналогового преобраователя и вторым выходом блока уровей, а. выход второго блока сравнения подключен к первому входу пятого Элемента И, третий вход которого соеДинен с выходом элемента НЕ, а второй вход подключен к первому выходу Первого триггера и второму входу чет. нертого элемента И и к второму входу третьего элемента И, первый вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, а выход подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, а выход 20599 10соединен с первым входом суммирующего счетчика, выход которого подключен к первому входу второго триггера,выход .которого соединен с третьимвходом второго элемента И, второйвход которого соединен с вторым входом счетчика усреднения Н измерений, вторым входом первого элементаИ, пятым выходом блока управления ивторым входом первого трйггера,второйвыход которого подключен к третьемувходу первого элемента И, выход которого соединен с вторым входом второго триггера, а выход первого блокасравнения подключен к первому входучетвертого элемента И, выход которо го соединен с первым входом второгоэлемента ИЛИ, второй вход которогоподключен к второму входу второгоэлемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом суммирующегосчетчика, а первый вход первого элемента И и вход элемента НЕ подключены 25 к выходу формирователя импульсов./Редактор М.Циткина Заказ 4330/54 Тираж 373 Подписное В 11 ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5