Устройство для контроля динамических параметров цифроаналогового преобразователя

(5)4 Н 03 М 1/66 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЛЬСТВУ СССР 978, ССР 979. ДНАМИ ГОВО ГО ОО Об ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЦИФРОАНАЛОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ(57) Изобретение относится к автоматике и измерительной технике, Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения времени нарастания, убывания и распространения выходного сигнала цифроаналоговбго преобразователя,Устройство для контроля динамическихпараметров цифроаналогового преобразователя 28 содержит задающий генератор 1 импульсов, задатчик 2 кодов,переключатель 3 кодов, эталонный цифроаналоговый преобразователь 4, генератор 5 тактовых импульсов, блок 6задания зоны сравнения, компараторы7, 8, формирователи 9, 1 О импульсов,блок 11 индикации результата измерения, элемент 12 задержки, элементыИ 13-16, элементы ИЛИ 17, 18, элементНЕ 19, счетчик 20 импульсов, блок 21задержки, выполненный на двух линиях22, 23 задержки и переключателе 24,блок 25 элементов И, регистр 26, элемент 27 ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ. Блок 6 задания зоны сравнения выполнен на источниках 29, 30 тока и токоограничивающих элементах 31, 32 в виде резисторов. 2 э.п. ф-лы, 5 ил.30 В исходном состоянии импульсы на выходе задающего генератора 1 отсутствуют, на первых выходах задатчика 2 кодов установлен код 11 на вторых выходах - 1, на третьих выходах - И . На входе контролируемого ЦАП 28 установлен код В ., ( 11, что обуславливает на его выходе сигнал с уровнем Ь , на выходах компараторов 7 и 8 установлены нулевые сигналы, элементы И 13-16 закрыты, переключатель 24 установлен в такое положение, которое обеспечивает задержку импульса Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и можетбыть использовано для контроля динамических параметров цифроаналоговыхпреобразователей,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности измерения времени нарастания, убывания и распростракения выходного сигнала цифроаналоговых преобразователей.На фиг. 1 представлена Функциональная схема устройства для контроля динамических параметров цифроаналогового преобразователя; на Фиг. 25 - временные диаграммы, поясняющиеработу устройства в различных режимах контроля.Устройство (фиг. 1) содержит задающий генератор 1 импульсов, задатчик2 кодов, переключатель 3 кодов, эталонный цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 4, генератор 5 тактовыхимпульсов, блок 6 задания эоны сравнения, компараторы 7 и 8, Формирователи 9 и 10 импульсов, блок 1 индикации результата измерения., элемент12 задержки, элементы И 13-16, элементы ИЛИ 17 и 18, элемент НЕ 19,счетчик 20 импульсов, блок 21 задержки, выполненный на двух линиях 22 и23 задержки и переключателе 24, блок25 элементов И, регистр 26, элементЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 27 и контролируемыйцифроаналоговый преобразователь(ЦАП) 28. Блок 6 задания эоны сравнения выполнен на источниках 29 и30 тока и токоограничивающих элементах 31 и 32, реализованных на резисто р ах аУстройство для контроля динамических параметров цифроаналоговогопреобразователя работает следующимобразом. 45 на выходе блока 21 задержки на время, соответствующее диапазону контролируемого динамического параметра ЦАП 28, на входных шинах управления установлены нулевые сигналы.Для измерения времени распространения 1, соответствующего времениизменения выходного сигнала ЦАП 28, на величину, равную кванту младшегоразряда, код 11,в задатчике 2 кодов устанавливается так, что сигнал (П + +Д) на первом выходе блока 6 задания зоны сравнения (следовательно,и на первом входе компаратора 8) превышает на квант младшего разряда ЦАП 28 сигнал П, где П, - сигнал на выходе эталонного ЦАП 4, а л, - сигнал, формируемый в блоке б задания зоны сравнения, путем суммирования токов эталонного ЦАП 4 (протекающих по резисторам 31 и 32) с токами источников 29 и 30 тока, направления которых выбраны противоположными.На входной шине управления оНарастание устанавливается единичный сигнал, открывающий элемент И 14: При поступлении с выхода задающего генератора 1 на управляющий вход переключателя 3 кодов импульса П г происходит смена кода 1 М и 11 на входах контролируемого ЦАП 28 и сигнал на его выходе начинает возрастать, стремясь к значению Ц . Одновременно с этим ио Фронту импульса Пформируется короткий импульс на выходе формирователя 9 импульсов, с помощью которого осуществляется запуск генератора 5 тактовых импульсов. Импульс с выхода формирователя 9 поступает также на вход линии 22 задержки блока 21, где задерживается на время, определяемое положением переключателя 24, соответствующее ожидаемому значению времени распространения. Далее с выхода переключателя 24 импульс поступает на вход второй линии 23 задержки и появляется последовательно на ее выходах, начиная с первого, причем время задержки на каждом последующем восходе равно сумме времен задержки на предыдущих выходах линии 23 с учетом задержки линии 22.При возрастании сигнала на второмвходе компаратора 8, последний переключается в момент равенства сигналов. Пи (П + д). На выходекомпаратора 8 формируется сигналЛог, , который через открытый элемент И 14 и элемент ИЛИ 17 поступаетна первые входы элементов И блока25, на вторые входы которого воздей 5ствуют импульсы с выходов блока 21задержки. При совпадении на входаходного из элементов И блока 25 задержанного импульса с выхода блока 21задержки с сигналом "Лог. 1" с выхода элемента ИЛИ 17, на выходе -гоэлемента И блока 25 (а затем и навсех последующих) появляются сигналы"Лог. 1", которые записываются в регистр 26.По окончании на выходе задающегогенератора 1 импульса Б сигнал навыходе контролируемого ЦАП 28 начинает убывать, стремясь к величине Б. 2 ООдновременно формируется короткийимпульс на выходе формирователя 10,который блокирует генератор 5, разрешает запись информации с выходоврегистра 26 в блок 11 индикации результатов контроля, Этим импульсомс задержкой, определяемой элементом12 задержки, достаточной для считывания информации, регистр 26 устанавливается в исходное состояние, т,е. . З 0обнуляется. В момент равенства сигналов на входах компаратора 8 на выходе последнего появляется сигнал"Лог. Оп и устройство в целом устанавливается в исходное состояние,Для контроля времени распространенияр в процессе убывания выходногосигнала контролируемого ЦАП 28 отзначения П до Ц р, (при И ъ И ) в1 ргзадатчике 2 кодов устанавливается код 40И, такой, что (П, - д) на первомвходе компаратора 7 меньше Бк на ве 1личину младшего кванта ЦАП 28. Навходной шине управления "Убывание"устанавливается сигнал "Лог, 1", открывающий элемент И 15, Далее процессконтроля происходит также, как и вслучае нарастания сигнала на выходеЦАП 28, с тем лишь отличием, что сигнал Лог. 1" на первые входы элементов И блока 25 поступает с выходакомпаратора 7 (уровень "Лог, О") через элемент НЕ 9, элемент И 15 иэлемент ИЛИ 17,55Значение времени распространенияза которое сигнал на выходе контролируемого ЦАП 28 изменяется на ве": личину младшего кванта, определяется интервалом времени от момента появления импульса на выходе формирователя 9 до момента первого, совпадения задержанного импульса на втором входе одного из элементов И блока 25 с сигналом "Лог. 1", на его первом входе. При этом значение С р равно сумме времени задержки линии 22з, и линии 23 1, т.е.= С, + 1,. Посколь ку значение С , равно ожидаемому значению и уст анавлив ается пе реключателем 24, то результатом контроля является определение величины Т , т.е.Зг отклонения времени С р от ожидаемого значения, Этот результат в виде цифрового кода с выходов регистра 26 поступает в блок 11, где осуществляется его дешифрация и индикация в принятых единицах размерности,Для контроля времени нарастаниякогда выходной сигнал контролируемого ЦАП 28 возрастает от значения П ю до Ц рг, определяемых кодами И и И, соответственно (И ( И ) код Иг 3 1 гв з ада тчике 2 кода ус тана влив ае тся так, что сигнал (П, + д) на первом входе компаратора 8 равен требуемому уровню (0,9 Пм или 1,0 Г р,). На входной управляющей шине Нарастаниеустанавливается сигнал "Лог. 1", открывающий элемент И 14, Далее контроль осуществляется также, как в случае контроля 1 при нарастании выРходного сигнала ЦАП 28.Для контроля времени убывания когда выходной сигнал контролируемо-, го ЦАП 28 убывает от значения Цдо Ц, определяемых кодами И, и И соответственно (И) Иг), код И в .задатчике 2 кода устанавливается так, что сигнал (Ц - л ) на первом входе компаратора 7 равен требуемому уровню (0,9 0или 1,0 Ц). На входной шине управления "Убывание" устанавливается сигнал "Лог, 1", открывающий элемент И 15, Далее контроль осуществляется также, как в слу чае контроляпри убывании выходноРго сигнала ЦАП 28.Для контроля времени установленияв течение которого выходной сигнал контролируемого ЦАП 28 возрастает от значения 0до П 1 (И, ( Иг), код И, в задатчике 2 кодов устанавливается так, что сигнал П на выходе эталонного ЦАП 4 равен ус- тановившемуся значению Б кна выходе ЦАП 28. На выходах блока 6 задания1481891 6 10 15 20 25 30 35 40 цесс контроля повторяется.45 Время устаноВления Выходного сиг .нала контрЬлируемого ЦАП 28 в предеБО 55 И 13 и разрешающий прохождение импульзоны сравнения устанавливаются сигналы Рт + дц) и (1 э лч ) поступающие на первые входы компараторов8 и 7 соответственно. Таким образом,задается вона установления + д выыходного сигнала контролируемого ЦАП28, равная + 0,5 младшего кванта выходного сигнала ЦАП 28. На входнойшине управления "Установление" устанавливается сигнал "Лог. 1",При нарастании сигнала на выходеконтролируемого ЦАП 28 работа устройства иллюстрируется диаграммами(Фиг. 2). На фиг. 2 а показан импульсП генератора 1, поступающий навход Формирователя 9 в момент времени й, на фиг. 2 б - сигнал на выходеконтролируемого ЦАП 28, изменяющийся(1+ д) и Ж, - ац) задающиеверхнюю и нижнюю зоны установлениясоответственно, В момент переключениякомпаратора 7 (моментфиг. 2 в)на его выходе формируется сигнал"Лог. 1", открываюший элемент И 13и разрешающий прохождение импульсовгенератора 5 на счетный вход счетчика 20 импульсов (Фиг. 2 ж), При дальнейшем возрастании выходного сигналаЦАП 28 срабатывает компаратор 8 ина его выходе формируеФся сигнал"Лог. 1" (момент йфиг. 2 г), который через элемент ИЛИ 18 устанавливает счетчик 20 импульсов в исходноесостояние, т.е, счетчик 20 обнуляется. С течением времени сигнал на выходе контролируемого ЦАП 28 начинает убывать. При достижении равенства сигналов на выходе ЦАП 28 (11 .,++ й) компаратор 8 переключается висходное состояние (уровень "Лог . О),(момент ез Фиг. 2 г), при этом счетчик 20 начинает новый счет импульсовгенератора 5 (фиг, 2 ж),При дальнейшем убывании выходногосигнала контролируемого ЦАП 28 компаратор 7 возвращается в исходное состояние (момент Т 4 Фиг. 2 в), закрывая элемент И 13, обнуляя счетчик 20через элемент НК 19 и элемент ИЛИ 18.В дальнейшем (моменты времени 16 "1 ц Фиг. 2) работа устройства в целом повторяется. Наконец (момент йз фиг. 2) происходит последнеесрабатывание компаратора 7, на еговыходе устанавливается единичный сигнал (фиг. 2 в), открывающий элемент сов генератора 5 на вход счетчика 20 (фиг, 2 и) . Поскольку сигнал контролируемого ЦАП 4 в этом случае не выходит из пределов зоны установления + дто сброса счетчика 20 в исходное состояние больше не происходит до окончания процесса контроля, Счет вчпульсов генератора 5 продолжается до заполнения счетчика 20 (Фиг. 2 к),после чего на его выходе переполненияустанавливается единичный сигналокончания счета (фиг. 2 з), которыйпроходит через элемент ИЛИ 17 и воздействует на первые входы элементов И блока 25. В момент совпадения задержанного импульса на вторых входах элементов И блока 25 (фиг. 2 е) с единичным импульсом на первых входах (Фиг. 2 з ), на соответствующих выходах блока 25 устанавливаются единичные сигналы (фиг. 2 и).После окончания действия импульса 11 ц генератора 1 сигнал на выходе контролируемого ЦАП 28 опять изменяется и с течением времени стремится к 11 ц. Одновременно с этим по срезу импульса 11,д Формирователем 10 Формируется короткий импульс блокированиягенератора 5, который также с задержкой, достаточной для выдачи результата контроля из регистрЮ 26 в блок 11,устанавливает регистр 26 в исходное состо яние .В момент времени, когда изменяющийся сигнал на выходе контролируемого ЦАП 28 выходит за нижний уровень зоны установления + д, компаратор 7 опять срабатывает, на его выходе появляется нулевой сигнал и устройство в целом устанавливается в исходноесостояние, С приходом следующего импульса ПГд с выхода генератора 1 пролах заданной зоны + 0 определяетсян,как разность интервалов времени, пер;вый из которых фиксируется от появления короткого импульса формирователя9 на входе линии 22 задержки до момента первого совпадения задержанного импульса на вторых входах элементов И блока 25 с единичным сигналом на их первых входах и равен сумме времени задержки линий 22 и.23 (т.е. йзз, + + С ), а второй равен времени счета счетчика 20, т.е.щ ( , + + с,) - с,.11 оскольку время задержки С, равно ожидаемому времени установления контролируемого ЦАП 28, включает в себя время счета с счетчика 20 и устанавливается с помощью переключателя 24 перед началом работы устройства, то результатом контроля является определение величины отклонения времени С , в контролируемом ЦАП 28 10 от ожидаемого значения, установленного с помощью переключателя 24. Этот результат, равный времени задержки Сз , в виде цифрового кода с выходовЗуфрегистра 26 поступает в блок 11, где производится дешифрация и осуществляется его выдача в принятых единицах размерности.Временная диаграмма работы устройства при контроле времени установле О ния 1, когда выходной сигнал контролируемого ЦАП 28 возрастает от значения Б, до Б(при И (11) в случае вхождения выходного сигнала исследуемого ЦАП в зону установления 25 ТЛ со стороны верхнего уровня (Ц э + + д), показана на фиг. 3, При этом устройство работает также, как и в рассмотренном случае контроляст с тем лишь отличием, что в момент3 О происходит последнее срабатывание компаратора 8, на его выходе устанавливается нулевой сигнал (фиг. Зг), с появлением которого счетчик 20 начинает последний цикл счета импульсов35 генератора 5 (Фиг, Зж) .Временная диаграмма работы устройства при контроле времени установления 1 т, когда выходной сигнал контролируемого ЦАП 28 убывает от значе ния Б до Ц. (при М ) 11) в случае вхождения выходного сигнала контролируемого ЦАП в зону установления + дсо стороны верхнего уровня (П э + + й), показана на фиг. 4, а со стороны нижнего уровня (Б- дд) - на фиг. 5. При этом устройство работает также, как и в рассмотренных случаях контролят с теми лишь отличиями,чтов момент й первым срабатывает компаратор 8 и на его выходе устанавлива- ется нулевой сигнал (фиг. 4 г и 5 г).Для исключения влияния возможных сбоев в работе блоков устройства на достоверность результатов контроля в нем осуществляется выдача сигнала не 55 исправности, Этот сигнал формируется элементом ЭКВИВАПЕНТНОСТЬ 27 по выходным сигналам блока 25В случае,если в результате контроля на всех выходах элементов И блока 25 сформированы нулевые сигналы или единичные сигналы, то на выходе элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 27 устанавливается единичный сигнал, который в конце рабочего такта устройства и с необходимой задержкой, определяемой линией 23 задержки, поступает через элемент И 16 на вход "Неисправность" блока 11 и воспринимается как неисправность в работе устройства, Причиной появления сигнала неисправности может служить либо неработоспособность контролируемого ЦАП 28, либо сбои в работе блоков устройства, а также ошибки в установке кодов М И 11Эту положения переключателя 24 блока 21 и управляющих сигналов на входных шинах. Возможность обнаружения неисправности позволяет повысить достоверность результатов контроля.Устройство позволяет контролировать динамические параметры, как однополярных ЦАП с выходными сигналами положительной или отрицательной полярности, так и биполярных ЦАП. 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 ЦАП до значений отрицательной полярности должно восприниматься как гего убывание и, наоборот, изменение выходного сигнала от значений отрицательной полярности до нулевого значения (или значения положительной полярности для биполярных ЦАП)должно восприниматься как его нарастание, Дпя обеспечения возможности контроля динамических параметров биполярных ЦАП, эталонный ЦАП 4 также должен быть биполярным, что может быть обеспечено путем смещения однополярного диапазона. формула изобретения1. Устройство для контроля динамических параметров цифроаналогового преобразователя, содержащее задатчик кодов, первые, вторые и третьи выходы которого соединены соответственно с соответствующими первыми и вторыми информационными входами переключателя кодов и с соответствующими входами эталонного цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен10 15 20 25 30 40 50 к входу блока задания зоны сравнения, первый и второй выходы которогоподключены к первым входам соответственно первого и второго компараторов,выход последнего из которых соединенс первым входом первого элемента ИЛИ,второй вход первого компаратора объединен с одноименным входом второгокомпаратора и является информационной входной шиной, выходы переключателя кодов являются выхо дно й инфо рмационной шиной, задающий генератор ими уль со в, выход ко то рого со един ен свходом управления переключателя кодови через первый формирователь импульсов подключен к входу блокированиягенератора тактовых импульсов, выходкоторого соединен с первым входомпервого элемента И, выход которогоподключен к счетному входу счетчикаимпульсов, второй формирователь импульсов, блок из и элементов И, второй элемент ИЛИ, второй элемент И,элемент НЕ и элемент задержки, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности измерения времени нарастанияубывания и распространения выходногосигнала цифроаналогового преобразователя, в него введены блок индикациирезультата измерения, блок задержки,регистр, третий и четвертый элементыИ и элемент Э 1(ВИВАПЕНТНОСТЬ, выходкоторого через второй элемент И соединен с входом "Неисправность" блока.индикации результата измерения, входразрешения записи которого соединенс выходом первого формирователя импульсов и через элемент задержки - свходом обнуления регистра, а информационные входы подключены к соответствующая выходам регистра, информационные входы которого объединены с соответствующими входами элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ и подключены к соответствующим выходам блока элементов И, пер-.вый вход которого подключен к выходувторого элемента ИЛИ, а вторые входысоединены с соответствующими выходамиблока задержки, (и+1)-й выход которого соединен с вторым входом второго,элемента И, вход блока задержки объединен с входом запуска генератора тактовых импульсов и через второй формирователь импульсов подключен к выходу задающего генератора импульсов, второй вход первого элемента И является входной шиной "Установление, третий вход первого элемента И соединен с выходом первого компаратора и через элемент НЕ подключен к второму входу первого элемента ИЛИ и первому входу третьего элемента И, второй вход которого является входной шиной Убывание", а выход соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу четвертого элемента И, первый вход которого является входной шиной "Нарастание", а второй вход соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу обнуления счетчика импульсов, выход переполнения которого соединен с третьим входом второго элемента ИЛИ .2, Устройство по п, 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок задержки выполнен на первой линии задержки и второй (п+1)-й отводной линии задержки и переключателе, вывод подвижного контакта которого соединен с входом второй линии задержки, и+1 выходов которой являются соответствующими выходами блока, выходы первой линии задержки соединены с соответствующими выводами неподвижных контактов переключателя, вход первой линии задержки является входом блока,3. Устройство по и. 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что блок задания зоны сравнения выполнен на двухисточниках тока и двух токоограничивающих элементах, выполненных в видерезисторов, первый вывод первого резистора объединен с первым выводом второго резистора и является входом.Эблока, вторые выводы первого и второго резисторов соединены с выходами соответственно первого и второго ис.точников тока и являются соответственно первым и вторым выходами блока.148189 Составитель Н. КапитановБланар Техред Л.ОлиВии Корректор И, Горна Редакто оизводственно-издательский комбинат "Патент", л. ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ 2701/56 Тираж 885 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и о 113035, Москва, Ж, Раущская наб.,иям при ГКНТ СССР