Устройство для измерения времени установления выходного сигнала цифроаналогового преобразователя

Устройство для измерения времени установления выходного сигнала цифроаналогового преобразователя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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, измеряемый и эталонный цнфроаналоговые преобразователи, блок задания зоны сравнения, два компаратора, два формирователя коротких импульсов, генератор квантующих импульсов, счетчик , две пересчетные схемы, триггер, элемент задержки, два элемента И, элемент ИЛИ, блок выдачи результатов измерений, Особенность устройства заключается в том, что управление каждой из двух пересчетных схем осуществляется соответствующими компараторами , срабатывание которых зависит лишь от положения выходного сигнала измеряемого цифроаналогового преобразователя относительно зоны установления и не взаимосвязано друг с другом. Точность измерения времени установления зависит только от чувствительности компараторов и частоты следования импульсов генератора квантующих импульсов, подсчитываемых , счетчиком и пересчетными схемами. Выдача результата измерения, а также сигнала неисправности производится с помощью блока выдачи в каждом рабочем такте устройства0 5 ил. г со

СОЮЭ СОЕЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1

„Л0„„1644 (Si)S Н 03 М 1/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО И306РЕТЕНИЯМ И ОЧИРЫТИЯМ

ПРИ VHHT СССР (21) 4492634/24 (22) 10. 10.88 (46) 23.04.91. Бюл. Р"- 15 (71) Институт кибернетики им. В.N. Глушкова (72) П.С. Клочан (53) 681,325(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 603121, кл Н 03 И 1/10, 1978.

Авторское свидетельство СССР

Ф 790298, кл., Н 03 Р 1/10, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ

УСТАНОВЛЕНИЯ ВЕЛХОДНОГО СИГНАЛА ЦИФРОАНАЛОГОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ (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, Изобретение относится к автомати- ке и измерительной технике и может быть использовано в качестве самостоятельного блока и в виде составной части приборов для измерения времени установления выходного сигнала цифроаналоговых преобразователей.

Цель изобретения — повышение точности измерения времени установления измеряемый и эталонный цифроаналоговые преобразователи, блок задания зоны сравнения, два компаратора, два формирователя коротких импульсов, генератор квантующих импульсов, счетчик, две пересчетные схемы, триггер, элемент задержки, два элемента И, элемент ИЛ1, блок выдачи результатов измерений. Особенность устройства заключается в том„ что управление каждой из двух пересчетных схем осуществляется соответствующими компараторами, срабатывание которых зависит лишь от положения выходного сигнала измеряемого цифроаналогового преобразователя относительно зоны установления и не взаимосвязано друг с другом. Точность измерения времени установления зависит только от чувствительности компараторов и частоты следования импульсов генератора квантующих импульсов, подсчитываемых счетчиком и пересчетними схемами.

Выдача результата измерения, а также сигнала неисправности производится с помощью блока выдачи в каждом ра6о чем такте устройства. 5 ил.! выходного сигнала цифроаналогового преобразователя эа счет повышения разрешающей способности измерительных 3 блоков устройства. аЬ

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 25 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства при различных входных кодах.

1644377

1О

50

Устройство содержит задающий генератор 1 импульсов, эадатчик, 2 кодов, переключатель 3 кодов, измеряемый 4 и эталонный 5 цифроаналоговые преобразоватсли, блок 6 задания зоны сравнения, компараторь» 7 и 8, формирователи 9 и 10 коротких импульсов, генератор 11 квантующнх импульсов, счетчик 12, пересчетные схемы 13 и 14, триггер 15, элемент 16 задержки, элементы И 17 и. 18, элемент ИЛИ 19, блок

20 выдачи результатов измерений, шину

21 "Пуск" и шину 22 "Исходное состояние".

Устройство функционирует следующим образом, В исходном состоянии импульсы на выходе задающего генератора 1 отсутствуют, ня первых Выходах задатчика 2 кодов установлен код N на вторых выходах — N, на третьих выходах — И, На входе измеряемого цифроаналогового преобразователя 4 установлен код N < N, что обуславливает на его выходе сигнал с уровнем 0»»»,. на выходе компаратора 7 установлен единичный сигнал, на выходе компаратора 8 — нулевой сигнал, которым блокирована пересчетная схема

14, на выходе триггера 15 установлен нулевой сигнал, элементы И 17 и 18 закрыты; на шинах 21 и 22 установлены нулевые сигналы.

Для измерения времени установления в течение которого выходнои

35 сигнал U»„A»» измеряемого цифроаналогового преобразователя 4 возрастает от значения U»»» до U»»< (N1 c N<)> код

Ызт в задатчике 2 кодов устанавливается таким, чтобы сигнал U на выходе эталонного цифроаналогового преобразователя,5 был равен устано.вившемуся значению Н на выходе изме 2 ряемого цифроаналогового преобразователя 4. На выходах блока 6 задания зоны сравнения устанавливаются сигНа » (Пэт + b»,) и (®q> - »»), где

Д,», — сигнал, формируемьп» в блоке 6 задания зоны сравнения, путем суммирования токов эталонного цифроаналогового преобразователя 5 (протекающих по резисторам R) с токами источников 1 токов, направления которых выбраны противоположными,при че»»» + |I», равей +,0,5 младшего кванта

Ц выходного сигнала измеряемого цифро аналогового преобразователя 4. CurHarb» (Нэт+Дп) H ®зт — Дц) sosPeAствуют на соответствующие входы компараторов 7 и 8 соответственно. Таким образом задается зона установления

+ Л,» выходного сигнала измеряемого цифроаналогового преобразователя 4.

На внешних входах 21 задающего генератора 1 устанавливаются управляющие сигналы "Пуск".

При поступлении с выхода задающего генератора 1 на управляющий вход переключателя 3 кодов импульса Н гИ происходит смена кода с N < íà Ng на входах измеряемого цифроаналог4Фого преобразователя 4 и сигнал U» p»» на его выходе начинает возрастать, стремясь к значению Н»» . Одновременно с этим по фронту импульса U,».»A формируется короткий импульс на выходе формирователя 9 импульсов, с помощью . которого осуществляется запуск генератора 11 квантующнх импульсов и переброс триггера 15 в единичное состояние, выходным сигналом которого открывается элемент И 17 и импульсы генератора 11 проходят в счетчик 12.

Поскольку на выходе компаратора 7 установлен единичный сигнал, то импульсы генератора 11 поступают также на вход пересчетной схемы 13, При возрастании сигнала U g»» на соответствующих входах компараторов

7 и 8 они переключаются. В момент равенства сигналов U цp»» и (U T — Д»») на выходе компаратора 8 формируется единичный сигнал, разрешающий прохождение импульсов генератора 11 в пересчетную схему 14. Если сигнал БРА»» имеет выбросы и выходит за пределы зоны установления + Ь », то в момент равенства сигналов U»»,A»» (Нэт+ Ац) на выходе компаратора 7 формируется нулевой сигнал, блокирующий вход пересчетной схемы 13, и она обнуляется ° С тече ем eMe cHrH Уцд» начинает убывать и в момент равенства сигналов 0»»»»»»и (Б т+Д>) компаратор 7 возвращается в исходное состояние.

Если при убывании сигнала U A», он выходит за пределы зоны установления

+ Д,», то в момент равенства сигналов 0 цAn и (П - Д»») опять переключается компаратор 8, на его выходе формируется нулевой сигнал, блокирующий вход пересчетной схемы 14, и она обнуляется. С течением времени сигнал U» g»» начинает снова. возрастать и в момент равенства сигналов U >A»» и (П т-I»,< ) опять переключается компаратор 8, и процесс s целом повторяется до уста5 1б4 новления сигнала U1 в зоне + а цАп 0

4377

1

40 Время и сг Установления выходного сигнала измеряемого цифроаналогового преобразователя 4 в пределах заданной зоны + .Q определяется как разность интервалов времени NT „„ и Ссай, 45 т ° е tg

11, à t< — время счета пересчетной

5р схемы 14 (фиг. 2к).

Поскольку время счета 1 Ч идентичных пересчетных схем 13 и 14 является постоянным и его значение устанавливается в блоке 20 перед началом работы устройства, то определение разности (ЯТгк — t ) осуществляется в блоке 20, где производится также деПри нарастании сигнала на выходе измеряемого цифроаналогового преобразователя 4 работа устройства иллюстрируется диаграммами фиг. 2. На фиг.2а показан импульс Б и генератора 1 поступающий на вход формирователя 9 в момент времени t, на фиг. 2б— сигнал U1 А< на выходе измеряемого цифроаналогового преобразователя 4, изменяющийся от значения UN(до БЦ и си"валь (Usr + и) и (УЭт ц), задающие верхнюю и нижнюю зоны установления соответственно; на фиг. 2в— 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. 2и); на фиг. 2г единичный сигнал на выходе компаратора 7, разрешающий прохождение импульсов генератора 11 в пересчетную схему 13 (фиг. 2д). В момент переключения компаратора 8 (момент t1 на фиг. 2е) на его выходе формируется единичный сигнал, разрешающий прохождение импульсов генератора .11 в пересчетную схему 14 (фиг. 2ж).

При дальнейшем возрастании сигнала

U „ срабатывает компаратор 7 и на

его выходе формируется нулевой сигнал (момент Ha фиг. 2г), блокирующий вход пересчетной схемы 13, и она обнуляется (фиг. 2д). С течением времени сигнал U A> начинает убывать. При достижении равенства сигналов У АА и (Уэт+ Аq) компаратор 7 переключается в исходное состояние (момент на фиг. 2г), при этом пересчетная схема 13 начинает новый счет импульсов генератора 11 (фиг. 2д).

При дальнейшем убывании сигнала

Б Ад компаратор 8 возвращается в ис-. ходное состояние (момент й4. на фиг. 2е), блокируя вход и обнуляя пересчетную схему 14 (фиг. 2ж).

В дальнейшем, при новом возрастании сигнала U AA компаратор 8 снова переключается (момент t< на фиг.2е) и на его выходе формируется единичный сигнал, разрешающий прохождение импульсов генератора 11 в пересчетную схему 14 (фиг. 2ж) . Поскольку сигнал

Уц „измеряемого цифроаналогового преобразователя 4 в этом случае больше не выходит за пределы зоны установления +, то обнуления пересчетньпс схем 13 и 14 не происходит до окончания процесса измерения. После окон чания счета пересчетной схемы 13 (момент и на фиг. 2д), а затем и пересчетной схемы 14 (момент на фиг. 2ж) на их выходах устанавливаются единичные сигналы, под воздействием которых в момент устанавливается единичный сигнал на выходе логического элемента И 18 (фиг. 2з), по которому триггер 15 перебрасывается в нулевое состояние и закрывает элемент

И -17, прекращая тем самым прохождение импульсов генератора 11 в счетчик

12 (фиг, 2и).

После окончания действия импульса 0„,4генератора 1 сигнал И А„опять изменяется и с течением времени стремится к Ug<. Одновременно по срезу импульса U<< формирователем 10 формируется короткий импульс блокирования генератора 11 и выдачи результата счета из счетчика 12 в блок 20, который также через элемент 1б задержки обнуляет счетчик 12.

В момент времени, когда изменяющийся сигнал U1„<< на выходе измеряемого цифроаналогового преобразователя 4 выходит за нижний уровень зоны установлений + 1, компаратор 8 опять срабатывает, на его выходе появляется нулевой сигнал, и устройство в целом устанавливается в исходное состояние. С приходом следующего импульса U1-g с выхода генератора 1 процесс измерения повторяется.

1 шифрация и выдача результата измерения в принятых единицах размерности.

1644377

Временная диаграмма работы устройства при измерении времени установления t когда выходной сигнал

Uu,4п измеряемого цифроаналогового пре- 5 образователя 4 возрастает от значе- ния U< до Пд (при N < N<) в случае вхождения сигнала U1 << в зону установления + П со стордны верхнеуровня (U T+ 6 ц ), показана на фиг, 3, Прп этом устройство работает так же, как и в случае измерения с тем лишь отличием, что в момент 1 у происходит последнее срабатывание компаратора 7, на его выходе 15 устанавливается единичныи сигнал (фиг. 3r), с появлением которого пересчетная схема 13 начинает последний счет импульсов генератора 11

:(фиг. Зд).

Временная диаграмма работы устройства при измерении времени установления ст когда выходной сигнал

U д измеряемого цифроаналогового цдп преобразователя 4 убывает от значения 25

U g, po 011 (при Ng 1 N ) в случае вхождения сигнала БцАп в зону установления + 5g со стороны верхнего уровня (U + Ь ) показана на фиг. 4, а со стороны нижнего уровня (U>> +

+ 50) — на фиг. 5. При этом устройство работает так же, как и в случаях измерения и, с теми лишь отличиями, что в исходном состоянии на выходе компаратора 7 установлен нулевой сигнал, а на выходе компаратора

8 — единичный сигнал и в момент первым срабатывает компаратор 7 (фиг. 4г, е и 5r, е). лЯ исключениЯ BJIHHHHH BQ3MQKHbIK 40 сбоев в работе блоков устройства на достоверность результатов измерения в нем осуществляется выдача сигнала неисправности. Этот сигнал формируется на сигнальном выходе счетчика 45

12 в случае его переполнения, если в течение времени измерения t <> не произошел переброс триггера 15 в нулевое состояние, при котором закрывается элемент И 17. Причиной появления сигнала неисправности может служить либо неработоспособность измеряемого цифроаналогового преобразователя 4, либо сбои в работе компараторов 7 и 8 или пересчетных схем 13

55 и 14, а также ошибки в установке кодов N, N< и И Воэможность обнаружения 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 и з о б р е т е н и я

Устройство 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 элемента 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 входами

16443 77

l0 эталонного цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к входу блока задания зоны сравнения, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первым входам первого и второго компараторов, вторые входы которых объединены и являются входной шиной, выходной шиной устройства являются выходы переключателя кодов, второй элемент И, элемент ИЛИ, элемент задержки, счетчик, второй формирователь коротких импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений за счет повышения разрешающей способности устройства, в него введены две пересчетные схемы и 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 генератор квантующих импульсов, а их выходы соединены через второй элемент И с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого является шиной "Исходное состояние", а выход соединен с входом установки в "0" триггера, вход второго формирователя коротких импульсов подключен к выходу задающего генератора импульсов, а его выход соединен с входом блокирования генератора квантующнх импульсов, подключен к первому управляющему входу блока Выдачи результата измерения и через элемент задержки соединен с входом обнуления счетчика, счетный вход которого подключен к выходу первого элемента И, а выходы соединены с соответствуюпдми входами блока выдачи результата измерения, второй управляющий вход которого подключен к сигнальному выходу счетчика.

1644.3 77

Корректор Т,Палик

Редактор А. Шандор

Тираж 469

Заказ 1248

Подписное

ВНК1ПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

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

Составитель И. Романова

Техред Л.Сердюкова