Устройство для контроля динамических параметров цифроаналогового преобразователя

Устройство для контроля динамических параметров цифроаналогового преобразователя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения времени нарастания, убывания и распространения выходного сигнала цифроаналогового преобразователя. Устройство для контроля динамических параметров цифроаналогового преобразователя 28 содержит задающий генератор 1 импульсов, задатчик 2 кодов, переключатель 3 кодов, эталонный цифроаналоговый преобразователь 4, генератор 5 тактовых импульсов, блок 6 задания зоны сравнения, компараторы 7, 8, формирователи 9, 10 импульсов, блок 11 индикации результата измерения, элемент 12 задержки, элементы И 13-16, элементы ИЛИ 17, 18, элемент НЕ 19, счетчик 20 импульсов, блок 21 задержки, выполненный на двух линиях 22, 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 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5!)4 Н 03 М 1/66

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР юс ; "1 ° у о

Ц " 11 ;, ПАтЕЛЕЗ. т" "-"-- iPPХ

Qg1Qfii 1О Ы;

К A ВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4260927/24-24 (22) 15. 06. 87 (46) 23. 05. 89. Бюл. М 19 (71) Институт кибернетики

ыч. В. M. Глушкова (72) П. С. Клочан (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 603121, кл. Н 03 М 1/бб, 1978.

Авторское свидетельство СССР

Р 790298, кл. Н 03 М 1/66, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЦИФРОАНАЛОГОВОГО

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к автоматике и измерительной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения времени нарастания, убывания и распространения выходного сигнала цифроаналогового преобразователя, Устройство для контроля динамических параметров цифроаналогового преобразователя 28 содержит задающий генератор 1 импульсов, задатчик 2 кодов, переключатель 3 кодов, эталонный цифроаналоговый преобразователь 4, генератор 5 тактовых импульсов, блок б задания зоны сравнения, компараторы

7, 8, формирователи 9, 10 импульсов, блок ll индикации результата измерения, элемент 12 задержки, элементы

И 13-16, элементы ИЛИ 17, 18, элемент

HE 19, счетчик 20 импульсов, блок 21 задержки, выполненный на двух линиях

22, 23 задержки и переключателе 24, блок 25 элементов И, регистр 26, элемент 27 ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ. Блок б saдания зоны сравнения выполнен на источниках 29, 30 тока и токоограничивающих элементах 31, 32 в виде резисторов. 2 э.п. ф-лы, 5 ил.

1481891

В исходном состоянии импульсы на выходе задающего генератора 1 отсутствуют, на первых выходах задатчика

2 кодов установлен код Е,, на вторых выходах — 1, на третьих выходах—

И д . На входе контролируемого ЦАП 28 установлен код N ., (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 может быть использовано для контроля динамических параметров цифроаналоговых преобразователей.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности измерения времени нарастания, убывания и распростра- 10 кения выходного сигнала цифроаналоговых преобразователей.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для контроля динамических параметров цифроана- 15 логового преобразователя; на фиг. 25 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства в различных режимах контроля.

Устройство (фиг. 1) содержит зада- 20 ющий генератор 1 импульсов, задатчик

2 кодов, переключатель 3 кодов, эталонный цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 4, генератор 5 тактовых импульсов, блок 6 задания эоны срав- 25 нения, компараторы 7 и 8, формирователи 9 и 10 импульсов, блок 11 индикации результата измерения., элемент

12 задержки, элементы И 13-16, элементы ИЛИ 17 и 18, элемент НЕ 19, счетчик 20 импульсов, блок 21 задержки, выполненный на двух линиях 22 и

23 задержки и переключателе 24, блок

25 элементов И, регистр 26, элемент

ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 27 и контролируемый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 28. Блок 6 задания эоны сравнения выполнен на источниках 29 и

30 тока и токоограничивающих элементах 31 и 32, реализованных на резис- 40 торах

Устройство для контроля динамических параметров цифроаналогового преобразователя работает следующим образом. 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 t, соответствующего времени изменения выходного сигнала ЦАП 28, на величину, равную кванту младшего разряда, код 11,„ в задатчике 2 кодов устанавливается так, что сигнал (U +

+д„) на первом выходе блока 6 задания зоны сравнения (следовательно, и на первом входе компаратора 8) превышает на квант младшего разряда

ЦАП 28 сигнал U<, где П, — сигнал н, на выходе эталонного ЦАП 4, а д,— 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 Нарастание устанавливается единичный сигнал, открывающий элемент И 14 °

: При поступлении с выхода задающего генератора 1 на управляющий вход переключателя 3 кодов импульса U „ происходит смена кода 5 N„è N< на входах контролируемого ЦАП 28 и сигнал на его выходе начинает возрастать, стремясь к значению U . Одновременно с этим ио фронту импульса

П „ формируется 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 t . 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 втором входе компаратора 8, последний переключается в момент равенства сиг налов U q и (U „+ Я„). На выходе

1481891 компаратора 8 формируется сигнал Лог. !, который через открытый элемент И 14 и элемент ИЛИ 17 поступает на первые входы элементов И блока

25, на вторые входы которого воздей5 ствуют импульсы с выходов блока 21 задержки. При совпадении на входах одного из элементов И блока 25 задержанного импульса с выхода блока 21 задержки с сигналом "Лог. 1" с выхода элемента ИЛИ 17, на выходе i-ro элемента И блока 25 (а затем и на всех последующих) появляются сигналы

"Лог. 1", которые записываются в регистр 26.

По окончании на выходе задающего генератора 1 импульса U сигнал на выходе контролируемого ЦАП 28 начинает убывать, стремясь к величине U . 2p р 1

Одновременно формируется короткий импульс на выходе формирователя 10, который блокирует генератор 5, разрешает запись информации с выходов регистра 26 в блок 1 индикации ре- 25 зультатов контроля. Этим импульсом с задержкой, определяемой элементом

12 задержки, достаточной для считывания информации, регистр 26 устанавливается в исходное состояние, т.е. щ обнуляется. В момент равенства сигналов на входах компаратора 8 на выходе по следнего по являе тся с игнал

"Лог. Оп и устройство в целом устанавливается в исходное состояние.

Для контроля времени распространения t р в процессе убывания выходного сигнала контролируемого ЦАП 28 от значения U< до U N (при N > И ) в i р г 1 задатчике 2 кодов устанавливается код 40

И, такой, что (П, — л ) на первом входе компаратора 7 меньше Ug на ве1 личину младшего кванта ЦАП 28. На входной шине управления "Убывание" устанавливается сигнал "Лог. 1", от- 45 крывающий элемент И 15. Далее процесс контроля происходит также, как и в случае нарастания сигнала на выходе

ЦАП 28, стем лишь отличием,,что сигнал "Лог. 1" на первые входы элементов И блока 25 поступает с выхода компаратора 7 (уровень "Лог. 0") через элемент НЕ 9, элемент И 15 и элемент ИЛИ 17, 55

Значение времени распространения за 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 t р равно сумме времени задержки линии 22 t 3 и линии

t» т e. t р = t >, + t >,. Посколь ку значение t равно ожидаемому значению и уст анавлив ается пе реключателем 24, то результатом контроля является определение величины t т.е.

5 г отклонения времени t 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 нарастания

t+, когда выходной сигнал контролируемого ЦАП 28 возрастает от значения

П, до U, определяемых кодами И и

И, соответственно (И < И ) код И г 3 1 37 в 3 адатчике 2 кода ус танавливае тся так, что сигнал (Ь + г ) на первом входе компаратора 8 равен требуемому уровню (0,9 U,, или 1,0 U р ). На входной управляющей шине Нарастание устанавливается сигнал Лог. !, от крывающий элемент И 14. Далее контроль осуществляется также, как в случае контроля t при нарастании выP ходного сигнала ЦАП 28.

Для контроля времени убывания когда выходной сигнал контролируемо-. го ЦАП 28 убывает от значения U до Ц „, определяемых кодами И, и И соответственно (И „) N ), код N в .задатчике 2 кода устанавливается так, что сигнал (Ц вЂ” a „) на первом входе компаратора 7 равен требуемому уровню (0,9 U N или 1,0 U ) . На входной шине управления "Убывание" устанавливается сигнал "Лог. 1", открывающий элемент И 15. Далее контроль осуществляется также, как в слу» чае контроля t при убывании выходноP го сигнала ЦАП 28.

Для контроля времени установления в течение которого выходной сигнал контролируемого ЦАП 28 возрастает от значения U до U g (И, z

N ), код N, в задатчике 2 кодов устанавливается так, что сигнал П на выходе эталонного ЦАП 4 равен ус- i тано вившемуся зн ач ению U g на в ыходе

UAII 28. На выходах блока 6 задания

1481891 6 сов генератора 5 на вход счетчика 20 (фиг, 2и) . Поскольку сигнал контролируемого ЦАП 4 в этом случае не выходит из пред ело в зо ны установле ния

+ g, то сб роса счетч ика 20 в исходное состояние больше не происходит до окончания процесса контроля. Счет зоны сравнения устанавливаются сигналы (Ц т + Мц) и (Б gT лч ) y посту" пающие на первые входы компараторов

8 и 7 соответственно. Таким образом, задается вона установления + 4 выы ходного сигнала контролируемого ЦАП

28, равная + 0,5 младшего кванта выходного сигнала ЦАП 28. На входной шине управления "Установление" устанавливается сигнал "Лог. 1".

При нарастании сигнала на выходе контролируемого ЦАП 28 работа устройства иллюстрируется диаграммами (фиг. 2). На фиг. 2а показан импульс

Б„„ генератора 1, поступающий на вход формирователя 9 в момент времени t.. на фиг. 2б — сигнал на выходе контролируемого ЦАП 28, изменяющийся значения U.g po Ц N< H сигналы (U + а„) и (U sr а ц ), задающие верхнюю и нижнюю зоны установления соответственно. В момент переключения комп арато р а 7 (момент t, Фиг. 2в) на его выходе формируется сигнал

"Лог. 1", открывающий элемент И 13 и разрешающий прохождение импульсов генератора 5 на счетный вход счетчика 20 импульсов (фиг. 2ж). При дальнейшем возрастании выходного сигнала

ЦАП 28 срабатывает компаратор 8 и на его выходе формируеФся сигнал

"Лог. 1" (момент t, фиг. 2г), который через элемент ИЛИ 18 устанавливает счетчик 20 импульсов в исходное состояние, т.е. счетчик 20 обнуляется. С течением времени сигнал на выходе контролируемого ЦАП 28 начинает убывать. При достижении равенства сигналов на выходе ЦАП 28 (U .,+

+ й„) компаратор 8 переключается в исходное состояние (уровень "Лог, О), (момент t>, Фиг. 2г), при этом счетчик 20 начинает новый счет импульсов генератора 5 (фиг. 2ж) °

При дальнейшем убывании выходного сигнала контролируемого ЦАП 28 компаратор 7 возвращается в исходное состояние (момент t фиг. 2в), закрывая элемент И 13, обнуляя счетчик 20 через элемент HE 19 и элемент ИЛИ 18.

В дальнейшем (моменты времени t, Фиг. 2) работа устройства в целом повторяется. Наконец (момент Сз, фиг. 2) происходит последнее срабатывание компаратора 7, на его выходе устанавливается единичный сигнал (фиг. 2в), открывающий элемент

ычпульсов генератора 5 продолжается до заполнения счетчика 20 (фиг. 2к), 10 после чего на его выходе переполнения устанавливается единичный сигнал окончания счета (фиг. 2з), который проходит 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. 2е) с единичным импульсом на первых входах (Фиг. 2з ), на соответствующих выходах блока 25 устанавливаются единичные сигналы (фиг. 2и).

После окончания действия импульса

U ц генератора 1 сигнал на выходе

20 контролируемого ЦАП 28 опять изменя25 ется и с течением времени стремится к U ц„. Одновременно с этим по срезу импульса U ä формирователем 10 Формируется короткий импульс блокирования генератора 5, который также с задержкой, достаточной для выдачи результата контроля из регистрЮ 26 в блок 11, устанавливает регистр 26 в исходное

30 сост о яние .

В момент времени, когда изменяющийся сигнал на выходе контролируемо-

35 го ЦАП 28 выходит за нижний уровень зоны установления + д, компаратор 7

ll » опять срабатывает, на его выходе появляется нулевой сигнал и устройство

40 в целом устанавливается в исходное состояние. С приходом следующего импульса U« с выхода генератора 1 пролах заданной зоны + 0 определяется

У,как разность интервалов времени, пер,вый из которых фиксируется от появления короткого импульса формирователя

9 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. t 3, +

+ t > ), а второй равен времени счета счетчика 20, т.е. t „= (t +

+ с ц,) — с,„.

И 13 и разрешающий прохождение импульцесс контроля повторяется.

45 Время установления выходного сиг.нала контрЬлируемого ЦАП 28 в предеI48189l

Поскольку время задержки t, равно ожидаемому времени установления контролируемого ЦАП 28, включает в себя время счета tc счетчика 20 и устанавливается с помощью переключателя 24 перед началом работы устройства, ro результатом контроля является определение величины отклонения времени t, в контролируемом ЦАП 28 Ið от ожидаемого значения, установленного с помощью переключателя 24. Этот. результат, равный времени задержки

tз, в виде цифрового кода с выходов зу у регистра 26 поступает в блок 11, где производится дешифрация и осуществляется его выдача в принятых единицах размерности.

Временная диаграмма работы устройства при контроле времени установле- 2р ния t, когда выходной сигнал контролируемого ЦАП 28 возрастает от значения U, до UN (при N „

28 со стороны верхнего уровня (I zT+

+ д„), показана на фиг. 3. При этом устройство работает также, как и в рассмотренном случае контроля t ст, с тем лишь отличием, что в момент t 3p происходит последнее срабатывание компаратора 8, на его выходе устанавливается нулевой сигнал (фиг. Зг), с появлением которого счетчик 20 начинает последний цикл счета импульсов

35 генератора 5 (фиг, Зж) .

Временная диаграмма работы устройства при контроле времени установления t т, когда выходной сигнал контролируемого ЦАП 28 убывает от значе 4 ния UN до Цщ (при М, >Nä) в случае вхождения выходного сигнала контролируемого ЦАП в зону установления

+ d со стороны верхнего уровня (U +

+ Д ), показана на фиг. 4, а со стороны нижнего уровня (U z — ад) — на фиг. 5. При этом устройство работает также, как и в рассмотренных случаях контроля < ус - с теми лишь отличиями,что

1 в момент t „первым срабатывает компаратор 8 и на его выходе устанавлива-.. ется нулевой сигнал (фиг. 4г и 5r).

Для исключения влияния возможных сбоев в работе блоков устройства на достоверность результатов контроля s нем осуществляется выдача сигнала не55 исправности. Этот сигнал формируется элементом ЭКВИВАПЕНТНОСТЬ 27 по выходным сигналам блока 25 ° В 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 I I 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 N,, N>, N

Эту 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 по-" лярности, 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 его 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 изобретения

1. 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 подключен

1481891 I0

40

50 к входу блока задания зоны сравнения, первый и второй выходы которого подключены к первым входам соответственно первого и второго компараторов, выход последнего из .которых соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход первого компаратора объединен с одноименным входом второго компаратора и является информацио:tной входной шиной, выходы переключателя кодов являются выходной информационной шиной, задающий генератор импульсов, выход которого соединен с входом управления переключателя кодов и через первый формирователь импульсов подключен к входу блокирования генератора тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого подключен к счетному входу счетчика импульсов, второй формирователь импульсов, блок из и элементов И, второй элемент ИЛИ, второй элемент И, элемент НЕ и элемент задержки, о тлич ающее ся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности измерения времени нарастания убывания и распространения выходного сигнала цифроаналогового преобразователя, в него введены блок индикации результата измерения, блок задержки, регистр, третий и четвертый элементы

И и элемент Э1(ВИВАПЕНТНОСТЬ, выход которого через второй элемент И соединен с входом "Неисправность" блока. индикации результата измерения, вход разрешения записи которого соединен с выходом первого формирователя импульсов и через элемент задержки — с входом обнуления регистра, а информационные входы подключены к соответствуюшрл 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 выходу второго элемента ИЛИ, а вторые входы соединены с соответствующими выходами блока задержки, (и+1) и 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

1 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 (и+1)-й отводной линии задержки и переключателе, вывод подвижного контакта которого соединен с входом второй линии задержки, n+I 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. I, о т л и— ч аю ще е с я тем, что блок зада ния зоны сравнения выполнен на двух источниках тока и двух токоограничивающих элементах, выполненных в виде резисторов, - первый вывод первого резистора объединен с первым выводом второго резистора и является входом

7 блока, вторые выводы первого и второго резисторов соединены с выходами соответственно первого и второго ис.точников тока и являются соответственно первым и вторым выходами блока.

148 I 89 I .u бги фри.5

Составитель Н. Капитанов

Редактор М. Бланар Техред Л.Оливки.и Корректор И. Горная

Заказ 2701/56 Тираж 885 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", л . Ужгород, ул. Гагарина, 101