Устройство для измерения времени установления выходного напряжения цифроаналоговых преобразователей

Устройство для измерения времени установления выходного напряжения цифроаналоговых преобразователей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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 напряжени , блок дешифрации и индикации , блок сравнения кодов, группы элементов И-ИЛИ, входную информационную шину, шину Пуск, выходную информационную шину и выходную шину результата . В процессе измерения, состоящем из трех циклов, при меняющихся кодах на входах контролируемого ЦАП сначала отслеживается установившееся значение его выходного напряжения , а затем на первом входе компаратора напряжений выделяется составляющая выходного напряжения ЦАП, обусловленная переходным процессом, которая последовательно сравнивается компаратором с уровнями напряжений -U и +Ua, задающими зону установления выходного напряжения ЦАП. Циклы измерения задаются формирователем. Повышение точности измерения достигается за счет уменьшения погрешностей от задания зоны установления выходного напряжения ЦАП и от смещения порогов срабатывания компаратора напряжений . 1 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИ Х

РЕСПУБЛИН (19) (И) А1 (51) 4 Н 0 М 1 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4062925/24-24 (22) 29.04.86 (46) 23.08.87. Бюл. У 31 (72) В.1().Бурметьев, В.Л.Полковов, В.В.Регеда, О.Н.Регеда, А.А.Скорляков и М.К.Смирнов (53) 681.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 957427, кл. Н 03 М 1/50, 1981.

Авторское свидетельство СССР

)1 1019628, кл. Н 03 М I/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 (AIJJI). 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 напряжений, блок дешифрации и индикации, блок сравнения кодов, группы элементов И-ИЛИ, входную информационную шину, шину "Пуск", выходную информационную шину и выходную шину результата. В процессе измерения, состоящем из трех циклов, при меняющихся кодах на входах контролируемого

ЦАП сначала отслеживается установившееся значение его выходного напряжения, а затем на первом входе компаратора напряжений вьщеляется составляющая выходного напряжения ЦАП, обусловленная переходным процессом, которая последовательно сравнивается компаратором с уровнями напряжений -U

Ф и +U задающими зону установления выходного напряжения ЦАП. Циклы измерения задаются формирователем. Повышение точности измерения достигается ( за счет уменьшения погрешностей от задания зоны установления выходного напряжения ЦАП и от смещения порогов срабатывания компаратора напряжений. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1332530

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для технологического контроля цифроаналоговых преобразователей (ЦЛП) °

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 2 задания кодов, коммутатор 3 кодов, формирователь 4 циклов измерения, счетчик 5 импульсов, генератор 6 импульсов, регистры 7 и 8, цифроаналоговый преобразователь 9, аналоговый коммутатор 10, сумматор 11 напряжений, компаратор 12 напряжений, блок 13 дешифрации и индикации, блок 14 сравнения кодов, группы 15 и 16 элементов И-ИЛИ, входную инфорП выходную информационную шину 19 и выходную шину 20 результата.

Устройство контролирует ЦЛП 21.

Формирователь 4 циклов измерения содержит счетчик 22 импульсов, дешиф- З0 ратор 23, реверсивный счетчик 24, элементы И 25 и 26 и элемент 28 эапрета.

Устройство работает следующим об разом. 35

Измерение состоит из трех циклов, которые условно показаны временными интервалами Тl, Т2 и Т3 (фиг. 3 е, ж,з).

Перед началом измерения при помо- 40 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 Р 1 и М 2, 45 при смене которых измеряется время установ.",ения выходного напряжения

ЦЛП 21. По сигналу "Пуск" (фиг. Зб) счетчики 5, 22 и 24 устанавливаются в нулевое состояние. При этом по ну- 5р левому сигналу с выхода младшего разряда счетчика 22 коммутатор 3 подключает к входам контролируемого- ЦЛП код ll- 1 (фиг. Зд).

По окончании сигнала "Пуск начи— нае;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 N счетчика импульсов 5 определяется нз соотношения

Тх мО1сс

Ъ о Т о где Т„ с,„ — максимальное значение измеряемого времени установления.

При переполнении счетчика 5 его выходной импульс, воздействуя на счетный вход счетчика 22, изменяет его состояние на единицу. С этого момента начинается первый цикл измерения.

По сигналу с выхода младшего разряда счетчика 22 коммутатор подключает к входу контролируемого ЦАП код N, сигнал с выхода "1 дешифратора через аналоговый коммутатор 10 подключает к входу компаратора 12 шину "ОВ" нулевого потенциала и разрешает прохождение тактовых импульсов с выхода генератора 6 через элемент 25 на счетный вход реверсивного счетчика 24, разрешая тем самым работу следящей замкнутой системе, включающей в себя сумматор 11 напряжен й, компаратор 12 напряжений, реверсивный счетчик 24 и ЦАП 9.

В зависимости от состояния компаратора 12, определяемого отношением напряжений на выходе контролируемого

ЦЛП 21 и ЦАП 9, а также погрешностями сумматора 11 и компаратора 12, реверсивный счетчик 24 работает либо на сложение, либо на вычитание. Если напряжение на выходе ЦАП 9 меньше, чем на выходе ЦАП 21, то реверсивный счетчик работает на сложение и его выходной код, воздействуя на входы

ЦЛП 9, увеличивает его выходное напряжение. В противном случае реверсивный счетчик работает на вычитание и выходное напряжение ЦАП 9 уменьшается. При достижении равенства выходных напряжений ЦАП 9 и ЦАП 21 с учетом указанных погрешностей система переходит в автоколебателъный режим, определяемый дискретностью обратной связи (ЦЛП 9). Таким образом, в конце первого такта работы на выходе

ЦАП 9 устанавливается напряжение

ЦАП 9 >» (м2) с- Цк — !!цап 9 э где Пц„„„<„,! — установившееся значение напряжения на выходе

ЦАП 21 при входном коде N2;

) 332530

Ы3 ., Ы)„— абсолютные погрешности преобразования соответственно сумматора напряжения и компаратора напряжения;

Uo „ — составляющая выходноro напряжения ЦАП 9, отражающая автоколебательный процесс в устано- 10 вившемся Режиме и равная единице младшего значащего разряда (кванту) ЦАП 9, Значение кванта ЬУ„q„ легко сде- 15 лать сколь угодно малым простым наращиванием разрядности ЦАП 9, поскольку он находится в цепи обратной связи и к нему не предъявляются высокие требования по линейности и долго- 20 временной стабильности, поэтому в дальнейшем эта составляющая выходного напряжения ЦАП .9 не рассматривается.

Первый цикл измерения заканчивает- 25 ся при следующем переполнении счетчика 5, выходной сигнал которого вновь сосчитывается счетчиком 22. При этом прекращается доступ импульсам тактовой частоты через элемент И 25 на вход реверсивного счетчика 24, фиксируя тем самым в нем код обратной связи, пропорциональный установившемуся значению выходного напряжения контролируемого ЦАП, к входам которо 35 го через коммутатор 3 подключается код У 1.

Второй цикл измерения начинается при очередном переполнении счетчика 5. Вновь на входе ЦАП 21 происхо- 4О дит смена кода Nl на Н2, к входу компаратора 12 через аналоговый коммутатор 10 подключается шина "-U " и на выходе элемента И 26 формируется сигнал записи в регистр 7.

При смене входных кодов выходной сигнал контролируемого ЦАП также изменяет свое значение, причем это изменение сопровождается переходным процессом У(С), один из возможных вариантов которого приведен на фиг. 4а.

Выходное напряжение контролируемого ЦАП непрерывно в течение второго такта работы устройства сравнивается с напряжением

Цг 1)цю Uq Пцsnl(s ) a

+ Ц" U3 где Ц вЂ” значение половины зоны уста3 новления выходно го напряженияя ко нт ролируемо го ЦАП.

Из приведенного выражения видно, что зона установления выходного напряжения ЦАП задается относительно установившегося значения его выходного напряжения, измеренного в первом такте, следовательно, в нем отсутствует составляющая погрешности, обусловленная неточным заданием зоны.

Кроме того, наличие в выражении для

t, составляющих Ь U и Ь Б„свидетельствует о компенсацйи этих составляющих погрешности во втором такте работы устройства.

В момент равенства напряжения V(C) и напряжения -U компаратор 12 меня3 ет состояние выхода (фиг. 4б), причем, если исследуемый сигнал входит в зону, сигнал на выходе компаратора, например, переходит из нулевого в единичное состояние. По этому переходу осуществляется запись текущего значения кода из счетчика 5 в регистр 7 при каждом вхождении исследуемого сигнала в зону установившегося значения. Поскольку смена кода

N) и N2 происходит при переполнении счетчика 5, то последний в момент подачи кода N2 на вход ЦАП 2) находится в нулевом состоянии. Следовательно, во втором такте Тг в счетчике 5 фиксируется код текущего времени с момента начала этого такта, а в регистр 7 при каждом срабатывании компаратора напряжения переписывается код, пропорциональный интервалу времени с момента подачи кода N2 на вход контролируемого ЦАП до момента вхождения исследуемого сигнала в зону установившегося значения. В момент и (фиг ° 4б) компаратор 12 срабатывает последний раз и в регистре 7 записывается код, пропорциональный времени вхождения выходного напряжения ЦАП 21 в зону и U u

Третий цикл измерения протекает аналогично второму, однако к входу компаратора 12 напряжений через коммутатор 10 подключается шина 19

"+U ", а на выходе элемента 27 запрета ормируется сигнал записи текущего времени из счетчика 5 в регистр 8 °

Элемент запрета использован для того, чтобы запись кода производилась по нулевому перепаду выходного напряжения компаратора )2. По истечении тре1332530 тьегс цикл i р.i(:;ы в регистре 8 фикс«руетсн -н, «ргп р«иоиальный време«и вхождеи«н вьход«ого напряжения

ПЛП "! ь ° !: "< П ". Иа этом процесс

5 измерения зякя«чийяется. Блок ) 4 сряви«вяет коды, поступающие с выходов регистров 7 и 8, и через группы элементов И-ИЛИ 15 и 16 пропускает больший из этих кодов, пропорциональ- 10 иый времеви установления выходного ияпрнжеиин контролируемого ЦАП 21, иа блок 13 дешифрации и индикации.

Форм vля«)обретения

1. Уi. !)îi!ñ.! яа,и >! !!змеренин време«« ус! яиоилеиин выходного напряжения цпфрояиялоговьж преобразователей, содержащее коня.)утятор кодов, первые и вторые информационные входы которого со ел)п)еиы соотвея с I âåííî с выходами первого и второго блоков задания коJIoI а вьжоды нвляютсн выходной информяцио«иой шиной, счетчик импуль- 25

)и, счет«ый вход которого подключен к иыхо,!y ге«еряторя импульсов, а выходы соединены соответственно с информационными входами первого регистра, «.и1)!)оя«ялоговый преобразователь, к()млярятор «я«рнже«ий и блок дешифря« «и п«дик яции вьжоды которого нв. п«.тcн выход«ой шиной результата, о т л и ч я ю щ е е с я тем, что, с

«ел»ю повыше«ин точности, в него вве35, !е«ы я«ялоговый коммутатор, блок ср:-в«еи«н кодов, две группы элементов И-1!Л?! и сумматор напряжений, первый вход которого является входной информационной шиной, второй вход подключен к выходу ц«фроаналогового преобразователя, ;; вьжод — к первому

1 входу компараторя «я«ряжений, второй вход которого «одключен к выходу аналогового коммутатора, а выход под45 ключе« к первому входу формирователя циклов измерения, второй вход которого является шиной «Пуск" и подключен к «ходу сброса счетчика, выходы котор го соеди«егп! соответственно с инфор..)яцио««ыми нходями второго регист50 ря, тре гий «чет«р и и входы формировятеля циклов и-;мере«ля подключены к вьв:оду «ерепол«еинн счетчика импульсов и к вьжоду генератора импульсов соответстве«ио, первый и второй выхо55

)и. !;: д)ч,")):е«ы к управляющим входам псрвотс «z торого регистров соответLò.". ««ñ,, выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми вхо» дами 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 вьжодами формирователя, выход младшего разряда счетчика импульсов является третьим выходом формирователя.

l332530

l332530

У

Т1 м

32 т2

Т3

Составитель 3.Моисеенко

Редактор И.Николайчук Техред Л.Сердюкова Корректор С.Шекмар

Заказ 3848/55

Тираж 901 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4